高中物理人教版1第一章靜電場 2023版第1章章末綜合測評(píng)1

章末綜合測評(píng)(一)(時(shí)間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中第1～7題只有一選項(xiàng)符合題目要求，第8～10題有多項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得6分，對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得零分)1．靜電現(xiàn)象在自然界中普遍存在，我國早在西漢末年已有對(duì)靜電現(xiàn)象的記載，《春秋緯·考異郵》中有“玳瑁吸衣若”之說，但下列不屬于靜電現(xiàn)象的是()A．梳過頭發(fā)的塑料梳子吸起紙屑B．帶電小球移至不帶電金屬球附近，兩者相互吸引C．小線圈接近通電線圈過程中，小線圈中產(chǎn)生電流D．從干燥的地毯上走過，手碰到金屬把手時(shí)有被電擊的感覺【解析】用塑料梳子梳頭發(fā)時(shí)相互摩擦，塑料梳子會(huì)帶上電荷吸引紙屑，選項(xiàng)A屬于靜電現(xiàn)象；帶電小球移至不帶電金屬球附近，由于靜電感應(yīng)，金屬小球在靠近帶電小球一端會(huì)感應(yīng)出與帶電小球異號(hào)的電荷，兩者相互吸引，選項(xiàng)B屬于靜電現(xiàn)象；小線圈接近通電線圈過程中，由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，小線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)C不屬于靜電現(xiàn)象；從干燥的地毯上走過，由于摩擦生電，當(dāng)手碰到金屬把手時(shí)瞬時(shí)產(chǎn)生較大電流，人有被電擊的感覺，選項(xiàng)D屬于靜電現(xiàn)象．【答案】C2．一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上．若將云母介質(zhì)移出，則電容器()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：34522193】A．極板上的電荷量變大，極板間電場強(qiáng)度變大B．極板上的電荷量變小，極板間電場強(qiáng)度變大C．極板上的電荷量變大，極板間電場強(qiáng)度不變D．極板上的電荷量變小，極板間電場強(qiáng)度不變【解析】平行板電容器電容的表達(dá)式為C＝eq\f(εS,4πkd)，將極板間的云母介質(zhì)移出后，導(dǎo)致電容器的電容C變?。捎跇O板間電壓不變，據(jù)Q＝CU知，極板上的電荷量變?。倏紤]到極板間電場強(qiáng)度E＝eq\f(U,d)，由于U、d不變，所以極板間電場強(qiáng)度不變，選項(xiàng)D正確．【答案】D3．如圖1所示，A、B、C為勻強(qiáng)電場中的三個(gè)點(diǎn)，已知∠CAB＝60°，AB＝2AC＝2cm，φA＝0V、φB＝－8V，將一帶電量為q＝3×10－5C的正電荷從A點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場力做功6×10【導(dǎo)學(xué)號(hào)：34522194】圖1A．C點(diǎn)電勢為2VB．電場強(qiáng)度E沿AB方向由A→B，大小為400N/CC．該正電荷在B點(diǎn)具有的電勢能為24×10－4JD．將該正電荷從C點(diǎn)移到B點(diǎn)，電勢能增加了×10－4J【解析】將一帶電量為q＝3×10－5C的正電荷從A點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場力做功6×10－5J，則UAC＝eq\f(WAC,q)＝eq\f(6×10－5,3×10－5)V＝2V，而φA＝0V，則φC＝－2V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若從C點(diǎn)做AB的垂線，則交點(diǎn)D為AB的四等分點(diǎn)，可知D點(diǎn)的電勢為－2V，CD為等勢線，場強(qiáng)垂直CD，即電場強(qiáng)度E沿AB方向由A→B，大小為E＝eq\f(U,d)＝eq\f(2,×10－2)V/m＝400V/m，選項(xiàng)B正確；該正電荷在B點(diǎn)具有的電勢能為ε＝φBq＝(－8)×3×10－5J＝－×10－4J，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從C到B點(diǎn)電勢降低，故將該正電荷從C點(diǎn)移到B點(diǎn)，電勢能將減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】B4．x軸上有兩點(diǎn)電荷Q1和Q2，Q1和Q2之間各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電勢高低如圖2中的曲線所示，規(guī)定無限遠(yuǎn)處電勢為零，下列推理與圖象信息不符合的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：34522195】圖2A．Q1一定大于Q2B．Q1和Q2一定是同種電荷，但不一定是正電荷C．電勢最低處P點(diǎn)的電場強(qiáng)度為0D．Q1和Q2之間各點(diǎn)的電場方向都指向P點(diǎn)【解析】兩個(gè)點(diǎn)電荷間的電勢都為正，因此兩點(diǎn)電荷都為正電荷，B不符合圖象信息，兩個(gè)正點(diǎn)電荷的連線上有一點(diǎn)場強(qiáng)為零，正的試探電荷從兩個(gè)電荷中的任一電荷附近沿連線向場強(qiáng)為零的點(diǎn)移動(dòng)時(shí)電勢都降低，到場強(qiáng)為零的點(diǎn)，電勢最低，C符合圖象信息，場強(qiáng)為零的點(diǎn)離Q1遠(yuǎn)，故Q1一定大于Q2，A符合圖象信息；Q1和Q2之間各點(diǎn)的電場方向都指向P點(diǎn)，D符合圖象信息．【答案】B5．如圖3所示，從熾熱的金屬絲漂出的電子(速度可視為零)，經(jīng)加速電場加速后從兩極板中間垂直射入偏轉(zhuǎn)電場．電子的重力不計(jì)．在滿足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場的條件下．下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是()圖3A．僅將偏轉(zhuǎn)電場極性對(duì)調(diào)B．僅增大偏轉(zhuǎn)電極間的距離C．僅增大偏轉(zhuǎn)電極間的電壓D．僅減小偏轉(zhuǎn)電極間的電壓【解析】設(shè)加速電場電壓為U0，偏轉(zhuǎn)電壓為U，極板長度為L，間距為d，電子加速過程中，由U0q＝eq\f(mv\o\al(2,0),2)，得v0＝eq\r(\f(2U0q,m))，電子進(jìn)入極板后做類平拋運(yùn)動(dòng)，時(shí)間t＝eq\f(L,v0)，a＝eq\f(Uq,dm)，vy＝at，tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(UL,2U0d)，由此可判斷C正確．【答案】C6．如圖4所示，兩塊水平放置的帶電平行金屬板間有豎直向上的勻強(qiáng)電場．一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為q的油滴以初速度v0進(jìn)入電場，并在電場中沿直線運(yùn)動(dòng)了一段時(shí)間，空氣阻力不計(jì)，則()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：34522196】圖4A．該油滴帶負(fù)電B．在這段時(shí)間內(nèi)電場力所做的功大于油滴重力勢能的變化C．在這段時(shí)間內(nèi)油滴的機(jī)械能保持不變D．在這段時(shí)間內(nèi)油滴的動(dòng)能保持不變【解析】油滴受重力和電場力，由于油滴做直線運(yùn)動(dòng)，故合力一定為零，電場力與重力平衡，電場力向上，與場強(qiáng)同向，故油滴帶正電，故A錯(cuò)誤；由于電場力和重力是一對(duì)平衡力，電場力做的功等于克服重力做的功，而克服重力做的功等于重力勢能的增加量，所以電場力所做的功等于油滴重力勢能的變化，故B錯(cuò)誤；由于除重力外電場力做正功，故機(jī)械能增加，故C錯(cuò)誤；由于受力平衡，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故動(dòng)能不變，故D正確．【答案】D7．如圖5所示，豎直放置的兩個(gè)平行金屬板間有勻強(qiáng)電場，在兩板之間等高處有兩個(gè)質(zhì)量相同的帶電小球，P小球從緊靠左極板處由靜止開始釋放，Q小球從兩板正中央由靜止開始釋放，兩小球最后都能打在右極板上的同一點(diǎn)．則從開始釋放到打到右極板的過程中()圖5A．它們的運(yùn)行時(shí)間tP＞tQB．它們的電荷量之比qP∶qQ＝2∶1C．它們的動(dòng)能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ＝4∶1D．它們的電勢能減少量之比ΔEP∶ΔEQ＝2∶1【解析】在豎直方向加速度均為g，豎直分位移相等，所以它們運(yùn)行時(shí)間相等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；水平位移xP＝2xQ，eq\f(1,2)aPt2＝2×eq\f(1,2)aQt2，F(xiàn)P＝2FQ，qP＝2qQ，qP∶qQ＝2∶1，B項(xiàng)正確；ΔEkP＝mgh＋FPx，ΔEkQ＝mgh＋FQeq\f(x,2)，所以ΔEkP∶ΔEkQ≠4∶1，C項(xiàng)錯(cuò)誤；ΔEP∶ΔEQ＝FPx∶FQeq\f(x,2)＝4∶1，D項(xiàng)錯(cuò)誤．【答案】B8.兩個(gè)相同的負(fù)電荷和一個(gè)正電荷附近的電場線分布如圖6所示．c是兩負(fù)電荷連線的中點(diǎn)，d點(diǎn)在正電荷的正上方，c、d到正電荷的距離相等，則()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：34522197】圖6A．a(chǎn)點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的大B．a(chǎn)點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的高C．c點(diǎn)的電場強(qiáng)度比d點(diǎn)的大D．c點(diǎn)的電勢比d點(diǎn)的低【解析】根據(jù)電場線的分布圖，a、b兩點(diǎn)中，a點(diǎn)的電場線較密，則a點(diǎn)的電場強(qiáng)度較大，選項(xiàng)A正確．沿電場線的方向電勢降低，a點(diǎn)的電勢低于b點(diǎn)的電勢，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．由于c、d關(guān)于正電荷對(duì)稱，正電荷在c、d兩點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小相等、方向相反；兩負(fù)電荷在c點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為0，在d點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度方向向下，根據(jù)電場的疊加原理，c點(diǎn)的電場強(qiáng)度比d點(diǎn)的大，選項(xiàng)C正確．c、d兩點(diǎn)中c點(diǎn)離負(fù)電荷的距離更小，c點(diǎn)電勢比d點(diǎn)低，選項(xiàng)D正確．【答案】ACD9.如圖7所示的水平勻強(qiáng)電場中，將兩個(gè)帶電小球M和N分別沿圖示路徑移動(dòng)到同一水平線上的不同位置，釋放后，M、N保持靜止，不計(jì)重力，則()圖7A．M的帶電量比N的大B．M帶負(fù)電荷，N帶正電荷C．靜止時(shí)M受到的合力比N的大D．移動(dòng)過程中勻強(qiáng)電場對(duì)M做負(fù)功【解析】兩帶電小球分別在兩球間的庫侖力和水平勻強(qiáng)電場的電場力作用下處于平衡狀態(tài)，因?yàn)閮尚∏蜷g的庫侖力等大反向，則勻強(qiáng)電場對(duì)兩帶電小球的電場力也等大反向，所以兩帶電小球的帶電量相等，電性相反，靜止時(shí)，兩球所受合力均為零，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；M、N兩帶電小球受到的勻強(qiáng)電場的電場力分別水平向左和水平向右，即M帶負(fù)電，N帶正電，M、N兩球在移動(dòng)的過程中勻強(qiáng)電場對(duì)M、N均做負(fù)功，選項(xiàng)B、D正確．【答案】BD10．如圖8所示，真空中a、b、c、d四點(diǎn)共線且等距．先在a點(diǎn)固定一點(diǎn)電荷＋Q，測得b點(diǎn)場強(qiáng)大小為E.若再將另一等量異種點(diǎn)電荷－Q放在d點(diǎn)時(shí)，則()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：34522198】圖8A．b點(diǎn)場強(qiáng)大小為eq\f(3,4)EB．c點(diǎn)場強(qiáng)大小為eq\f(5,4)EC．b點(diǎn)場強(qiáng)方向向右D．c點(diǎn)電勢比b點(diǎn)電勢高【解析】設(shè)ab＝bc＝cd＝L，據(jù)題：＋Q在b點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小為E，方向水平向右，由點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式得：E＝keq\f(Q,L2)，－Q在b點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小為：E1＝keq\f(Q,2L2)＝eq\f(1,4)E，方向水平向右，所以b點(diǎn)的場強(qiáng)大小為Eb＝E＋eq\f(1,4)E＝eq\f(5,4)E，方向水平向右，故A錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)對(duì)稱性可知，c點(diǎn)與b點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等為eq\f(5,4)E，方向水平向右，故B正確；電場線方向從a指向d，而順著電場線方向電勢降低，則c點(diǎn)電勢比b點(diǎn)電勢低，故D錯(cuò)誤．【答案】BC二、計(jì)算題(本題共3小題，共40分，按題目要求作答)11．(12分)如圖9所示，傾角θ＝30°的光滑斜面固定在水平地面上，斜面頂端a離地高度h＝2.5cm，整個(gè)裝置處于水平向左的勻強(qiáng)電場中．一個(gè)質(zhì)量m＝0.3kg，帶電量q＝＋0.01C的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))從斜面頂端靜止釋放，經(jīng)過t＝s到達(dá)斜面底端b點(diǎn)(g取10m/s2)．求：圖9(1)物體到達(dá)斜面底端b時(shí)的速度大??；(2)電場強(qiáng)度E的大小；(3)電場中a到b兩點(diǎn)之間的電勢差．【解析】(1)斜面的長度為：L＝eq\f(h,sin30°)＝2h＝0.05m下滑的加速度為：a＝eq\f(2L,t2)＝eq\f(2×,m/s2＝2.5m/s2底端速度為：v＝at＝0.5m/s.(2)對(duì)物體進(jìn)行受力分析，如圖所示．由牛頓第二定律得：mgsin30°－qEcos30°＝ma解得：E＝50eq\r(3)V/m.(3)電場中a到b兩點(diǎn)之間的電勢差：Uab＝－ELcos30°＝－V.【答案】(1)0.5m/s(2)50eq\r(3)V/m(3)－V12．(14分)如圖10所示，一根長L＝1.5m的光滑絕緣細(xì)直桿MN，豎直固定在場強(qiáng)為E＝×105N/C、與水平方向成θ＝30°角的傾斜向上的勻強(qiáng)電場中．桿的下端M固定一個(gè)帶電小球A，電荷量Q＝＋×10－6C；另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動(dòng)，電荷量q＝＋×10－6C，質(zhì)量m＝×10－2kg.現(xiàn)將小球B從桿的上端N靜止釋放，小球B開始運(yùn)動(dòng)(靜電力常量k＝×109N·m2/C2，取g＝10m圖10(1)小球B開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為多大？(2)小球B的速度最大時(shí)，距M端的高度h1為多大？【導(dǎo)學(xué)號(hào)：34522199】【解析】(1)開始運(yùn)動(dòng)時(shí)小球B受重力、庫侖力、桿的彈力和電場力，沿桿方向運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得mg－keq\f(Qq,L2)－qEsinθ＝ma代入數(shù)據(jù)解得a＝3.2m/s2.(2)小球B向下運(yùn)動(dòng)，受A的斥力增大，加速度減小，速度增大，當(dāng)小球B速度最大時(shí)合力減為零，即keq\f(Qq,h\o\al(2,1))＋qEsinθ＝mg代入數(shù)據(jù)解得：h1＝0.9m.【答案】(1)3.2m/s2(2)0.9m13.(14分)如圖11所示，在水平向右的勻強(qiáng)電場中，有一質(zhì)量為m、帶正電的小球，用長為l的絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，當(dāng)小球靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ.現(xiàn)給小球一個(gè)初速度，使小球恰能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，試問：圖11(1)小球在做圓周運(yùn)動(dòng)的過程中，在哪一位置速度最??？速度最小值為多少？(2)小球的初速度應(yīng)為多大？【解析】(1)如圖所示，小球在復(fù)合場中靜止時(shí)，所受重力與電場力的合力為一定值，其大小為F＝eq\f(mg,cosθ)，方向與豎直方向?yàn)棣冉牵覀儾环涟阎亓龊碗妶龅寞B加場叫做等效重力場，合力F就是等效重力，等效重力加速度g等＝eq\f(g,cosθ).當(dāng)小球從A點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，這一等效重力一直對(duì)小球做負(fù)功，繩子拉力不做功．可知，動(dòng)能和等效重力勢能相互轉(zhuǎn)化，且總和保持不變．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)至位于與A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的同一直徑上的