高中物理滬科版1第五章磁場(chǎng)與回旋加速器 重點(diǎn)強(qiáng)化卷

重點(diǎn)強(qiáng)化卷(一)電場(chǎng)的性質(zhì)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、選擇題1.(多選)(2023·衡陽高二檢測(cè))如圖1所示，帶箭頭的直線是某一電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，在這條線上有A、B兩點(diǎn)，用EA、EB表示A、B兩處的場(chǎng)強(qiáng)大小，則()圖1A．A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相同B．電場(chǎng)線從A指向B，所以EA>EBC．A、B在同一條電場(chǎng)線上，且電場(chǎng)線是直線，所以EA＝EBD．不知A、B附近的電場(chǎng)線分布狀況，無法比較EA與EB的大小【解析】一條電場(chǎng)線無法確定電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，由于電場(chǎng)線為直線，故A、B電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤．【答案】AD2.如圖2所示的直線是真空中某電場(chǎng)的一條電場(chǎng)線，A、B是這條直線上的兩點(diǎn)，一帶正電粒子以速度vA經(jīng)過A點(diǎn)向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后，粒子以速度vB經(jīng)過B點(diǎn)，且vB與vA方向相反，不計(jì)粒子重力，下面說法正確的是()圖2A．A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定大小B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)B．A點(diǎn)的電勢(shì)一定高于B點(diǎn)的電勢(shì)C．粒子在A點(diǎn)的速度一定小于在B點(diǎn)的速度D．粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能一定小于在B點(diǎn)的電勢(shì)能【解析】粒子受電場(chǎng)力方向向左，粒子帶正電，故場(chǎng)強(qiáng)向左，B錯(cuò)D對(duì)；一條電場(chǎng)線無法判斷場(chǎng)強(qiáng)大小，故A錯(cuò)；粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，A點(diǎn)速度大于B點(diǎn)速度，C錯(cuò)．【答案】D3.(多選)如圖3所示，某區(qū)域電場(chǎng)線左右對(duì)稱分布，M、N為對(duì)稱線上兩點(diǎn)．下列說法正確的是()圖3A．M點(diǎn)電勢(shì)一定高于N點(diǎn)電勢(shì)B．M點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)一定大于N點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)C．正電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能D．將電子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功【解析】由于沿電場(chǎng)線的方向，電勢(shì)逐漸降低，M點(diǎn)電勢(shì)高于N點(diǎn)電勢(shì)，故A正確；電場(chǎng)線密的地方，場(chǎng)強(qiáng)大，反之場(chǎng)強(qiáng)小，則N點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大，故B錯(cuò)誤；正電荷從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，故C正確；電子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，故D錯(cuò)誤．【答案】AC4．(2023·宜昌高二檢測(cè))如圖4所示是一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面，每兩個(gè)相鄰等勢(shì)面相距2cm，由此可以確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和數(shù)值是()圖4A．豎直向下，E＝100V/m B．水平向左，E＝100V/mC．水平向左，E＝200V/m D．水平向右，E＝200V/m【解析】由電勢(shì)降低最快的方向就是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向以及電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直的特點(diǎn)可知，電場(chǎng)強(qiáng)度方向水平向左，又由E＝eq\f(U,d)得E＝eq\f(2V,2×10－2m)＝100V/m，故B正確．【答案】B5．電子以初速度v0沿垂直場(chǎng)強(qiáng)方向射入兩平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，現(xiàn)增大兩極板間的電壓，但仍使電子能夠穿過平行金屬板，則電子穿過平行金屬板所需要的時(shí)間()A．隨電壓的增大而減小B．隨電壓的增大而增大C．加大兩板間距離，時(shí)間將減小D．與電壓及兩板間距離均無關(guān)【解析】電子穿過平行金屬板的時(shí)間t＝eq\f(l,v0)，速度方向垂直于電場(chǎng)方向，所以時(shí)間t與電壓及兩板間距離均沒有關(guān)系．正確答案為D.【答案】D6．一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對(duì)面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢(shì)差U的變化情況是()A．C和U均增大 B．C增大，U減小C．C減小，U增大 D．C和U均減小【解析】由C＝eq\f(εS,4πkd)知，S和d不變，插入電介質(zhì)時(shí)，ε增大，電容增大，由C＝eq\f(Q,U)可知：Q不變時(shí)，C增大，則兩板間的電勢(shì)差U一定減小，故選B.【答案】B7．(2023·樂山高二檢測(cè))如圖5，兩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(chǎng)．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(chǎng)，并在電場(chǎng)中沿直線運(yùn)動(dòng)了一段時(shí)間，空氣阻力不計(jì)，則()圖5A．該油滴帶負(fù)電B．在這段時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功大于油滴重力勢(shì)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(chǎng)力，由于油滴做直線運(yùn)動(dòng)，故合力一定為零，電場(chǎng)力與重力平衡，電場(chǎng)力向上，與場(chǎng)強(qiáng)同向，故油滴帶正電，故A錯(cuò)誤；由于電場(chǎng)力和重力是一對(duì)平衡力，電場(chǎng)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(shì)能的增加量，所以電場(chǎng)力所做的功等于油滴重力勢(shì)能的變化，故B錯(cuò)誤；由于除重力外電場(chǎng)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】D8．如圖6所示，豎直放置的兩個(gè)平行金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)，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()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37930026】圖6A．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(shì)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】B9．(多選)如圖7所示是一個(gè)說明示波管工作原理的示意圖，電子經(jīng)電壓U1加速后垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)量是h，兩平行板間的距離為d，電勢(shì)差為U2，板長為L.為了提高示波管的靈敏度(每單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)量eq\f(h,U2))，可采用的方法是()圖7A．增大兩板間的電勢(shì)差U2B．盡可能使板長L長些C．盡可能使板間距離d小一些D．使加速電壓U1升【解析】電子的運(yùn)動(dòng)過程可分為兩個(gè)階段，即加速和偏轉(zhuǎn)．分別根據(jù)兩個(gè)階段的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，推導(dǎo)出靈敏度eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(h,U2)))的有關(guān)表達(dá)式，然后再判斷選項(xiàng)是否正確，這是解決此題的基本思路．電子經(jīng)電壓U1加速有eU1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的過程有L＝v0t，h＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(eU2,2md)t2＝eq\f(U2L2,4dU1).由以上各式可得eq\f(h,U2)＝eq\f(L2,4dU1).因此要提高靈敏度，若只改變其中的一個(gè)量，可采取的辦法為增大L，或減小d，或減小U1.故選B、C.【答案】BC10．(2023·合肥高二檢測(cè))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(shì)高低如圖8中的曲線所示，規(guī)定無限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，下列推理與圖像信息不符合的是()圖8A．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(shì)最低處P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為0D．Q1和Q2之間各點(diǎn)的電場(chǎng)方向都指向P點(diǎn)【解析】兩個(gè)點(diǎn)電荷間的電勢(shì)都為正，因此兩點(diǎn)電荷都為正電荷，B不符合圖像信息，兩個(gè)正點(diǎn)電荷的連線上有一點(diǎn)場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)為零的點(diǎn)移動(dòng)時(shí)電勢(shì)都降低，到場(chǎng)強(qiáng)為零的點(diǎn)，電勢(shì)最低，C符合圖像信息，場(chǎng)強(qiáng)為零的點(diǎn)離Q1遠(yuǎn)，故Q1一定大于Q2，A符合圖像信息；Q1和Q2之間各點(diǎn)的電場(chǎng)方向都指向P點(diǎn)，D符合圖像信息．【答案】B二、計(jì)算題11.平行的帶電金屬板A、B間是勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖9所示，兩板間距離是5cm，兩板間的電壓是60V．試問：圖9(1)兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度是多大？(2)電場(chǎng)中有P1和P2兩點(diǎn)，P1點(diǎn)離A板0.5cm，P2點(diǎn)離B板也是0.5cm，P1和P2兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為多大？(3)若B板接地，P1和P2兩點(diǎn)的電勢(shì)各是多少伏？【解析】(1)根據(jù)公式E＝eq\f(U,d)代入數(shù)據(jù)得E＝eq\f(60,5×10－2)V/m＝1200V/m.(2)P1P2沿電場(chǎng)方向的距離為：d12＝5cm－＋cm＝4cm根據(jù)公式U12＝Ed12＝1200×4×10－2V＝48V.(3)由公式φ1－φB＝Ed1B＝1200××10－2)V＝54V得：φ1＝54V.同理φ2－φB＝Ed2B＝1200××10－2V＝6V得φ2＝6V.【答案】(1)1200V/m(2)48V(3)54V6V12.(2023·溫州高二檢測(cè))在光滑絕緣的水平面上放置一個(gè)質(zhì)量m＝0.2kg、帶電荷量q＝5×10－4C的小球，小球系在長L＝0.5m的絕緣細(xì)線上，線的另一端固定在O點(diǎn)．整個(gè)裝置置于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與水平面平行且沿OA方向，如圖10所示(此圖為俯視圖)．現(xiàn)給小球一個(gè)初速度使其繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)細(xì)線的張力F圖10(1)求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小；(2)求運(yùn)動(dòng)過程中小球的最小動(dòng)能；(3)若小球運(yùn)動(dòng)到動(dòng)能最小的位置時(shí)細(xì)線被剪斷，則小球經(jīng)多長時(shí)間其動(dòng)能與在A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能相等？此時(shí)小球距A點(diǎn)多遠(yuǎn)？【解析】(1)對(duì)小球，由動(dòng)能定理得2qEL＝ΔEk解得E＝4×104N/C.(2)在A點(diǎn)處對(duì)小球由牛頓第二定律得F－qE＝meq\f(v\o\al(2,A),L)Ekmin＝EkA－ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－ΔEk解得Ekmin＝10J.(3)設(shè)小球在B處的動(dòng)能最小，則Ekmin＝10J＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，解得vB＝10m/