高中物理 第1、2章 静电场 电势能与电势差单元测试24 鲁科版选修31.doc

第1、2章静电场电势能与电势差单元测试一、选择题（每题4分，共40分)1如图61所示，两平行金属板竖直放置，板上a、b两孔正好水平相对，板间电压500 v一个动能为400 ev的电子从a孔沿垂直板方向射入电场中，经过一段时间电子离开电场，则电子离开电场时的动能大小为()a900 evb500 evc400 ev d100 ev解析：由于电子动能ek400 ev500 ev，电子在电场中先做匀减速直线运动后反向做匀加速直线运动，最终从a孔射出，电场力做功为零，电子动能大小不变答案：c2一个带负电的小球，受电场力和重力的作用，由静止开始运动，已知电场为水平方向的匀强电场，不计空气阻力，设坐标轴如图62所示，x轴的正方向与电场方向一致，y轴的正方向竖直向下，原点为小球的起始位置，则可能表示此小球的运动轨迹的是()解析：小球受到水平向左的电场力和竖直向下的重力作用，合力恒定，轨迹在第三象限与坐标轴成一定的夹角，小球做初速度为零的匀加速直线运动，d项正确答案：d3(2009北京卷)某静电场的电场线分布如图63所示，图中p、q两点的电场强度的大小分别为ep和eq，电势分别为up和uq，则()a.epeq，upuq bepeq，upuqcepeq，upuq depeq，upuq解析：从图可以看出p点的电场线的密集程度大于q点电场线的密集程度，故p点的场强大于q点的场强因电场线的方向由p指向q，而沿电场线的方向电势逐渐降低，p点的电势高于q点的电势，故a选项正确答案：a4某静电场沿x方向的电势分布如图64所示，则()a.在ox1之间不存在沿x方向的电场b在ox1之间存在着沿x方向的匀强电场c在x1x2之间存在着沿x方向的匀强电场d在x1x2之间存在着沿x方向的非匀强电场解析：由图象知，在o与x1这两点之间不存在电势差，故这两点之间不存在电场，选项a是正确的在x1与x2这两点之间存在着与距离成正比的电势差，故可以确定存在着匀强电场，选项c是正确的答案：ac5一带负电小球在从空中的a点运动到b点的过程中，受重力、空气阻力和电场力作用，小球克服重力做功5 j，小球克服空气阻力做功1 j，电场力对小球做功2 j，则下列说法中正确的是()a小球在a点的重力势能比在b 点大5 jb小球在a点的机械能比在b点大1 jc小球在a点的电势能比在b点多2 jd小球在a点的动能比在b点多4 j解析：重力势能的变化只看重力做功，电势能的变化只看电场力做功，机械能的变化看重力以外的其他力的功(空气阻力和电场力的总功)，动能的变化看合外力的总功(c、d对)；重力和静电场力都是保守力，它们的影响可以用做功来表示，也可用势能的变化来表示答案：cd6(2009宁波模拟)如图65所示的电容式话筒就是一种电容式传感器，其原理是：导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器，当振动膜片在声压的作用下振动时，两个电极之间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就转化成了电信号，则当振动膜片向右振动时()a电容器电容值增大b电容器带电荷量减小c电容器两极板间的场强增大d电阻r上电流方向自左向右解析：振动膜片向右振动时，相当于两极板间距减小，由c知c变大，a对；又由c，因电容式话筒始终与电源连接，u不变，故q变大，b错；由e知，d减小，e变大，c对；当电容器电荷量变大时，由电源正负极知，电流方向自右向左流过电阻r，d错，故选a、c.答案：ac7.如图66所示，在水平放置的光滑金属板中心正上方有一带正电的点电荷q，另一表面绝缘，带正电的金属小球(可视为质点，且不影响原电场)自左以初速度v0向右运动，在运动过程中()a小球做先减速后加速运动b小球做匀速直线运动c小球在运动过程中受到的电场力是变力d小球受到的电场力做的功为零解析：由于金属板处于点电荷q形成的电场中，达到静电平衡后，在水平放置金属板的上表面电场线是垂直向下的，金属板的上表面是一个等势面，所以小球运动时只在竖直方向上受力的作用，故小球做匀速直线运动，a错误，b正确由电场线分布可知，小球受的电场力是变力，c正确根据力做功的条件，小球受到的电场力做功为零，d正确答案：bcd8如图67所示，四个相同的金属容器共轴排列，它们的间距与容器的宽度相同，轴线上开有小孔在最左边、最右边两个容器上加电压u后，容器之间就形成了匀强电场今有一个电子从最左边容器的小孔沿轴线入射，刚好没有从最右边容器出射，则该电子停止运动前()a通过各容器的速度比依次为1b通过各容器的时间比依次为531c通过各容器间隙所用的时间比依次为531d通过各容器间隙的加速度比依次为531解析：由qumv2，可得v，设每段电压为u，则v3v2v11，故v1v2v31.因时间t，故t1t2t31.因匀强电场中电子受力相同，故加速度相同，通过各间隙的时间比为()()1.答案：a9真空中有两个点电荷a和b，带电荷量分别为qa和qb，相距为r.在它们共同形成的电场中只画出一条电场线m，但没有标明方向，如图68所示由图可判定()aa、b为异种电荷bqaqbc.沿电场线由a到b电势逐渐降低d沿电场线由a到b电场强度逐渐减弱解析：电场线m连于a、b之间，说明a、b为异种电荷，但从m的形状分析知qaqb，从m的形状可知，靠近b处电场线较密，所以沿电场线由a到b电场强度先减小后增强，因不知道a、b的正负，故不知道电势高低答案：a10(2007全国高考)a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点电场线与矩形所在平面平行已知a点的电势为20 v，b点的电势为24 v，d点的电势为4 v，如图69所示由此可知c点的电势为()a.4 vb8 vc12 vd24 v解析：在匀强电场中，任意平行且等间距的两点间电势差一定相等则ubuaucud，代入数据可得uc8 v.答案：b二、实验题(共16分)11(6分)由绝缘介质隔开的两个同轴的金属圆筒构成圆柱形电容器如图610所示试根据你学到的有关平行板电容器电容的知识，推测影响圆柱形电容器电容的因素有_答案：h，r1，r2，(正对面积、极板间距离、极板间的介质)12. (10分)某研究性学习小组设计了一个方法来测量物体的带电荷量如图611所示，小球是一个外表面镀有金属膜的空心塑料球，用绝缘丝线悬挂于o点，o点固定一个可测量丝线偏离竖直方向角度的量角器，m、n是两块相同的、正对着平行放置的金属板(加上电压后其内部电场可看做匀强电场)，另外还要用到的器材有天平、刻度尺、电压表、直流电流表、开关、滑动变阻器及导线若干，该小组的实验步骤如下，请你帮助该小组完成：(1)用天平测出小球的质量m，按图中所示进行器材的安装，并用刻度尺测出m、n两板之间的距离d，使小球带上一定的电荷量(2)连接电路(请在图中的虚线框中画出实验所用的电路图，电源、开关已经画出)(3)闭合开关，调节滑动变阻器滑片的位置，读出多组相应的电压表的示数和丝线的偏转角.(4)以电压u为纵轴，以_为横轴作出过原点的直线，求出直线的斜率k_.(5)小球的带电荷量q_(用m、d、k等物理量表示)解析：由平衡条件得mgtanqe，umgdtan/q，以u为纵轴，tan为横轴，图线斜率kmgd/q.答案：(2)如图612所示 (4)tan(5)三、计算题(共44分)13(10分)两个半径均为r的圆形平板电极，平行正对放置，相距为d，极板间的电势差为u，极板间电场可以认为是均匀的一个粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板中心已知质子电荷量为e，质子和中子的质量均视为m，忽略重力和空气阻力的影响，求：(1)极板间的电场强度e；(2)粒子在极板间运动的加速度a；(3)粒子的初速度v0.解析：(1)极板间场强e.(2)粒子电荷量为2e，质量为4m，所受电场力f2ee.粒子在极板间运动的加速度a.(3)由dat2，得t 2d.v0 .答案：(1)(2)(3) 14.(10分)如图613所示，两根长为l的丝线下端分别悬挂一质量为m、带电荷量为q和q的小球a和b，处于场强为e、方向水平向左的匀强电场中，使长度也为l的连线ab拉紧，并使小球处于静止状态求e的大小满足什么条件时，才能实现上述平衡状态解析：首先，小球a、b均处于静止状态，其所受合外力为零；其次，若撤去水平向左的匀强电场，则a、b两小球在重力和彼此图614间静电引力作用下，回落到悬点正下方，可见只有匀强电场足够强时，a、b间连线才能被拉紧设a、b间连线刚要被拉紧时，匀强电场的场强为e0，这时，小球a受力如图614所示，由共点力平衡条件得：水平方向上有e0qftcos60f，竖直方向上有ftsin60mg，由库仑定律得fk，解联立方程组可得e0，故当匀强电场e满足ee0，即e时，a、b间连线才被拉紧答案：e15(12分)(2009福建卷)如图615，在水平地面上固定一倾角为的光滑绝缘斜面，斜面处于电场强度大小为e、方向沿斜面向下的匀强电场中一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端，整根弹簧处于自然伸长状态一质量为m、带电荷量为q(q0)的滑块从距离弹簧上端s0处由静止释放，滑块在运动过程中电荷量保持不变，设滑块与弹簧接触过程中没有机械能损失，弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度大小为g. (1)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；(2)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的过程中弹簧的弹力所做的功w；(3)从滑块由静止释放瞬间开始计时，请在图616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的vt图象图中横坐标轴上的t1、t2及t3分别表示滑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(本小题不要求写出计算过程)解析：本题考查的是电场中斜面上的弹簧类问题涉及匀变速直线运动、运用动能定理处理变力做功问题、最大速度问题和运动过程分析(1)滑块从静止释放到与弹簧刚接触的过程中做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度大小为a，则有qemgsinmas0at联立可得t1(2)滑块速度最大时受力平衡，设此时弹簧压缩量为x0，则有mgsinqekx0从静止释放到速度达到最大的过程中，由动能定理得(mgsinqe)(s0x0)wmv0联立可得wmv(mgsinqe)(s0)(3)如图617答案：(1)；(2)mv(mgsinqe)(s0)(3)见图61716(12分)如图618所示，两块平行图618金属板m、n竖直放置，两板间的电势差u1.5103 v，现将一质量m1102 kg、电荷量q4105 c的带电小球从两板上方的a点以v04 m/s的初速度水平抛出(a点距两板上端的高度h20 cm)，之后小球恰好从靠近m板上端处进入两板间，沿