第九單元靜電場(chǎng)

1、全國(guó)100所名校單元測(cè)試示范卷高三物理卷(九)第九單元靜電場(chǎng)(90分鐘100分)第卷(選擇題共52分)選擇題部分共13小題.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,18小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,913小題有多個(gè)選項(xiàng)正確;全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)或不答的得0分.1.在靜電場(chǎng)理論的研究和建立的過(guò)程中,許多物理學(xué)家作出了重要貢獻(xiàn).下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是A.自然界中的電荷只有兩種,富蘭克林將其分別命名為正電荷和負(fù)電荷B.密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)首先比較準(zhǔn)確地測(cè)出了元電荷的電荷量C.庫(kù)侖通過(guò)扭秤實(shí)驗(yàn)得出了任意兩個(gè)電荷間的庫(kù)侖力F=kQ1Q2r2的規(guī)律D.法拉第認(rèn)為電荷間的相互作用力是通過(guò)電荷激發(fā)的電場(chǎng)而產(chǎn)生的解

2、析:庫(kù)侖規(guī)律只適用于求真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.答案:C2.三個(gè)完全相同的金屬小球1、2、3分別置于絕緣支架上,各小球之間的距離遠(yuǎn)大于小球的直徑.小球1的帶電荷量為q,小球2的帶電荷量為nq,小球3不帶電且離小球1和小球2很遠(yuǎn),此時(shí)小球1、2之間作用力的大小為F.現(xiàn)使小球3先與小球1接觸,再與小球2接觸,然后將小球3移至遠(yuǎn)處,此時(shí)1、2之間作用力的大小仍為F,方向不變. 由此可知A.n=13B.n=14C.n=15D.n=16解析:設(shè)1、2之間的距離為r,在未與3球接觸之前有F=knq2r2.3與1接觸后,則它們帶的電荷量均為q2,3再與2接觸后,它們帶的電荷量均為q2

3、+nq2,最后F=kq2(1+2n)4qr2,由上兩式得n=16.答案:D3.如圖所示,一水平放置的平行板電容器充電后一直與電源相連,帶正電的極板接地,在兩極板間的P點(diǎn)固定一帶正電的點(diǎn)電荷.現(xiàn)將負(fù)極板向上移動(dòng)一小段距離(兩極板仍正對(duì)平行),則下列說(shuō)法中正確的是A.P點(diǎn)的電勢(shì)降低B.兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變C.點(diǎn)電荷的電勢(shì)能增大D.兩極板所帶的電荷量不變 解析:當(dāng)負(fù)極板上移后,根據(jù)E=Ud,C=S4kd,C=QU分析,U不變,d 增大,則E減小,C減小,Q減小,可得出P點(diǎn)的電勢(shì)升高,根據(jù)Ep=q知點(diǎn)電荷的電勢(shì)能增大,C正確.答案:C4.如圖所示,圓O處在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度方向與圓O所在平面平行,帶

4、負(fù)電的微粒以相同的初動(dòng)能沿著各個(gè)方向從A點(diǎn)進(jìn)入圓形區(qū)域中,只在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng),從圓周上不同點(diǎn)離開(kāi)圓形區(qū)域,其中從C點(diǎn)離開(kāi)圓形區(qū)域的帶電微粒的動(dòng)能最大.圖中O是圓心,AB是圓的直徑,則勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向?yàn)锳.沿CA方向B.沿CO方向C.沿AC方向D.沿BA方向解析:從C點(diǎn)射出的粒子動(dòng)能最大,說(shuō)明電場(chǎng)力做功最多,由于粒子帶負(fù)電,受力與電場(chǎng)線方向相反,C點(diǎn)電勢(shì)最高,過(guò)C點(diǎn)的等勢(shì)面為O的切面,故勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿CO方向,B對(duì).答案:B5.真空中,兩個(gè)相距L的固定點(diǎn)電荷E、F所帶電荷量分別是QE和QF,在它們共同形成的電場(chǎng)中,有一條電場(chǎng)線如圖中實(shí)線所示,實(shí)線上的箭頭表示電場(chǎng)線的方向.電

5、場(chǎng)線上標(biāo)出了M、N兩點(diǎn),其中N點(diǎn)的切線與EF的連線平行,且NEFNFE,則A.過(guò)N點(diǎn)的等勢(shì)面與過(guò)N點(diǎn)的切線垂直B.E帶正電,F帶負(fù)電,且QEQFC.在M點(diǎn)由靜止釋放一帶正電的檢驗(yàn)電荷,檢驗(yàn)電荷將沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)D.負(fù)檢驗(yàn)電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于其在N點(diǎn)的電勢(shì)能解析:電場(chǎng)線由正電荷出發(fā),終止于負(fù)電荷,所以E帶正電,在N點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿水平方向,由電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加可得E點(diǎn)的正電荷與F點(diǎn)的負(fù)電荷在N點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的豎直分量等大反向.設(shè)負(fù)點(diǎn)電荷F在N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與水平方向的夾角為,正點(diǎn)電荷E在N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與水平方向的夾角為,則有kQErEN2sin =kQFrNF2sin ,結(jié)合幾何知識(shí)可得:QEQF,

6、選項(xiàng)B錯(cuò)誤;等勢(shì)面與電場(chǎng)線處處垂直, 選項(xiàng)A正確;在M點(diǎn)由靜止釋放一帶正電的檢驗(yàn)電荷,其所受電場(chǎng)力的方向沿曲線的切線方向,所以檢驗(yàn)電荷不會(huì)沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn), 選項(xiàng)C錯(cuò)誤;沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來(lái)越低,所以M點(diǎn)電勢(shì)高于N點(diǎn)電勢(shì),負(fù)電荷在電勢(shì)高的M點(diǎn)電勢(shì)能反而較小, 選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:A6.如圖所示,虛線AB和CD分別為橢圓的長(zhǎng)軸和短軸,它們相交于O點(diǎn).現(xiàn)有兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷分別處于橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)M、N上,則下列說(shuō)法中正確的是A.A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度均相同B.C、D兩點(diǎn)的電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度均相同C.在虛線AB上O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大D.帶正電的試探電荷在O處的電勢(shì)能大于其在A處的電勢(shì)能解析:根據(jù)等量

7、異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布特點(diǎn)有:A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)不相等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;C、D兩點(diǎn)的電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度均相同,選項(xiàng)B正確;在虛線AB上O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)Ep=q知,帶正電的試探電荷在O處的電勢(shì)能小于其在A處的電勢(shì)能.答案:B7.如圖所示,帶電荷量為-3Q與-Q的兩點(diǎn)電荷分別固定在A、B兩點(diǎn),C、D兩點(diǎn)將AB連線三等分.現(xiàn)使一個(gè)帶正電荷的試探電荷從C點(diǎn)開(kāi)始以某一初速度向右運(yùn)動(dòng),且試探電荷能越過(guò)D點(diǎn)向B運(yùn)動(dòng).則關(guān)于該電荷由C向D運(yùn)動(dòng)的過(guò)程,下列說(shuō)法中正確的是A.一直做減速運(yùn)動(dòng),且加速度逐漸減小B.先做減速運(yùn)動(dòng)后做加速運(yùn)動(dòng)C.一直做加速運(yùn)動(dòng),且加速度逐漸減小D.先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng)解析:

8、假設(shè)E點(diǎn)為A、B連線上電場(chǎng)強(qiáng)度為零的點(diǎn),由計(jì)算可知E點(diǎn)應(yīng)在C、D之間.則試探電荷在到達(dá)E點(diǎn)之前速度一直減小,在越過(guò)E點(diǎn)之后速度增加,故選項(xiàng)B正確.答案:B8.如圖所示,在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一根細(xì)線一端系著一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電的小球,另一端固定在O點(diǎn).現(xiàn)在讓細(xì)線水平繃直,小球從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始擺下,小球能達(dá)到并通過(guò)最低點(diǎn)B.g為重力加速度,則小球在最低點(diǎn)B處時(shí)細(xì)線拉力的大小可能是A.mgB.2mgC.3mgD.4mg解析:小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受重力、電場(chǎng)力和繩子的拉力作用,小球從A到B的過(guò)程中,由動(dòng)能定理有mgl-qEl=12mv2,當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí),根據(jù)向心力公式,有F-mg=mv2l,得F=

9、mg+mv2l=mg+2mgl-2qEll=3mg-2qE,由于小球能夠通過(guò)B點(diǎn),故0qEmg,則mgF3mg,選項(xiàng)B正確.答案:B9.P、Q兩個(gè)等量點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布如圖所示,a、b、c、d為電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn),a、c在PQ連線的中垂線上,b、d關(guān)于PQ連線的中垂線對(duì)稱,則下列判斷正確的是A.b、d兩點(diǎn)的電勢(shì)相等B.a、c兩點(diǎn)的電勢(shì)相等C.一正電荷從b移動(dòng)到d的過(guò)程中,電場(chǎng)力做正功D.同一正電荷從b移到a的過(guò)程與從c移到d的過(guò)程,電場(chǎng)力做功相等解析:電場(chǎng)線的分布特點(diǎn)為由正電荷出發(fā),終止于負(fù)電荷,等量異種電荷P、Q的中垂線為等勢(shì)線,故a、c電勢(shì)相等,選項(xiàng)B正確;順著電場(chǎng)線電勢(shì)越來(lái)越低,所以bt,所

10、以可以認(rèn)為電子通過(guò)BC極板時(shí),偏轉(zhuǎn)電壓不變(1分)根據(jù)y=12at2(1分)a=eU2dm(1分)得最大的偏轉(zhuǎn)距離:y=2 cm(1分)故電子在熒光屏上出現(xiàn)的亮線的長(zhǎng)度L=2y=4 cm.(1分)16.(13分)如圖所示,豎直放置的半圓形光滑絕緣軌道半徑為R,圓心為O,下端與絕緣水平軌道在B點(diǎn)相切. 一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),置于水平軌道上的A點(diǎn).已知A、B兩點(diǎn)間的距離為L(zhǎng),物塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,重力加速度為g.(1)若物塊能到達(dá)的最高點(diǎn)是半圓形軌道上與圓心O等高的C點(diǎn),則物塊在A點(diǎn)水平向左運(yùn)動(dòng)的初速度應(yīng)為多大?(2)若整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,物塊在A

11、點(diǎn)水平向左運(yùn)動(dòng)的初速度vA=2gL,沿軌道恰好能運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)D.則勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為多大?解:(1)設(shè)物體在A點(diǎn)時(shí)的速度為v1,由動(dòng)能定理有:-mgL-mgR=0-12mv2(3分)解得:v=2g(L+R).(2分)(2)設(shè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E、物塊在D點(diǎn)時(shí)的速度為vD,則有:mg-Eq=mvD2R(3分)-(mg-Eq)L-(mg-Eq)2R=12mvD2-12mvA2(3分)解得:E=5mgRq(2L+5R).(2分)17.(15分)如圖甲所示,一束電子從x軸上的A點(diǎn)沿平行于y軸的方向以速度v0射入第一象限區(qū)域,電子質(zhì)量為m,帶電荷量為e.為了使電子束通過(guò)y軸上的B點(diǎn),可在第一象限的某區(qū)域內(nèi)加一個(gè)沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),此電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E,電場(chǎng)區(qū)域?yàn)檠豿軸方向且無(wú)限長(zhǎng),沿y軸方向的寬度為s.已知OA=L,OB=2s,不計(jì)電子的重力.求該電場(chǎng)的下邊界與B點(diǎn)的距離及電子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程中,電場(chǎng)對(duì)電子所做的功.解:若電子在離開(kāi)電場(chǎng)前到達(dá)B點(diǎn),如圖乙所示,則:d=v0ts(1分)L=12at2=eE2mt2(2分)解得d=2mv02Le