（全国100所名校单元测试示范卷）高三物理一轮复习备考 第九单元 静电场 电势能与电势差 鲁科版.docVIP

全国100所名校单元测试示范卷高三物理卷(九)第九单元静电场电势能与电势差鲁科版（教师用卷）(90分钟100分)第卷(选择题共52分)选择题部分共13小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,18小题只有一个选项正确,913小题有多个选项正确;全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分。1.下列关于物理学家的贡献的说法中,正确的是a.物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷间的相互作用规律b.物理学家法拉第通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量c.物理学家密立根最早引入了电场概念,并提出用电场线表示电场d.物理学家卡文迪许测出了静电力常量k解析:库仑利用扭秤实验发现了电荷间的相互作用的规律,并测出了静电力常量k;通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量的科学家是密立根;最早引入了电场的概念,并提出用电场线表示电场的科学家是法拉第。综上所述,选项a正确。答案:a2.有三个相同的金属小球a、b、c,其中a球带电荷量为q1,b球带电荷量为q2,c球不带电且与a、b两球相距很远。将a、b两球相隔一定距离固定起来,两球之间的距离远大于小球的直径,两球间的库仑力为f,若使c球先和b接触,再与a接触,移去c,此时a、b球间的库仑力大小不变、但方向相反,则为a.23b.34c.15d.110解析:根据题意,a、b两球的电性一定相反。c与b接触后,b、c球的电荷量为q2,c与a接触后,a球的电荷量为(q2-q1),由于a、b两球距离不变,库仑力大小不变,有q2(q2-q1)=q1q2,解得q1q2=110。答案:d3.下列对电容或电容器的理解,正确的是a.根据电容的定义式c=知,电容器的电容与所带电荷量成正比,与两极板间的电压成反比b.若仅减小平行板电容器两极板的正对面积,则电容器的电容减小c.若保持平行板电容器所带电荷量不变,仅减小两极板间的距离,则两极板间的电场强度变大d.若保持平行板电容器两极板间的电势差不变,仅减小两极板间的距离,则电容器所带电荷量不变解析:电容器的电容由c=决定,选项a错;根据电容的决定式可知,仅减小平行板电容器极板的正对面积,电容器的电容减小,选项b正确;若保持平行板电容器所带电荷量不变,仅减小极板间的距离,根据电容的定义式c=、决定式c=和e=可得,e=不变,选项c错;若保持平行板电容器两极板间的电势差不变,仅减小极板间距离,则电容器的电容增大,根据q=cu可知,电容器所带电荷量增大,选项d错误。答案:b4.如图所示,m、n是以mn为直径的半圆弧上的两点,o点为半圆弧的圆心。将带电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于m、n两点,这时o点电场强度的大小为e1;若将n点处的点电荷移至o点正下方,则o点的电场强度大小变为e2,e1与e2之比为 a.1b.1c.2d.4解析:依题意,当两个等量异种点电荷分别在m、n两点时,两个点电荷在o点产生的电场强度之和e1=em+en,且em=en,故有em=en=;当n点处的点电荷移至o点正下方时,o点电场强度大小e2=,则e1e2=1,b正确。答案:b5.一电子只在电场力作用下从电场中的a点移动到b点的过程中,电子克服电场力做了3 ev的功,则a.a点的电势比b点的电势高3 vb.a点的电势比b点的电势低3 vc.电子的电势能减少了3 evd.电子的动能增加了3 ev解析:由于电子带负电,电子克服电场力做功,电子一定是从高电势点向低电势点运动,因此选项a正确、b错误;电场力做负功,电子的电势能增加,动能减小,动能的减小量等于电势能的增加量,也等于电子克服电场力所做的功,选项c、d错误。答案:a6.示波管是示波器的核心部件,它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,如图所示。如果在荧光屏上的p点出现亮斑,那么示波管中的a.极板x带正电b.极板x带负电c.极板y带正电d.极板y不带电解析:根据亮斑的位置偏向y极板,可知电子因受到电场力的作用而运动轨迹发生了偏转,因此极板x不带电,极板y应带正电。答案:c甲7.图甲所示为真空中某一点电荷q产生的电场,a、b分别是其电场中的两点,其中a点处的电场强度大小ea=e0, b点处的电场强度大小eb=3e0,且ea、eb间的夹角大于90,方向如图甲所示。一带负电的检验电荷q在场中由a运动到b,则a.a、b两点到点电荷q的距离之比rarb=31b.a、b两点到点电荷q的距离之比rarb=1 c.a、b两点处的电势的大小关系为abd.在把检验电荷q沿直线从a移到b的过程中,电场力先做负功后做正功乙解析:通过作图找出点电荷q的位置,如图乙所示,根据点电荷周围的电场强度的公式e=k可知,a、b两点到点电荷q的距离之比rarb=1,选项a错、b对;从图乙中可知,q带正电,因为越靠近场源正电荷的点,其电势越高,所以ab,选项c错误;检验电荷q带负电,电场力先做正功后做负功,选项d错误。答案:b8.真空中存在一个水平向左的匀强电场,电场强度的大小e=,一根不可伸长、长度为l的绝缘细线一端拴一个质量为m、电荷量为q的带正电小球,另一端固定在o点。把小球拉到使细线水平的位置a,再由静止释放小球,则在从释放小球至小球运动到o点的正下方b的过程中 a.小球刚运动到b点前的瞬时,速度恰好为零b.小球刚运动到b点前的瞬时,绳子对小球的拉力为mgc.小球从a运动到b的过程中,小球做曲线运动d.小球刚运动到b点前的瞬时,其动能为2mgl解析:小球在复合场中所受到的重力和电场力的合力为一恒力,其方向与水平方向的夹角为45,小球由静止释放,小球沿直线ab做匀加速运动,显然选项a、c错误;小球刚运动到b点的瞬时,绳子刚好被拉直,绳子对小球的拉力为零,选项b错误;小球刚运动到b点的瞬时,利用动能定理可得mgl+qel=ek,求出ek=2mgl,选项d正确。答案:d9.如图甲所示,竖直放置的两极板ab接变化的电压,a板的电势a=0,b板的电势b随时间的变化规律如图乙所示。一质量为m、带电荷量为q的电子仅受电场力的作用,在t=时刻以初速度为零进入两板间,恰好能到达b板,则 甲乙a.a、b两板间的距离为b.电子在两板间的最大速度为c.电子两板间做匀加速直线运动d.若电子在t=时刻进入两极板,它将时而向b板运动,时而向a板运动,最后打在b板上解析:电子在电场中运动时的加速度大小不变,但方向改变,因此选项c错误;电子在两板间先加速后减速,恰好能到达b板,设板间距离为d,有2=d,解得d=,选项a正确;当t=时电子速度最大,有vm=,选项b正确;若电子在t=时刻进入,则在时间段内,电子做匀加速直线运动,其位移x=d,已经到达b板,显然选项d错误。答案:ab10.如图甲所示,a、b是一条电场线上的两点,若在a点释放一动能为e0的正电子,正电子仅在电场力作用下沿电场线从a运动到b,其动能ek随位移x变化的规律如图乙所示。设a、b两点的电场强度分别为ea和eb,电势分别为a和b,则a.ea=eb b.eab d.ab解析:根据功能关系,动能的变化量等于电场力做的功,由于动能与位移呈线性关系,因此该电场为匀强电场,故选项a正确、b错误;正电子从a到b,动能减少,电场力做负功,电势能增加,一定是逆着电场线的方向运动,因而a4 vb.cuca,即b-cc-a,即c4 v,选项a错、b对;根据动能定理,quab=0-m,得=1 c/kg,选项c对;点电荷乙从a到c过程其动能的减少量为ek1=q(b-c),从c到b过程其动能的减少量ek2=q(c-a),显然二者不相等,选项d错误。答案:bc13.如图所示,处于真空中的匀强电场与水平方向成45角,但方向未知,直线ab垂直于电场方向。在a点以大小为v0的初速度水平抛出一质量为m、带电荷量为+q的小球,一段时间后,小球沿初速度方向运动了一段距离经过c点,则a.电场方向与水平方向成45角斜向上b.电场方向与水平方向成45角斜向下c.小球的重力与电场力之比为11d.小球的重力与电场力之比为1解析:小球在重力与电场力的合力作用下运动,从a点运动到c点,小球在竖直方向所受合力为零,因此,电场方向与水平方向成45角斜向上,选项a对、b错;在小球从a点运动到c点的过程中,其受力情况为qecos 45=mg,即小球的重力与电场力之比为1,选项c错误、d正确。答案:ad第卷(非选择题共48分)非选择题部分共4小题,解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。14.(10分)如图所示,一绝缘半圆形导轨的直径为ab,ab水平,两质量、电荷量均相同且半径很小的完全相同的带电小球,一个固定在b端,另一个套在圆弧导轨上,且锁定在圆弧导轨的最高点。某时刻解除锁定,小球沿导轨从最高点缓慢下滑。当小球与导轨圆心的连线与ab成2角时,小球与导轨间无作用力,已知小球的质量为m,ab=2r。求:(1)小球与导轨间无作用力时所在处的电场强度的大小。(2)小球与导轨间无作用力时所在处的切向加速度。解:(1)当小球与导轨间无作用力时,小球仅受重力、库仑力作用,根据平衡条件,沿导轨半径方向,有:kcos =mgsin 2(2分)解得:q=(1分)根据点电荷的电场强度公式得:e=k=。 (2分)(2)小球与导轨间无作用力时所在处的切向合力:f=ksin +mgcos 2(2分)即:f=mg(1分)因此,小球在此位置时的切向加速度a=g。 (2分)15.(10分)如图所示,真空中水平放置的电容c=2.310-11 f的平行板电容器,原来ab两板不带电,b极板接地,它的极板是边长l=0.1 m的正方形,两板间的距离d=0.4 cm,现有很多质量m=2.810-9 kg、带电荷量q=+1.410-11 c的微粒,以相同的初速度依次从两板中央平行于极板射入,由于重力作用微粒恰好能落到a板上的中点o处,设微粒落到极板上后,所带电荷全部转移到极板上,取静电力常量k=9109 nm2/c2,g=10 m/s2,=3。(1)求带电粒子初速度的大小。(2)至少射入几个微粒后,微粒才可以从该电容器穿出?解:(1)电容器不带电时,微粒做平抛运动,设初速度为v0,则有:=v0t(1分)=gt2 (1分)联立两式得:v0= (1分)代入数据得:v0=2.5 m/s。(1分)(2)若微粒能从a板右边缘射出,则有:l=v0t1(1分)=a1(1分)又由于mg-qe=ma1(1分)联立以上各式:e=1500 v/m (1分)设射入n个微粒后,微粒才可以从该电容器穿出,由于e=,u=得:e=(1分)代入数据,解得:n9.9故至少射入10个微粒后,微粒才可以从该电容器穿出。 (1分)16.(13分)如图所示,水平绝缘光滑的轨道ab与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道bc平滑连接,b、o、c在同一竖直线上,半圆形轨道的半径r=0.40 m。在轨道所在空间处存在水平向右的匀强电场,电场线与轨道所在的平面平行。现有一电荷量q=+1.010-4 c、质量m=0.10 kg的带电体(可视为质点),从水平轨道上的p点由静止释放,带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点c,已知p点到b点的距离s=1 m,取g=10 m/s2。试求:(1)电场强度e的大小。(2)带电体在圆弧轨道上运动时的最大动能和对轨道的最大压力。解:(1)设带电体通过c点时的速度为vc,依据牛顿第二定律,有:mg=m(2分)解得 vc=2.0 m/s (1分)在带电体从p到c的过程中,根据动能定理,有:qes-mg2r=m(2分)解得:e=1.0104 v/m。(1分)(2)由(1)知,qe=mg,重力和电场力的合力与重力方向成45夹角斜向右下方,故最大速度必出现在b点右侧对应圆心角为45处。设小球的最大动能为ekm,带电体在从p点开始运动到速度最大的过程中,根据动能定理有:qe(s+rsin 45)-mgr(1-cos 45)=ekm(2分)解得ekm=1.17 j (或 j)(1分)即:m= j(1分)在速度最大的位置,带电体对轨道的压力最大,设最大压力为n,根据牛顿第二定律,有:n-mg=m (2分)解得:n=(3+3) n(或7.24 n)。 (1分)17.(15分)如图所示,在光滑绝缘的水平面上,放置两块直径为2l的同心半圆形金属板a、b,两板间的距离很近,半圆形金属板a、b的左边有水平向右的匀强电场e1,半圆形金属板a、b之间存在电场,两板间的电场强度可认为大小处处相等,方向都指向o。现从正对a、b板间隙、到两板的一端距离为d处由静止释放一个质量为m、电荷量为q的带正电微粒(不计重力),此微粒恰能在两板间运动而不与板发生相互作用。(1)求半圆形金属板a、b之间电场强度的e2的大小。(2)从释放微粒开始,经过多长时间微粒的水平位移最大?解