2016-2017学年高中物理 第一章 电场粤教版选修3-1_9

1 章末质量评估(一) 一、单项选择题(本题共 10 小题，每题 3 分，共 30 分每小题中只有一个选项是正确 的，选对得 3 分，错选不选或多选均不得分) 1以下说法正确的是( ) A由 E 可知电场中某点的电场强度 E 与 F 成正比 Fq B由公式 可知电场中某点的电势 与 q 成反比 Epq C由 Uab Ed 可知，匀强电场中的任意两点 a、 b 间的距离越大，则两点间的电势差 也一定越大 D公式 C ，电容器的电容大小 C 与电容器两极板间电势差 U 无关 QU 解析：公式 U Ed 中的 d 是 a、 b 两点间的沿场强方向上的距离 答案：D 2关于电场强度、电势和电势能的说法中正确的是( ) A在电场中，电势高的地方，电荷在该点具有的电势能就大 B在电场中，电势高的地方，放在该点的电荷的电荷量越大，它所具有的电势能也越 大 C在电场中电势高的点，电场强度一定大 D在负的点电荷所产生的电场中的任何一点上，正电荷所具有的电势能一定小于负电 荷所具有的电势能 解析：电势能由电荷和电场中的电势共同决定，它们均有正、负，而且正大于负，故 A、B 均错误电场强度和电势没有必然联系，故 C 错误负电荷形成的电场中无限远处为 零势能点，正电荷的电势能为负值，负电荷的电势能为正值，故 D 正确 答案：D 3一平行板电容器两极板间距为 d、极板面积为 S、电容为 ，其中 r是常 rSd 量对此电容器充电后断开电源当增加两板间距时，电容器极板间( ) A电场强度不变，电势差变大 B电场强度不变，电势差不变 C电场强度减小，电势差不变 D电场强度减小，电势差减小 解析：平行板所带电荷量 Q、两板间电压 U，有 C 、 C 、两板间匀强电场的场 QU rSd 2 强 E ，可得 E .电容器充电后断开，电容器电荷量 Q 不变，则 E 不变根据 C Ud Q rS 可知 d 增大、 C 减小，又根据 C 可知 U 变大 rSd QU 答案：A 4在匀 强电场中，同一条电场线上有 A、 B 两点，有两个带电粒子先后由静止从 A 点 出发并通过 B 点，若两粒子的质量之比为 21，电荷量之比为 41，忽略它们所受重力， 则它们由 A 点运动到 B 点所用的时 间之比为( ) A1 B. 12 2 C12 D21 解析：带电粒子做初速度为零的匀加速直线运动，则位移为： x at2 t2，运动时间： t ， 12 12qEm 2mxqE 则有： ；故选 A. t1t2 2m1xq1E 2m2xq2E q2m1q1m2 1421 12 答案：A 5相距为 L 的 A、 B 两点分别固定带等量异种电荷电荷量为 Q，在 AB 连线中点处电场 强度为( ) A0 B k ，且指向 Q QL2 C2 k ，且指向 Q D8 k ，且指向 Q QL2 QL2 解析：点电荷的场强公式是 E k 电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点 Qr2 产生的电场强度的矢量和 答案：D 6如图所示是静电除尘的示意图关于静电除尘的原理，下列说法不正确的是( ) A除尘器圆筒的外壁 A 接高压电源的正极，中间的金属丝 B 接负 极 B B 附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子 C正离子向 A 运动过程中被烟气中的煤粉俘获，使煤粉带正电，吸附到 A 上，排出的 3 烟就清洁了 D电子向 A 极运动过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到 A 上，排出的 烟就清洁了 解析：除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动， 即圆筒的外壁 A 接高压电源的正极，中间的金属丝 B 接负极，故 A 正确；空气被强电场电 离为电子和正离子，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动，故 B 正确；电子 向 A 极运动过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到 A 上，排出的烟就清洁了， 故 C 错误；D 正确 答案：C 7如图， A、 B、 C 是等边三角形的三个顶点， O 是 A、 B 连线的中点以 O 为坐标原点， A、 B 连线为 x 轴， O、 C 连线为 y 轴，建立坐标系在 A、 B、 C、 O 四个点分别固定一个正 点电荷，电荷量相 等则 O 处电荷受到电场力方向为( ) A沿 y 轴正方向 B沿 y 轴负方向 C沿 x 轴正方向 D沿 x 轴负方向 解析：由于 A、 B 两点到 O 处的距离相等，故 A、 B 点的正点电荷在 O 点处产生的合场 强为零， C 点的正电荷在 O 处产生的场强沿 y 轴负方向以上可知， O 点的合场强方向沿 y 轴负方向，在根据场强方向的规定，在 O 点放正电荷所受电场力的方向与场强的方向相同， 故 B 正确，A、C、D 错误 答案：B 8如图所示，正点电荷 Q、2 Q 分别置于 M、 N 两点， O 点为 MN 连线的中点，点 a 为 MO 的中点，点 b 为 ON 的中点，点 c、 d 在 M、 N 中垂线上，关于 O 点对称下列说法正确的是 ( ) A a、 b 两点的电场强度相同 B O 点的电势高于 c 点的电势 C将电子沿直线从 a 点移到 b 点，电场力对电子先做正功后做负功 D将电子沿直线从 c 点移到 d 点，电场力对电子先做负功后做正功 4 解析：同种电荷的电场线是排斥状的，沿电场线方向电势逐渐降低，知 O 点的电势高 于 c 点的电势故 B 正确设 Ma L， aO r，则 a 点的电场强度 Ea k k ， Eb k k ，可见 Ea Eb，故 A 错误；电子受到的电 QL2 2Q（ 2r L） 2 Q（ 2r L） 2 2QL2 场力方向与电场方向相反，所以将电子沿直线从 a 点移到 b 点，电场力对电子先做负功后 做正功，C 错误；对两个电荷在中垂线上的场强进行叠加，在 Oc 段方向斜向左上，在 Od 段方向斜向左下所以电子所受的电场力在 Oc 段斜向右下，在 Od 段斜向右上，电场力跟 速度的方向先是锐角后是钝角，电场力对电子先做正功后做负功，故 D 错误 答案：B 9如图所示的电路中， A、 B 是平行板电容器的两金属板先将电键 S 闭合，等电路 稳定后将 S 断开，并将 B 板向下平移一小段距离，保持两板间的某点 P 与 A 板的距离不 变则下列说法不正确的是( ) A电容器的电容变小 B电容器内部电场强度大小变大 C电容器内部电场强度大小不变 D P 点电势升高 解析：根据 C ，当 B 板向下平移一小段距离，间距 d 增大，其他条件不变，则 rS4 kd 导致电容变小，故 A 正确；根据 E 与 C 相结合可得 E ，由于电量不变， Ud rS4 kd 4 kQ rS 场强大小不变，故 B 错误，C 正确； B 板接地，场强不变，所以 P 点与地间的电势差增大， 即 P 点电势升高，故 D 正确 答案：B 10质量为 m 的带电小球在 a 点水平射入竖直向上的匀强电场中，运动轨迹如图所示， 则正确的说法是( ) A小球带负电 B小球在 b 点的加速度大于在 a 点的加速度 C小球的电势能减小 5 D在相等的时间间隔内重力做的功相等 解析：物体做曲线运动时的合力指向轨迹的内侧，从图中可得小球受到的合力竖直向 上，因为小球受到重力和电场力作用，合力向上，所以电场力一定向上，因为电场方向竖 直向上，所以小球带正电，A 错误；因为是匀强电场，所以电场力恒定不变，而重力也是 恒定不变，所以合力恒定不变，故加速度恒定不变，B 错误；电场力做正功，电势能减小， C 正确；因为小球在竖直方向上做加速运动，所以在相等时间内走过的位移不同，故重力 做功不同，D 错误 答案：C 二、多项选 择题(本题共 4 小题，每题 6 分，共 24 分每小题有多个选项是正确的， 全选对得 6 分，少选得 3 分，选错、多选或不选得 0 分) 11如图所示，质量分别为 m1和 m2的两小球，分别带电荷量 q1和 q2，用同等长度的 绝缘线悬于同一点，由于静电斥力使两悬线与竖直方向张开相同的角度，则( ) A q1不一定等于 q2 B m1必等于 m2 C. 必等于 q1m1 q2m2 D必须同时满足 q1 q2和 m1 m2 解析：依据题意对两个带电小球受力分析如图， 据平衡条件得： F m1gtan ， F m2gtan ，所以有 m1 m2. 答案：AB 12如图所示，图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带 电粒子通过该电场区域时的运动轨迹， a、 b 是轨迹上的两点若粒子在运动中只受电场力 作用根据此图作出的下列判断中错误的是( ) 6 A带电粒子带正电 B粒子在 a、 b 两点的受力方向沿电场线向左 C粒子在 a 点的速度大于在 b 点的速度 D a 点电场强度小于 b 点电场强度 解析：由电场线的形状可判定产生电场的源电荷在电场线左侧，因做曲线运动的物体 受到的合外力指向运动轨迹的凹侧，可知粒子在 a、 b 点受力沿电场线向左，无论从 a 向 b，还是从 b 向 a，粒子在 a 点速度大于 b 点速度，由电场线的分布情况可得 EaEb. 答案：AD 13如图所示，虚线 a、 b 和 c 是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为 a、 b和 c， a b c，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线 KLMN 所 示，由图可知( ) A粒子从 K 到 L 的过程中，电场力做负功 B粒子从 L 到 M 的过程中，电场力做负功 C粒子从 K 到 L 的过程中，电势能增加 D粒子从 L 到 M 的过程中，动能减少 解析：由图可知，等势线为一系列的同心圆，再结合电势关系可判断出场源电荷应为 一带正电的点电荷，带正电的粒子在正的点电荷电场中受斥力作用，运动轨迹发生偏转， 粒子从 K 到 L 的过程中轨迹靠近场源电荷，电场力做负功，由能量守恒定律可知，动能减 少，电势能增加；粒子从 L 到 M 的过程中，轨迹远离场源电荷，电场力做正功，故电势能 减少，动能增加，选项 A、C 正确 答案：AC 14如图，水平线上的 O 点放置一点电荷，图中画出电荷周 围对称分布的几条电场 线以水平线上的某点 O为圆心画一个圆，与电场线分别相交于 a、 b、 c、 d、 e，下列说 法正确的是( ) 7 A b、 e 两点的电场强度不相同 B a 点电势低于 c 点电势 C b、 c 两点间电势差等于 e、 d 两点间电势差 D电子沿圆周由 d 到 b，电场力做正功 解析：由图看出， b、 e 两点电场强度的大小相等，但方向不同，而电场强 度是矢量， 所以 b、 e 两点的电场强度不同，故 A 正确根据顺着电场线电势逐渐降低可知，离点电荷 O 越远，电势越低，故 a 点电势低于 c 点电势故 B 正确根据对称性可知， b、 c 两点间 电势差与 e、 d 两点间电势差都等于零，故 C 正确 d 点的电势高于 b 点的电势，由 Ep q e ，则知电子在 d 点的电势能小于在 b 点的电势能，根据功能关系可知，电 子沿圆周由 d 到 b，电场力做负功，故 D 错误 答案：ABC 三、非选择题(共 4 小题，共 46 分) 15(12 分)如图所示，匀强电场中有 a、 b、 c 三点， ab5 cm， bc12 cm，其中 ab 沿电场方向， bc 和电场方向成 60角，一个电荷量为 q410 8 C 的正电荷从 a 移到 b，电场力做功为 W11.210 7 J，求： (1)匀强电场的场强 E； (2)电荷从 b 移到 c，电场力做的功 W2; (3)a、 c 两点的电势差 Uac. 解析：(1)设 ab 两点间距离 d， W1 qUab， E ， Uabd 由两式得： E V/m60 V/m. W1qd 1.210 7410 8510 2 (2)设 bc 两点沿场强方向距离为 d1， Ubc Ed1， 8 d1 bccos 60， W2 qUbc， 由式得 W2 qEbccos 60410 8 6012102 0.5 J1.4410 7 J. (3)设电荷从 a 移到 c 电场力做功为 W， W W1 W2， W qUac， 由式得： Uac V V6.6 V. W1 W2q 1.210 7 1.4410 7410 8 2.6410 7410 8 答案：(1)60 V/m (2)1.4410 7 J (3)6.6 V 16(10 分)如图所示光滑竖直绝缘杆与一圆周交于 B、 C 两点，圆心固定并有电量 为 Q 的点电荷，一质量为 m，电量为 q 的环从杆上 A 点由静止释放已知 AB BC h， qQ，环沿绝缘杆滑到 B 点时的速度 vB ，求 A、 C 两点间的电势差及到达gh C 点时的速度 解析：环从 A B 由动能定理得： mgh qUAB mv ， 12 2B vB ，gh 由式解得： UAB . mgh2q 又因 B、 C 处在同一等势面上，所以 UAC UAB ， mgh2q 环从 A C 由动能定理得： mg2h qUAC mv ， 12 2C 由式解得： vC .3gh 答案： mgh2q 3gh 17(12 分)如图所示为两组平行板金属 板，一组竖直放置，一组水平放置，今有一质 量为 m 的电量为 e 的电子静止在竖直放置的平行金属板的 A 点，经电压 U0加速后通过 B 点 9 进入两板间距为 d、电压为 U 的水平放置的平行金属板间，若电子从两块水平平行板的正 中间射入，且最后电子刚好能从右侧的两块平行金属板穿出， A、 B 分别为两块竖直板的中 点，求： (1)电 子通过 B 点时的速度大小； (2)右侧平行金属板的长度； (3)电