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1

章末綜合測評(一)(時間：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選項中第1～7題只有一選項符合題目要求，第8～10題有多項符合題目要求，全部選對的得6分，對但不全的得3分，有選錯的得零分)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，手碰到金屬把手時有被電擊的感覺【解析】用塑料梳子梳頭發(fā)時相互摩擦，塑料梳子會帶上電荷吸引紙屑，選項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感應(yīng)出與帶電小球異號的電荷，兩者相互吸引，選項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)手碰到金屬把手時瞬時產(chǎn)生較大電流，人有被電擊的感覺，選項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：34522193】A．極板上的電荷量變大，極板間電場強度變大B．極板上的電荷量變小，極板間電場強度變大C．極板上的電荷量變大，極板間電場強度不變D．極板上的電荷量變小，極板間電場強度不變【解析】平行板電容器電容的表達式為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]到極板間電場強度E＝eq\f(U,d)，由于U、d不變，所以極板間電場強度不變，選項D正確．【答案】D3．如圖1所示，A、B、C為勻強電場中的三個點，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點移到C點，電場力做功6×10【導(dǎo)學(xué)號：34522194】圖1A．C點電勢為2VB．電場強度E沿AB方向由A→B，大小為400N/CC．該正電荷在B點具有的電勢能為24×10－4JD．將該正電荷從C點移到B點，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點移到C點，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A錯誤；若從C點做AB的垂線，則交點D為AB的四等分點，可知D點的電勢為－2V，CD為等勢線，場強垂直CD，即電場強度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B正確；該正電荷在B點具有的電勢能為ε＝φBq＝(－8)×3×10－5J＝－×10－4J，選項C錯誤；從C到B點電勢降低，故將該正電荷從C點移到B點，電勢能將減小，選項D錯誤．【答案】B4．x軸上有兩點電荷Q1和Q2，Q1和Q2之間各點對應(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：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點的電場強度為0D．Q1和Q2之間各點的電場方向都指向P點【解析】兩個點電荷間的電勢都為正，因此兩點電荷都為正電荷，B不符合圖象信息，兩個正點電荷的連線上有一點場強為零，正的試探電荷從兩個電荷中的任一電荷附近沿連線向場強為零的點移動時電勢都降低，到場強為零的點，電勢最低，C符合圖象信息，場強為零的點離Q1遠(yuǎn)，故Q1一定大于Q2，A符合圖象信息；Q1和Q2之間各點的電場方向都指向P點，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．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))，電子進入極板后做類平拋運動，時間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電場．一個質(zhì)量為m、帶電量為q的油滴以初速度v0進入電場，并在電場中沿直線運動了一段時間，空氣阻力不計，則()【導(dǎo)學(xué)號：34522196】圖4A．該油滴帶負(fù)電B．在這段時間內(nèi)電場力所做的功大于油滴重力勢能的變化C．在這段時間內(nèi)油滴的機械能保持不變D．在這段時間內(nèi)油滴的動能保持不變【解析】油滴受重力和電場力，由于油滴做直線運動，故合力一定為零，電場力與重力平衡，電場力向上，與場強同向，故油滴帶正電，故A錯誤；由于電場力和重力是一對平衡力，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錯誤；由于除重力外電場力做正功，故機械能增加，故C錯誤；由于受力平衡，做勻速直線運動，故動能不變，故D正確．【答案】D7．如圖5所示，豎直放置的兩個平行金屬板間有勻強電場，在兩板之間等高處有兩個質(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．則從開始釋放到打到右極板的過程中()圖5A．它們的運行時間tP＞tQB．它們的電荷量之比qP∶qQ＝2∶1C．它們的動能增加量之比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，所以它們運行時間相等，A項錯誤；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項正確；ΔEkP＝mgh＋FPx，ΔEkQ＝mgh＋FQeq\f(x,2)，所以ΔEkP∶ΔEkQ≠4∶1，C項錯誤；ΔEP∶ΔEQ＝FPx∶FQeq\f(x,2)＝4∶1，D項錯誤．【答案】B8.兩個相同的負(fù)電荷和一個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，d點在正電荷的正上方，c、d到正電荷的距離相等，則()【導(dǎo)學(xué)號：34522197】圖6A．a(chǎn)點的電場強度比b點的大B．a(chǎn)點的電勢比b點的高C．c點的電場強度比d點的大D．c點的電勢比d點的低【解析】根據(jù)電場線的分布圖，a、b兩點中，a點的電場線較密，則a點的電場強度較大，選項A正確．沿電場線的方向電勢降低，a點的電勢低于b點的電勢，選項B錯誤．由于c、d關(guān)于正電荷對稱，正電荷在c、d兩點產(chǎn)生的電場強度大小相等、方向相反；兩負(fù)電荷在c點產(chǎn)生的電場強度為0，在d點產(chǎn)生的電場強度方向向下，根據(jù)電場的疊加原理，c點的電場強度比d點的大，選項C正確．c、d兩點中c點離負(fù)電荷的距離更小，c點電勢比d點低，選項D正確．【答案】ACD9.如圖7所示的水平勻強電場中，將兩個帶電小球M和N分別沿圖示路徑移動到同一水平線上的不同位置，釋放后，M、N保持靜止，不計重力，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M受到的合力比N的大D．移動過程中勻強電場對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電場的電場力作用下處于平衡狀態(tài)，因為兩小球間的庫侖力等大反向，則勻強電場對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，兩球所受合力均為零，選項A、C錯誤；M、N兩帶電小球受到的勻強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兩球在移動的過程中勻強電場對M、N均做負(fù)功，選項B、D正確．【答案】BD10．如圖8所示，真空中a、b、c、d四點共線且等距．先在a點固定一點電荷＋Q，測得b點場強大小為E.若再將另一等量異種點電荷－Q放在d點時，則()【導(dǎo)學(xué)號：34522198】圖8A．b點場強大小為eq\f(3,4)EB．c點場強大小為eq\f(5,4)EC．b點場強方向向右D．c點電勢比b點電勢高【解析】設(shè)ab＝bc＝cd＝L，據(jù)題：＋Q在b點產(chǎn)生的場強大小為E，方向水平向右，由點電荷的場強公式得：E＝keq\f(Q,L2)，－Q在b點產(chǎn)生的電場強度大小為：E1＝keq\f(Q,2L2)＝eq\f(1,4)E，方向水平向右，所以b點的場強大小為Eb＝E＋eq\f(1,4)E＝eq\f(5,4)E，方向水平向右，故A錯誤，C正確；根據(jù)對稱性可知，c點與b點的場強大小相等為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點電勢比b點電勢低，故D錯誤．【答案】BC二、計算題(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，整個裝置處于水平向左的勻強電場中．一個質(zhì)量m＝0.3kg，帶電量q＝＋0.01C的物體(可視為質(zhì)點)從斜面頂端靜止釋放，經(jīng)過t＝s到達斜面底端b點(g取10m/s2)．求：圖9(1)物體到達斜面底端b時的速度大小；(2)電場強度E的大?。?3)電場中a到b兩點之間的電勢差．【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)對物體進行受力分析，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，豎直固定在場強為E＝×105N/C、與水平方向成θ＝30°角的傾斜向上的勻強電場中．桿的下端M固定一個帶電小球A，電荷量Q＝＋×10－6C；另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動，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開始運動(靜電力常量k＝×109N·m2/C2，取g＝10m圖10(1)小球B開始運動時的加速度為多大？(2)小球B的速度最大時，距M端的高度h1為多大？【導(dǎo)學(xué)號：34522199】【解析】(1)開始運動時小球B受重力、庫侖力、桿的彈力和電場力，沿桿方向運動，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向下運動，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，當(dāng)小球靜止時細(xì)線與豎直方向的夾角為θ.現(xiàn)給小球一個初速度，使小球恰能在豎直平面內(nèi)做圓周運動，試問：圖11(1)小球在做圓周運動的過程中，在哪一位置速度最小？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，所受重力與電場力的合力為一定值，其大小為F＝eq\f(mg,cosθ)，方向與豎直方向為θ角．我們不妨把重力場和電場的疊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點沿圓周運動時，這一等效重力一直對小球做負(fù)功，繩子拉力不做功．可知，動能和等效重力勢能相互轉(zhuǎn)化，且總和保持不變．當(dāng)小球運動至位于與A點對應(yīng)的同一直徑上的