教科版高中物理选修3—1第一章练习.pdf

教科版物理选修 3 1 第一章练习 1 1 1 点电荷 库仑定律 1 某原子电离后其核外只有一个电子 若该电子 在核的静电力作用下绕核做匀速圆周运动 那么 电子运动 A 半径越大 加速度越大 B 半径越小 周期越大 C 半径越大 角速度越小 D 半径越小 线速度越小 2 选项中的各绝缘直杆大小相同 所带电荷量已在 图中标出 且电荷均匀分布 各直杆间彼此绝缘 坐标原点 O 处电场强度最大的是 3 狄拉克曾经预 言 自然界应该存 在只有一个磁极 的磁单极子 其周 围磁感线呈均匀 辐射状分布 如图甲所示 距离它 r 处的磁感应强 度大小为 B k r2 k 为常数 其磁场分布与负点电荷 Q 的电场 如图乙所示 分布相似 现假设磁单极子 S 和负点电荷 Q 均固定 有带电小球分别在 S 和 Q 附近做匀速圆周运动 则关于小球做匀速圆周运动 的判断不正确的是 A 若小球带正电 其运动轨迹平面可在S的正上 方 如图甲所示 B 若小球带负电 其运动轨迹平面可在Q的正下 方 如图乙所示 C 若小球带负电 其运动轨迹平面可在S的正上 方 如图甲所示 D 若小球带正电 其运动轨迹平面可在Q的正下 方 如图乙所示 4 如图所示 水平地面上固定一个光滑绝缘斜面 斜面与水平面的夹角为 一根轻质绝缘细线的一 端固定在斜面顶端 另一端系有一个带电小球 A 细线与斜面平行 小球 A 的质量为 m 电量为 q 小球 A 的右侧固定放置带等量同种电荷的小球 B 两球心的高度相同 间距为 d 静电力常量为 k 重力加速度为 g 两带电小球 可 视 为 点 电 荷 小球 A 静 止在斜面上 则 A 小球 A 与 B 之间库仑力的大小为 2 2 d kq B 当 k mg d q sin 时 细线上的拉力为 0 C 当 k mg d q tan 时 细线上的拉力为 0 D 当 tank mg d q 时 斜面对小球 A 的支持力为 0 5 负点电荷Q固定在正方形 的一个顶点上 带电粒子P 仅在该电荷的电场力作用下 运动时 恰好能经过正方形 的另外三个顶点a b c 如 图所示 则 A 粒子P带负电 B a b c三点的电势高低关系是 a c0 的滑块从距离 弹簧上端为 s0处静止释放 滑块在运动过程中电量 保持不变 设滑块与弹簧接触过程没有机械能损 失 弹簧始终处在弹性限度内 重力加速度大小为 g 求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所 经历的时间 t1 若滑块在沿斜面向下运动的整个 过程中最大速度大小为 vm 求滑块从静止释放到速 度大小为 vm过程中弹簧的弹力所做的功 W 从 滑块静止释放瞬间开始计时 请在乙图中画出滑块 在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间关系 v t 图象 图中横坐标轴上的 t1 t2及 t3分别表示滑 B 37 C A 教科版物理选修 3 1 第一章练习 4 E s0 甲 v vm v1 O t t1 t2 t3 乙 块第一次与弹簧上端接触 第一次速度达到最大值 及第一次速度减为零的时刻 纵坐标轴上的 v1为滑 块在 t1时刻的速度大小 vm是题中所指的物理量 1 3 电势和电势差 1 如图所示 平行金属 板 A B 水 平 正 对 放 置 分别带等量异号电 荷 一带电微粒水平射 入板间 在重力和电场力共作用下运动 轨迹如图 中虚线所示 那么 A 若微粒带正电荷 则A板一定带正电荷 B 微粒从M点运动到N点电势能一定增加 C 微粒从M点运动到N点动能一定增加 D 微粒从M点运动到N点机械能一定增加 2 如图所示 均匀带正电薄球 壳 其上有一小孔A 已知壳内 的场强处处为零 壳外空间的 电场与将球壳上的全部电荷 集中于球心O时在壳外产生的 电场一样 一带正电的试探电荷 不计重力 从球心 以初动能Ek0沿OA方向射出 下列关于试探电荷的 动能Ek与离开球心的距离r的关系图像 可能正确 的是 3 如图所示 在一个真空 环境里 有一个空心导体 球 半径为a 另有一个 半径为b的细圆环 环 心与球心连线长为L L a 连线与环面垂直 已 知环上均匀带电 总电荷量为Q 当导体球接地时 取无穷远处电势为零 与带电量为q的点电荷相 距r处电势为 kq r k 为静电力恒量 下列说 法正确的是 A 球面上感应电荷量为q感 aQ b 2 L2 B 球面上感应电荷量为q感 aQ L C 感应电荷在O点的场强为E感 kQ L 2 D 感应电荷在O点的场强为E感 kQ a 2 4 如图甲所示 两个点电荷Q1 Q2固定在x轴上距 离为L的两点 其中Q1带正电位于原点O a b是 它们连线延长线上的两点 其中b点与O点相距3L 现有一带正电的粒子q以一定的初速度沿x轴从a 点开始经b点向远处运动 粒子只受电场力作用 设粒子经过a b两点时的速度分别为va vb 其速 度随坐标x变化的图象如图乙所示 则以下判断正 确的是 A Q2带正电且电荷量小于Q1 B b点的场强一定为零 C a点的电势比b点的电势高 D 粒子在a点的电势能比b点的电势能小 5 如图所示 AC BD 为圆的两 条互相垂直的直径 圆心为 O 半径为 R 电荷量均为 Q 的正 负点电荷放在圆周上 它们的 位置关于 AC 对称 Q 与 O 点 的连线和OC间夹角为60 下 列说法正确的是 A O C 两点场强相同 B O C 两点电势相同 教科版物理选修 3 1 第一章练习 5 C 在 A 点由静止释放一个正电荷 电荷将沿圆周 向 D 运动 D 沿直径由 B 向 D 移动一个正电荷 电荷的电势 能先增大后减小 6 如图所示 在正点电荷 Q 的电场中有 M N P F 四点 M N P 为直角三角形的三个顶点 F 为 MN 的中点 M 30 M N P F 四点处的电 势分别用 M N P F表示 已知 M N F P 点电荷 Q 在 M N P 三点所在平面内 则 A 点电荷Q一定在MP的 连线上 B 连接PF的线段一定在 同一等势面上 C 将正试探电荷从P点搬运到N点 电场力做负 功 D P大于 M 7 如图所示 长为 L 倾角为 的光滑绝缘斜面处于电场 中 一带电量为 q 质量为 m 的小球 以初速度 v0由斜面底端的 A 点开始沿斜 面上滑 到达斜面顶端的速度为 v0 则 A 小球在 B 点的电势能一定小于小球在 A 点的电 势能 B A B 两点的电势差一定为mgL q C 若电场是匀强电场 则该电场的场强可能是mg q D 若电场是匀强电场 则该电场的场强最大值一 定是mg q 8 一长为L的细线 上端固定 下端拴一质量为m 带电量为q的小球 处于 如图所示的水平向右的 匀强电场中 开始时 将 线与小球拉成水平 小球 静止在A点 释放后小球 由静止开始向下摆动 当 细线转过 60 0角时 小球到达 B点速度恰好为零 试求 1 AB两点间的电势差UAB 2 匀强电场的场强大小 3 小球到达B点时 细线对小球的拉力大小 9 如图所示 有三根长度均为 L 0 3m 的不可伸长 的绝缘细线 其中两根 的一端分别固定在天 花板上的 P Q 点 另一 端分别拴有质量均为 m 0 12kg 的带电小球 A和B 其中A球带正电 电荷量为 q 3 10 6C A B 之间用第三根线连接起来 在水平向左的匀强 电场E作用下 A B保持静止 悬线仍处于竖直方向 且 A B 间细线恰好伸直 静电力常量 k 9 10 9N m2 C2 取 g 10m s2 1 此匀强电场的电场强度 E 为多大 2 现将 PA 之间的线烧断 由于有空气阻力 A B 球 最后会达到新的平衡位置 求此时细线 QB 所受的 拉力 FT的大小 并求出 A B 间细线与竖直方向的夹 角 3 求A 球的电势能与烧断前相比改变了多少 不计 B 球所带电荷对匀强电场的影响 1 4 电容器 1 如图所示 平行板电容器 A B 间有一带电油滴 P 正好静止在极板正中间 现将 B 极板匀速向下移 动到虚线位置 其他条 件不变 则在 B 极板移 动的过程中 A 油滴将向下做匀加速运动 B 电流计中电流由 b 流向 a C 油滴运动的加速度逐渐变小 D 极板带的电荷量减少 2 如图所示 A B 两导体板平 行放置 在 t 0 时将电子从 A 板 附近由静止释放 电子的重力忽 略不计 分别在 A B 两板间加 四种电压 它们的 UAB t 图线如下 列四图所示 其中可能使电子到不了 B 板的是 A B 600 教科版物理选修 3 1 第一章练习 6 3 图1是某同学设计的电容式速度传感器原理图 其中上板为固定极板 下板为待测物体 在两极板间电压恒定的条件下 极板上所带电量Q 将随待测物体的上下运动而变化 若Q随时间t的 变化关系为Q b ta a b为大于零的常数 其图 象如图 2 所示 那么图 3 图 4 中反映极板间场强 大小E和物体速率v随t变化的图线可能是 A 和 B 和 C 和 D 和 4 如图所示 平行板电容 器与电动势为E的直流 电源 内阻不计 连接 下极板接地 一带电油滴 位于容器中的P点且恰好处于平衡状态 现将平行 板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离 A 带点油滴将沿竖直方向向上运动 B P点的电势将降低 C 带点油滴的电势能将减少 D 若电容器的电容减小 则极板带电量将增大 5 如图所示 充电后的平 行板电容器水平放置电 容为C 极板间距离为d 上极板正中有一小孔 质 量为m 电荷量为 q的 小球从小孔正上方高h处由静止开始下落 穿过小 孔到达下板处速度恰为零 空气阻力不计 极板间 电场可视为匀强电场 重力加速度为g 求 1 小球到达小孔处的速度 2 极板间电场强度大小和电容器所带电荷量 6 如图所示 直线形挡板 p1p2p3与半径为 r 的圆弧 形挡板 p3p4p5平滑连接并安装在水平台面 b1b2b3b4 上 挡板与台面均固定不动 线圈 c1c2c3的匝数为 n 其端点 c1 c3通过导线分别与电阻 R1和平行板电 容器相连 电容器两极板间的距离为 d 电阻 R1的阻 值是线圈 c1c2c3阻值的 2 倍 其余电阻不计 线圈 c1c2c3内有一面积为 S 方向垂直于线圈平面向上的 匀强磁场 磁场的磁感应强度 B 随时间均匀增大 质量为 m 的小滑块带正电 电荷量始终保持为 q 在水平台面上以初速度 v0从 p1位置出发 沿挡板运 动并通过 p5位置 若电容器两板间的电场为匀强电 场 p1 p2在电场外 间距为 l 其间小滑块与台面 的动摩擦因数为 其余部分的摩擦不计 重力加 速度为 g 求 1 小滑块通过 p2位置时的速度大小 2 电容器两极板间电场强度的取值范围 3 经过时间 t 磁感应强度变化量的取值范围 1 5 带电粒子在电场中的运动 1 如图所示 是两个等量异种点电荷形成 电场中的 位于同一平面内 的三个等势线 其中 为直 线 与 与 的电势 差相等 一重力不计 带负 电的粒子进入电场 运动轨 迹如图中实线所示 与 分别交于 a b c 三点 则 A 若粒子从 a 到 b 电场力做功大小为W1 从 b 到 c 电场力做功大小为W2 则W1 W2 B 粒子从 a 到 b 再到 c 电势能不断增加 C a 点的电势比 b 点的电势高 D 粒子在 c 点时的加速度为零 2 如图所示 在 xOy 坐标系中以 O 为中心 的椭圆上 有 a b c d e 五点 其中 a b c d 为椭圆与坐标轴的 交点 现在椭圆的一个 焦点 O1固定一正点电 荷 另一正试探电荷仅在电场力作用下的运动轨迹 如图中虚线所示 下列说法正确的是 固定极板 待测物体 图 1 U Q t 0 图 2 E t 0 图 3 v t 0 图 4 P E q h d a b c 教科版物理选修 3 1 第一章练习 7 A a c两点的电场强度相同 B d点的电势小于b点的电势 C 正试探电荷沿虚线运动过程中在b点的动能大 于在e点的动能 D 若将正试探电荷由a沿椭圆经be移动到c 电 场力先做负功后做正功 但总功为零 3 一对平行金属板长为L 两板间距为d 质量为m 电荷量为E的电子从平行板左侧以速度v0沿两板的 中线不断进入平行板之间 两板间所加交变电压UAB 如图所示 交变电压的周期 0 2v L T 已知所有电子 都能穿过平行板 且最大偏距的粒子刚好从极板的 边缘飞出 不计重力作用 则 A 所有电子都从右侧的同一点离开电场 B 所有电子离开电场时速度都是v0 C t 0 时刻进入电场的电子 离开电场时动能最 大 D t 4 T 时刻进入电场的电子 在两板间运动时最 大侧位移为16 d 4 如图所示 质量为m 半 径为R的圆形光滑绝缘轨 道放在水平地面上固定的 M N两竖直墙壁间 圆形 轨道与墙壁间摩擦忽略不 计 在轨道所在平面加一竖直向上的场强为E的匀 强电场 P Q两点分别为轨道的最低点和最高点 在P点有一质量为m 电荷量为q的带正电的小球 现给小球一初速度v0 使小球在竖直平面内做圆周 运动 不计空气阻力 重力加速度为g 则下列有 关说法正确的是 A 小球通过P点时对轨道一定有压力 B 小球通过P点时的速率一定大于通过Q点时的 速率 C 从P点到Q点的过程中 小球的机械能一定增 加 D 若mg qE 要使小球能通过Q点且保证圆形轨道 不 脱 离 地 面 速 度v0应 满 足 的 关 系 是 5gR 5qER m v0 的质点沿轨道内侧运动 经过 a 点和 b 点时对轨道压力的大小分别为 N 和 不计重力 求电场强度的大小 质点经过 a 点和 b 点时的动能 9 如图所 示 四分之 一光滑绝 缘圆弧轨 道 AP 和 水平绝缘 传送带PC 固定在同一竖直平面内 圆弧轨道的圆心 为 O 半径为 R P 点离地高度也为 R 传送带 PC 之间 的距离为L 沿逆时针方向传动 传送带速度v 在 PO 的左侧空间存在方向竖直向下的匀强电场 一质量为 m 电荷量为 q 的小物体从圆弧顶点 A 由静止开始沿轨道下滑 恰好运动到 C 端后返回 物体与传送带间的动摩擦因数为 不计物体经过 轨道与传送带连接处 P 时的机械能损失 重力加速 度为 g 求 1 匀强电场的场强 E 的大小 2 物体返回到圆弧轨道 P 点 物体对圆弧轨道的压 力大小 3 若在直线 PC 上方空间再加上磁感应强度为 B 方向垂直于纸面向里的匀强磁场 图中未画出 物 体从圆弧顶点 A 静止释放 运动到 C 端后做平抛运 动 落地点离 C 点的水平距离为 R 试求物体在传送 带上运动的时间 t 10 如图所示 水平绝缘轨道 AB 与处于竖直平面内 的半圆形绝缘光滑轨道 BC 平滑连接 半圆形轨道 的半径 R 0 40m 轨道所在空间存在水平向右的匀 强电场 电场强度 E 1 0 104 N C 现有一电荷量 q 1 0 10 4C 质量 m 0 10 kg 的带电体 可视为 质点 在水平轨道上的 P 点由静止释放 带电体 运动到圆形轨道最低点 B 时的速度 vB 5 0m s 已 知带电体与水平轨道间的动摩擦因数 0 50 重 力加速度 g 10m s2 求 1 带电体运动到圆形轨道的最低点 B 时 圆形 轨道对带电体支持力的大小 2 带电体在水平轨道上的释放点 P 到 B 点的距 离 3 带电体第一次经过 C 点后 落在水平轨道上 的位置到 B 点的距离 11 一平行板电容器长 l 10 cm 宽 a 8 cm 板间 距 d 4 cm 在板左侧有一足够长的 狭缝 离子 源 沿着两板中心平面 连续不断地向整个电容器 射入离子 它们的比荷均为 2 1010 C kg 速度均 为 4 106 m s 距板右端 l 2 处有一屏 如图甲所示 如果在平行板电容器的两极板间接上如图乙所示 9 的交流电 由于离子在电容器中运动所用的时间远 小于交流电的周期 故离子通过电场的时间内电场 可视为匀强电场 试求 1 离子打在屏上的区域面积 2 在一个周期内 离子打到屏上的时间 12 如图所示 空间有场 强 E 1 0 102V m 竖 直 向 下 的 电 场 长 L 0 8m 不可伸长的轻 绳固定于 O 点 另一端 系一质量 m 0 5kg 带 A B D E R O C P 教科版物理选修 3 1 第一章练习 9 电 q 5 10 2C 的小球 拉起小球至绳水平后在 A 点无初速度释放 当小球运动至 O 点的正下方 B 点时绳恰好断裂 小球继续运动并垂直打在同一竖 直平面且与水平面成 53 无限大的挡板 MN 上的 C 点 试求 1 绳子的最大张力 2 A C 两点的电势差 3 当小球运动至 C 点时 突然施加一恒力 F 作 用在小球上 同时把挡板迅速水平向右移至某处 若小球仍能垂直打在档板上 所加恒力 F 的方向及 取值范围 13 在如图所示的竖直平面内 物体 A 和带正电的 物体 B 用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接 分别静止于 倾角 37 0的光滑斜面上的 M 点和粗糙绝缘水平 面上 轻绳与对应平面平行 劲度系数 k 5N m