2024-2025學(xué)年新教材高中物理第二章靜電場(chǎng)的應(yīng)用測(cè)評(píng)含解析粵教版必修第三冊(cè)

PAGEPAGE11其次章測(cè)評(píng)(時(shí)間:75分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1.如圖所示,靜電噴涂時(shí),被噴工件接正極,噴槍口接負(fù)極,它們之間形成高壓電場(chǎng),涂料微粒從噴槍口噴出后,只在靜電力作用下向工件運(yùn)動(dòng),最終吸附在工件表面,圖中虛線為涂料微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡.下列說(shuō)法正確的是()A.涂料微?？隙◣д夿.圖中虛線可視為高壓電場(chǎng)的部分電場(chǎng)線C.微粒做加速度先減小后增大的曲線運(yùn)動(dòng)D.噴射出的微粒動(dòng)能不斷轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能解析由工件接電源的正極,可知涂料微?？隙◣ж?fù)電,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;虛線為涂料微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡,不能視為高壓電場(chǎng)的部分電場(chǎng)線,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;從噴槍口到工件的電場(chǎng)先減弱后增加,可知微粒加速度先減小后增大,因電場(chǎng)力方向變更,故微粒做曲線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確;因電場(chǎng)力對(duì)微粒做正功,故微粒的電勢(shì)能漸漸減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案C2.如圖所示,讓平行板電容器帶電后,靜電計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)肯定角度,若不變更A、B兩極板帶的電荷量而減小兩極板間的距離,同時(shí)在兩極板間插入電介質(zhì),那么靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度()A.肯定增大 B.肯定減小C.肯定不變 D.可能不變解析極板帶的電荷量Q不變,減小兩極板間距離,同時(shí)插入電介質(zhì),則電容C肯定增大.由U=可知兩極板間電壓U肯定減小,靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度也肯定減小,選項(xiàng)B正確.答案B3.在暴雨前,有一帶電云團(tuán)(可近似看作帶電絕緣小球)正漸漸靠近地面,某野外地面旁邊有一質(zhì)量較小的帶電體被吸上天空,帶電體在上升過(guò)程中,以下說(shuō)法正確的是()A.帶電體的電勢(shì)能肯定越來(lái)越大B.帶電體所經(jīng)過(guò)的不同位置的電勢(shì)肯定越來(lái)越高C.帶電體所經(jīng)過(guò)的不同位置的電場(chǎng)強(qiáng)度肯定越來(lái)越大D.帶電體的加速度肯定越來(lái)越小解析帶電體在上升的過(guò)程中,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,故A錯(cuò)誤;由于不知道云層所帶電荷的電性,所以帶電體上升的過(guò)程中,不能推斷出電勢(shì)的變更,故B錯(cuò)誤;因?yàn)閹щ娫茍F(tuán)可看作帶電小球,所以越靠近場(chǎng)源,場(chǎng)強(qiáng)越大,故帶電體在上升中的電場(chǎng)強(qiáng)度是越來(lái)越大,故C正確;電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越大,則電場(chǎng)力越來(lái)越大,則合力越來(lái)越大,依據(jù)牛頓其次定律知,加速度越來(lái)越大,故D錯(cuò)誤.答案C4.人們行走時(shí)鞋子和地板由于摩擦產(chǎn)生靜電,帶電的離子會(huì)在地板表面對(duì)空氣中的灰塵產(chǎn)生吸引,對(duì)電腦機(jī)房、電子廠房等地點(diǎn)會(huì)造成肯定的影響.防靜電地板又叫作耗散靜電地板,當(dāng)它接地時(shí),能夠使電荷耗散.地板在施工時(shí),地板下面要鋪設(shè)鋁箔,鋁箔要連接到地下預(yù)埋的導(dǎo)體上.下列關(guān)于防靜電地板的說(shuō)法,正確的是()A.地板下面鋪設(shè)鋁箔的作用是防潮B.地板必需是絕緣材料C.地板必需是導(dǎo)電的,如地板中含有導(dǎo)電纖維D.只要地板下面鋪設(shè)鋁箔,地板材料是絕緣的或?qū)щ姷木山馕龅匕逶谑┕r(shí),地板下面要鋪設(shè)鋁箔,即要將地板上的靜電通過(guò)鋁箔導(dǎo)走,所以防靜電地板必需是導(dǎo)電的,如地板中含有導(dǎo)電纖維,故選項(xiàng)C正確.答案C5.如圖所示,在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一根不行伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)繩的一端系著一個(gè)帶電小球,另一端固定于O點(diǎn),小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),最高點(diǎn)為a,最低點(diǎn)為b.不計(jì)空氣阻力,則下列說(shuō)法正確的是()A.小球帶負(fù)電B.電場(chǎng)力跟重力平衡C.小球在從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中,電勢(shì)能減小D.小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒解析由于小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),所以重力與電場(chǎng)力的合力為0,電場(chǎng)力方向豎直向上,小球帶正電,A錯(cuò)誤,B正確;從a→b,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增大,C錯(cuò)誤;由于有電場(chǎng)力做功,所以機(jī)械能不守恒,D錯(cuò)誤.答案B6.示波管是一種多功能電學(xué)儀器,它的工作原理可以等效成下列狀況:如圖所示,真空室中電極K發(fā)出電子(初速度不計(jì)),經(jīng)過(guò)電壓為U1的加速電場(chǎng)后,由小孔S沿水平金屬板A、B間的中心線射入板中,金屬板長(zhǎng)為L(zhǎng),相距為d.當(dāng)A、B間電壓為U2時(shí)電子偏離中心線飛出電場(chǎng)打到熒光屏上面顯示亮點(diǎn).已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為e,不計(jì)電子重力,下列狀況中肯定能使亮點(diǎn)偏離中心距離變大的是()A.U1變大,U2變大 B.U1變小,U2變大C.U1變大,U2變小 D.U1變小,U2變小解析當(dāng)電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度的反向延長(zhǎng)線肯定經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中水平位移的中點(diǎn),所以電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)角度越大(偏轉(zhuǎn)距離越大),亮點(diǎn)距離中心就越遠(yuǎn).設(shè)電子經(jīng)過(guò)U1加速后速度為v0,離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)豎直方向速度為vy,依據(jù)題意得eU1=,電子在A、B間做類平拋運(yùn)動(dòng),當(dāng)其離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)豎直方向速度為vy=at=,解得速度的偏轉(zhuǎn)角θ滿意tanθ=,欲使θ變大,應(yīng)當(dāng)增大U2,減小U1,故選B.答案B7.如圖所示,一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子,以初速度v0從a點(diǎn)豎直向上射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中,勻強(qiáng)電場(chǎng)方向水平向右.粒子通過(guò)電場(chǎng)中的b點(diǎn)時(shí),速率為2v0,方向與電場(chǎng)方向一樣,則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為()A. B.C. D.解析由題意可知,粒子受重力和水平方向的靜電力作用,由加速度定義a=,可得加速度的大小ax=2ay=2g,由牛頓其次定律可知,qE=2mg,水平位移x=t,豎直位移y=t,即x=2y,因此靜電力做功W1=qEx=qUab,重力做功W2=-mgy=,由動(dòng)能定理得W1+W2=m(2v0)2-,解得Uab=.答案C二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)8.如圖所示,用電池對(duì)電容器充電,電路a、b之間接有一靈敏電流表,兩極板之間有一個(gè)電荷q處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將兩極板的間距變小,則()A.電荷q帶正電B.電荷q帶負(fù)電C.電流表中將有從a到b的電流D.電流表中將有從b到a的電流解析電荷q處于靜止?fàn)顟B(tài),受到重力與電場(chǎng)力而平衡,電容器上極板帶正電,電場(chǎng)方向向下,而電場(chǎng)力方向向上,故電荷q帶負(fù)電,故A錯(cuò)誤,B正確;將兩極板的間距變小,依據(jù)電容的確定式C=可知,電容增大,電容器的電壓U不變,由電容的定義式C=分析得知,電容器的電荷量增大,電容器充電,而電容器上極板帶正電,則電流表中將有從a到b的電流,故D錯(cuò)誤,C正確.答案BC9.測(cè)定電子的電荷量的試驗(yàn)裝置示意圖如圖所示,置于真空中的油滴室內(nèi)有兩塊水平放置的平行金屬板M、N,并分別與電壓為U的恒定電源兩極相連,板的間距為d.現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板間勻速下落,已知元電荷為e、重力加速度為g,則()A.油滴中電子的數(shù)目為B.油滴從小孔運(yùn)動(dòng)至N板過(guò)程中,電勢(shì)能增加mgdC.油滴從小孔運(yùn)動(dòng)至N板過(guò)程中,機(jī)械能增加eUD.若將極板M向下緩慢移動(dòng)一小段距離,油滴將加速下降解析帶電油滴在極板間勻速下落,故受力平衡,則有mg=q,所以油滴帶電荷量q=,所以電子的數(shù)目為n=,故A正確.油滴下降過(guò)程中,靜電力方向向上,靜電力做的功為-mgd,電勢(shì)能增加mgd,故B正確.機(jī)械能削減,故C錯(cuò)誤.若將極板M向下緩慢移動(dòng)一小段距離,d減小,靜電力F=q增大,合外力豎直向上,油滴將減速下降,故D錯(cuò)誤.答案AB10.(2024廣東廣州檢測(cè))帶正電的微粒放在電場(chǎng)中,場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向隨著時(shí)間變更的規(guī)律如圖所示,微粒只在電場(chǎng)力的作用下由靜止起先運(yùn)動(dòng),則下列說(shuō)法中正確的是()A.微粒在0~1s內(nèi)的加速度與1~2s內(nèi)的加速度相同B.微粒將沿著一條直線運(yùn)動(dòng)C.微粒做往復(fù)運(yùn)動(dòng)D.微粒在第1s內(nèi)的位移與第3s內(nèi)的位移相同解析0~1s內(nèi)和1~2s內(nèi)微粒的加速度大小相等,方向相反,A錯(cuò)誤;0~1s內(nèi)和1~2s內(nèi)微粒分別做勻加速直線運(yùn)動(dòng)和勻減速直線運(yùn)動(dòng),依據(jù)這兩段運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性,2s末的速度為0,所以每個(gè)1s內(nèi)的位移均相同且2s以后的運(yùn)動(dòng)重復(fù)0~2s內(nèi)的運(yùn)動(dòng),是單向直線運(yùn)動(dòng),B、D正確,C錯(cuò)誤.答案BD三、非選擇題(本題共5小題,共54分)11.(7分)圖甲是視察用干電池對(duì)電容器充電過(guò)程中電容器兩端電壓隨時(shí)間變更的圖像,圖乙是其對(duì)應(yīng)的充電電流隨時(shí)間變更的圖像.在充電的起先階段,充電電流較大,電容器兩端電壓U增加(選填“較快”或“較慢”),隨著電容器兩端電壓的增加,充電電流(選填“漸漸減小”或“漸漸增加”),且電容器兩端電壓U的上升速度變緩,電壓U向著趨近.在充電過(guò)程中電容器的電能(選填“增加”或“削減”).充電起先的瞬間電容器兩端電壓(選填“能突變”或“不能突變”).

解析起先階段U-t圖像的斜率較大,故電容器兩端電壓U增加較快,由題圖乙可知充電電流漸漸減小,由題圖甲可知,電容器兩端電壓U的上升速度變緩,且向著10V趨近.在充電過(guò)程中電容器不斷聚集電荷量,電能增加,由題圖甲可知,充電起先的瞬間電容器兩端電壓的變更有一個(gè)過(guò)程,即不能突變.答案較快漸漸減小10V增加不能突變12.(9分)在測(cè)定電容器電容值的試驗(yàn)中,將電容器、電壓傳感器、阻值為R的電阻、電源、單刀雙擲開(kāi)關(guān)按圖甲所示電路圖進(jìn)行連接.先使開(kāi)關(guān)S與1端相連,電源向電容器充電,充電完畢后把開(kāi)關(guān)S擲向2端,電容器放電,直至放電完畢.試驗(yàn)得到的與電壓傳感器相連接的計(jì)算機(jī)所記錄的電壓隨時(shí)間變更的u-t曲線如圖乙所示,圖丙為由計(jì)算機(jī)對(duì)圖乙進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后記錄了“峰值”及曲線與時(shí)間軸所圍“面積”的圖.(1)依據(jù)圖甲所示的電路和圖乙可知,充電電流與放電電流方向(選填“相同”或“相反”),大小都隨時(shí)間(選填“增加”或“減小”).

(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S接“1”時(shí),上極板帶(選填“正”或“負(fù)”)電.

(3)某同學(xué)認(rèn)為:仍利用上述裝置,將電壓傳感器從電阻兩端改接在電容器的兩端,也可以測(cè)出電容器的電容值.該同學(xué)的說(shuō)法(選填“正確”或“錯(cuò)誤”),理由是(理由中要寫出電容值的計(jì)算方法).

解析(1)依據(jù)題圖甲所示的電路和題圖乙可知,充電電流與放電電流方向相反,大小都隨時(shí)間減小.(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S接“1”時(shí),是與電源連接,是充電,上極板帶正電.(3)該同學(xué)的說(shuō)法正確.開(kāi)關(guān)S與2連接,電容器放電的過(guò)程中,電容器C與電阻R上的電壓大小相等,通過(guò)對(duì)放電曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后得出“峰值Um”及曲線與時(shí)間軸所圍“面積S”,可用C=計(jì)算電容值.答案(1)相反減小(2)正(3)正確理由見(jiàn)解析13.(10分)如圖所示,某空間有一豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E=1.0×102V/m,一塊足夠大的接地金屬板水平放置在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,在金屬板的正上方高度h=0.80m的a處有一粒子源,盒內(nèi)粒子以v0=2.0×102m/s的初速度向水平面以下的各個(gè)方向勻稱放出質(zhì)量為m=2.0×10-15kg、電荷量為q=+1.0×10-12C的帶電粒子,粒子最終落在金屬板b上,若不計(jì)粒子重力.(1)求帶電粒子打在金屬板上時(shí)的動(dòng)能;(2)求從粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍(所形成的面積,結(jié)果保留2位有效數(shù)字);若使帶電粒子打在金屬板上的范圍減小,可以通過(guò)變更哪些物理量來(lái)實(shí)現(xiàn)?解析(1)不計(jì)粒子重力,只有靜電力做功,對(duì)粒子由動(dòng)能定理得qUab=Ek-可得帶電粒子打在金屬板上時(shí)的動(dòng)能為Ek=qEh+=1.2×10-10J.(2)粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍以粒子水平拋出的落點(diǎn)為邊界.設(shè)水平拋出后t時(shí)刻落在板上,x=v0t,h=at2,a=,S=πx2聯(lián)立以上各式得所形成的面積S==4.0m2,可以通過(guò)減小h或增大E來(lái)實(shí)現(xiàn).答案(1)1.2×10-10J(2)面積為4.0m2可以通過(guò)減小h或增大E來(lái)實(shí)現(xiàn)14.(12分)如圖所示,在E=1×103V/m的水平向左勻強(qiáng)電場(chǎng)中,有一光滑半圓形絕緣軌道豎直放置,軌道與一水平絕緣軌道MN連接,半圓軌道所在豎直平面與電場(chǎng)線平行,其半徑R=0.4m.一帶正電荷q=1×10-4C的小滑塊,質(zhì)量為m=0.04kg,與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,g取10m/s2.(1)要使小滑塊能運(yùn)動(dòng)到半圓軌道的最高點(diǎn)Q,滑塊應(yīng)在水平軌道上離N點(diǎn)多遠(yuǎn)處釋放?(2)這樣釋放的滑塊通過(guò)P點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力是多大?(P為半圓軌道中點(diǎn))解析(1)滑塊剛能通過(guò)軌道最高點(diǎn)的條件是mg=m,v==2m/s,滑塊由釋放點(diǎn)到最高點(diǎn)的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得qEx-μmgx-2mgR=mv2,所以x=,代入數(shù)據(jù)得x=20m.(2)從P到Q,由動(dòng)能定理得-mgR-qER=mv2-,所以=v2+2g+R,在P點(diǎn)由牛頓其次定律得FN-qE=,所以FN=3(mg+qE),代入數(shù)據(jù)得FN=1.5N.由牛頓第三定律得,滑塊對(duì)軌道的壓力大小為1.5N.答案(1)20m(2)1.5N15.(16分)(2024全國(guó)卷Ⅰ)在一柱形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)電場(chǎng),柱的橫截面是以O(shè)為圓心、半徑為R的圓,AB為圓的直徑,如圖所示.質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的帶電粒子在紙面內(nèi)自A點(diǎn)先后以不同的速度進(jìn)入電場(chǎng),速度方向與電場(chǎng)的方向垂直.已知?jiǎng)傔M(jìn)入電場(chǎng)時(shí)速度為零的粒子,自圓周上的C點(diǎn)以速率v0穿出電場(chǎng),AC與AB的夾角θ=60°.運(yùn)動(dòng)中粒子僅受電場(chǎng)力作用.(1)求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小.(2)為使粒子穿過(guò)電場(chǎng)后的動(dòng)能增量最大,該粒子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度應(yīng)為多大?(3)為