2020届高考物理总复习第七单元电场单元检测.docx

单元检测见一、单项选择题1.(2018山西阳泉单元检测)下列关于点电荷的说法正确的是()。A.任何带电体,都可以看成是电荷全部集中于中心的点电荷B.球状带电体一定可以看成点电荷C.点电荷就是元电荷D.一个带电体能否看作点电荷应以具体情况而定解析一个带电体能否看作点电荷,是相对于具体问题而言的,不能单凭其大小和形状及带电荷量的多少来判断,因此D项正确,A、B两项错误。元电荷是电荷量,点电荷是带电体的抽象,两者的内涵不同,所以C项错误。答案D2.(2018河南洛阳模拟)某静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系如图所示,x轴正方向为电场强度正方向,带正电的点电荷沿x轴运动,则点电荷()。A.在x2和x4处电势能相等B.由x1运动到x3的过程中电势能减小C.由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小D.由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大解析根据图示的静电场在x轴上的电场强度E随x变化关系图象可知,在x2和x4处电场强度相等,点电荷所受电场力相等,从x2到x4,电场力对正电荷做负功,电势能增加,则点电荷在x4处电势能大,A项错误;由E=-x可知,E-x图象与横轴所夹面积表示电势差U,电场力做功W=qU,由图象可知,由x1运动到x3的过程中,电场力做负功,电势能增加,B项错误;由电场力F=qE,在x轴上,由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小,C项正确,D项错误。答案C3.(2018河南开封一模)在电场强度大小为E的匀强电场中,将一个质量为m、电荷量为+q的带电小球由静止开始释放,带电小球沿与竖直方向成角的方向做直线运动。下列关于带电小球的电势能Ep和机械能W的判断,正确的是()。A.若sinqEmg,则Ep一定减少,W一定增加B.若sin=qEmg,则Ep、W一定不变C.若sin=qEmg,则Ep一定增加,W一定减少D.若tan=qEmg,则Ep可能增加,W一定增加解析带电小球由静止开始释放,只受重力和电场力,其电势能和机械能之和保持不变。如图所示为带电小球运动可能的受力图,由图可知,若sin=qEmg,则电场力与位移垂直,电场力不做功,电势能Ep一定不变,而重力做正功,重力势能减小,动能增加,机械能W一定不变,B项正确,C项错误。若sinEB、Av1,则电场力不一定做正功C.A、B两点间的电势差为m2q(v22-v12-2gh)D.小球从A点运动到B点的过程中电场力做的功为12mv22-12mv12解析由电场线的疏密可判断出EAB,故A项错误;在运动的过程中,由动能定理得:mgh+qU=12mv22-12mv12,若v2v1,qU可正可负,即电场力不一定做正功,A、B两点间的电势差U=m2q(v22-v12-2gh),电场力做功W=qU=12mv22-12mv12-mgh,故B、C两项正确,D项错误。答案BC6.(2018吉林长春模拟)如图所示,平行板电容器与直流电源、理想二极管(正向电阻为零可以视为短路,反向电阻无穷大可以视为断路)连接,电源负极接地。初始电容器不带电,闭合开关稳定后,一带电油滴位于电容器的P点且处于静止状态。下列说法正确的是()。A.减小两极板间的正对面积,带电油滴会向上移动,且P点的电势会降低B.将上极板下移,则P点的电势不变C.将下极板下移,则P点的电势升高D.无论哪个极板上、下移动,带电油滴都不可能向下运动解析因为电路中有二极管,所以电容器只能充电不能放电。根据C=QU=rS4kd可知,若U不变,S减小,则Q减小,但二极管导致Q不变,故S减小,U增大,根据U=Ed可知E增大,油滴上移,P点电势升高,A项错误。d减小,若U不变,则Q增大,故U不变成立,根据U=Ed知E增大,P点电势升高,B项错误。d增大,若U不变,则Q减小,二极管导致Q不变,故E不变,P点电势升高,C项正确。若d增大,则E不变,若d减小,则E增大,故油滴不会下移,D项正确。答案CD7.(2018河北石家庄期中)如图所示,在竖直平面内的xOy坐标系中分布着与水平方向成45角的匀强电场,将一质量为m、带电荷量为q的小球,以某一初速度从O点竖直向上抛出,它的轨迹恰好满足抛物线方程y=kx2,且小球通过点P1k,1k。已知重力加速度为g,则()。A.电场强度的大小为mgqB.小球初速度的大小为g2kC.小球通过点P时的动能为5mg4kD.小球从O点运动到P点的过程中,电势能减少2mgk解析由轨迹方程y=kx2可知小球的初速度方向向上,合力方向水平向右,由受力分析可知2mg=Eq,E=2mgq,A项错误。联立方程1k=12gt2,1k=v0t,解得v0=g2k,B项正确。根据动能定理mg1k=Ek-12mv02,得Ek=5mg4k,C项正确。Ep=-W=-Eq2k=-2mg2k=-2mgk,D项错误。答案BC8.(2018山东聊城段考)如图所示,两个等量异种点电荷关于原点O对称放置,下列能正确描述其位于x轴上的电场(取水平向右为电场正方向)或电势分布随位置x变化规律的是()。解析根据两电荷连线的中垂线电势为零,越靠近正电荷电势越高,越靠近负电荷电势越低可知电势分布随位置x变化规律正确的是A项;根据在两电荷连线上电场强度先减小后增大,越靠近电荷,电场强度越大可知电场强度分布随位置x变化规律正确的是C项。答案AC三、计算题9.(2018河南郑州二模)如图甲所示,在y=0和y=2m之间有平行x轴的匀强电场,MN为电场区域的上边界,在x轴方向范围足够大。电场强度的变化如图乙所示,取x轴正方向为电场正方向。现有一个带负电的粒子,粒子的比荷qm=1.010-2C/kg,在t=0时刻以速度v0=5102m/s从O点沿y轴正方向进入电场区域,不计粒子的重力。求:(1)粒子通过电场区域的时间。(2)粒子离开电场的位置坐标。(3)粒子通过电场区域后沿x轴方向的速度大小。解析(1)因为粒子初速度方向垂直于匀强电场,在电场中做类平抛运动,所以粒子通过电场区域的时间t=yv0=410-3s。(2)由图乙可知,电场的变化周期T=410-3s,粒子进入电场后,在x轴方向先加速后减速,加速时的加速度大小a1=E1qm=4m/s2减速时的加速度大小a2=E2qm=2m/s2x轴方向上的位移x=12a1T22+a1T22-12a2T22=210-5m因此粒子离开电场的位置坐标为(-210-5m,2m)。(3)粒子在x轴方向的速度vx=a1T2-a2T2=410-3m/s。答案(1)410-3s(2)(-210-5m,2m)(3)410-3m/s10.(2018安徽淮南一模)如图甲所示,在真空中,沿水平方向和竖直方向建立直角坐标系xOy,在x轴上方有一沿x轴正方向的匀强电场E(电场强度E的大小未知)。有一质量为m,带电荷量为+q的小球,从坐标原点O由静止开始自由下落,当小球运动到P(0,-h)点时,在x轴下方突然加一竖直向上的匀强电场,其电场强度大小与x轴上方的电场强度大小相等,且小球从P返回到O点与从O点下落到P点所用的时间相等,重力加速度为g。求:(1)小球返回O点时速度的大小。(2)匀强电场的电场强度E的大小。(3)小球运动到最高点时的位置坐标。解析(1)设小球从O点运动到P点所用的时间为t,在P点的速度为v1,返回O点时的速度为v2,则h=12gt2解得t=2hg则v1=gt=2gh加上竖直向上的匀强电场后,有h=-v1+v22t解得v2=22gh。(2)加上竖直向上的匀强电场后,小球的加速度a=v2-(-v1)t=3gEq-mg=ma解得E=4mgq。(3)竖直方向y=v222g=4h设小球进入x轴上方运动到最高点所用时间为t2,则t2=0-v2-g=22hg水平方向ax=qEm=4g则x=12axt22=16h所以小球运动到最高点时的位置坐标为(16h,4h)。答案(1)22gh(2)4mgq(3)(16h,4h)11.(2018福建三明质检)如图所示,水平绝缘光滑轨道AB的B端与处于竖直平面内的圆弧形光滑绝缘轨道BCD平滑连接,圆弧的半径R=0.50m,轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0104N/C。现有一质量m=0.06kg的带电小球(可视为质点)放在水平轨道上与B端距离s=1.0m的位置,由于受到电场力的作用,带电小球由静止开始运动。已知带电小球所带的电荷量q=8.010-5C,取g=10m/s2。问:(1)带电小球能否到达圆弧最高点D?请计算说明。(2)带电小球运动到何处时对轨道的压力最大?最大值为多少?解析(1)假设小球能到达D点,且在D点速度为vD从A到D过程,由动能定理得qEs-mg2R=12mvD2-0可得小球在D点所需要的向心力F向=mvD2R=0.8N而重力G=mg=0.6N则F向G,故带电小球能到达圆弧最高点D。(2)小球在电场中受到的电场力和重力的合力大小(等效为新的重力)F等效=(mg)2+(qE)2=1N方向与竖直方向的夹角为,有tan=qEmg=43解得=