高中物理 第1、2章 静电场 电势能与电势差 140单元测试 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(时间60分钟，满分100分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分)1某电场中的电场线(方向未标出)如图1所示，现将一带负电的点电荷从a点移至b点需克服电场力做功，则c、d两点的电场强度、 图1电势大小关系应为 ()aeced，cdbecdceced，cddeced，cd.又根据电场线疏密知eced，故a项正确答案：a2某平行金属板间加如图2所示的周期性变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t0时刻开始将其释放，运动过程中无碰板情况图3中能正确定性描述粒子 图2运动的速度图象的是 ()图3解析：0时间内粒子做初速度为零的匀加速直线运动，t时间内粒子做匀减速直线运动，由对称性可知，在t时粒子速度减为零，此后周期性重复上述运动，故a对答案：a3如图4所示，在竖直向上的匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球，另一端固定于o点，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，最高点为a，最低点为b.不计空气阻力，则 () 图4a小球带负电b电场力跟重力平衡c小球在从a点运动到b点的过程中，电势能减小d小球在运动过程中机械能守恒解析：由于小球在竖直平面内做匀速圆周运动，速率不变化，由动能定理，外力做功为零，绳子拉力不做功，电场力和重力做的总功为零，所以电场力和重力的合力为零，电场力跟重力平衡，b正确由于电场力的方向与重力方向相反，电场方向又向上，所以小球带正电，a不正确小球在从a点运动到b点的过程中，电场力做负功，由功能关系得，电势能增加，c不正确在整个运动过程中，除重力做功外，还有电场力做功，小球在运动过程中机械能不守恒，d不正确答案：b4如图5所示，匀强电场方向平行于xoy平面，在xoy平面内有一个半径为r5 cm的圆，圆上有一动点p，半径op与x轴方向的夹角为，p点沿圆周移动时，o、p两点的电势差满足uop25sin(v)，则该匀强电场的大小 图5和方向分别为 ()a5 v/m，沿x轴正方向b25 v/m，沿y轴负方向c500 v/m，沿y轴正方向d250 v/m，沿x轴负方向解析：匀强电场中沿电场线方向电势降落最快，根据uop25sin，当90时，op间电压最大，以此分析电场线沿y轴正向；根据场强e得e500 v/m，c正确答案：c5如图6所示，水平放置的平行板电容器，上板带负电，下板带正电，断开电源，带电小球以速度v0水平射入电场，且沿下板边缘飞出若下板不动，将上板上移一小段 图6距离，小球仍以相同的速度v0从原处飞入，则带电小球 ()a将打在下板中央b仍沿原轨迹由下板边缘飞出c不发生偏转，沿直线运动d若上板不动，将下板上移一段距离，小球可能打在下板的中央解析：电容器带电荷量不变，将电容器上板或下板移动一小段距离，由公式e可知，电容器两板间电场的场强不变，以相同速度入射的小球仍将沿原轨迹运动下板不动时，小球沿原轨迹由下板边缘飞出；当下板向上移动时，小球可能打在下板的中央选项b、d正确答案：bd6如图7所示，带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置，m、n为板间同一电场线上的两点，一带电粒子(不计重力)以速度vm经过m点在电场线上向下运动，且未与下板接触，一段时间后，粒子以速度vn折回n点，则 ()图7a粒子受电场力的方向一定由m指向nb粒子在m点的速度一定比在n点的大c粒子在m点的电势能一定比在n点的大d电场中m点的电势一定高于n点的电势解析：由题意可知m、n在同一条电场线上，带电粒子从m点运动到n点的过程中，电场力做负功，动能减小，电势能增加，故a、c错误，b正确；由于题中未说明带电粒子及两极板的电性，故无法判断m、n两点的电势高低，d错误答案：b7如图8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，到达斜面顶端时的速度仍为 图8v0，则 ()aa点电势比c点电势低b小球在c点的电势能大于在a点的电势能cac两点的电势差为d若电场是匀强电场，则该场强的最小值是解析：由a到c的过程中，由动能定理可知，wacmglsin0，可知，电场力做正功，小球电势能减少，b错误，由wacuacq可得uac0，故a错误，c正确；若是匀强电场，当电场方向沿斜面向上，小球匀速上升时，电场强度最小，即e，d正确答案：cd8如图9所示，一种射线管由平行金属板a、b和平行于金属板的细管c组成放射源o在a极板左端，可以向各个方向发射不同速度的质量为m、带电荷量为e的 图9粒子，若极板长为l，间距为d.当a、b板加上电压u时，只有某一速度的粒子能从细管c水平射出，细管c离两板等距则从放射源o发射出的粒子的这一速度为 ()a. b. c. d. 解析：设所求的速度为v0，与上板a成角在垂直于极板的方向上，粒子做匀减速直线运动，当竖直分速度恰好减为零时，有at2，即dat2，vyat .水平位移lvxt，两式相除得，所以vxvy .所以v0 .选项c正确答案：c9在真空中a、b两点分别放置等量异种电荷，在电场中通过a、b两点的竖直平面内对称位置取一个矩形路径abcd，如图10所示，现将 图10一电子沿abcd移动一周，则下列判断正确的是 ()a由ab电场力做正功，电子的电势能减小b由bc电场对电子先做负功，后做正功，总功为零c由cd电子的电势能一直增加d由da电子的电势能先减小后增加，电势能总增加量为零解析：如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势面，可以判断电子由ab过程中，电场力做负功，电势能增加，由cd过程中，电场力做正功，电势能减小，故a、c错误；因ubf0，ufc0，故电子由bc过程中，wbf0，但因ubc0，故电场力做的总功为零，b正确；又因ude0，故电子由da的过程中，wde0，weamg，物块不可能停在o点右侧，设最终停在o点左侧且离o点为x处由动能定理得：e|q|xmmg(xmx)0可得：x0.2 m.答案：(1)0.4 m(2)o点左侧0.2 m处12(12分)现代科学实验中常用的一种电子仪器叫示波器，它的核心部件是示波管，其工作原理如图13所示，电量大小为e的电子在电势差为u1的加速电场中 图13由静止开始运动，然后射入电势差为u2的两块平行极板间的偏转电场中，入射方向跟极板平行，偏转电场的极板间距离为d，板长为l，整个装置处在真空中，电子重力可忽略，电子能射出平行板区(1)偏转电场中，若单位偏转电压引起的偏移距离叫示波管的灵敏度，请通过计算说明提高示波管的灵敏度的办法(2)求电子离开偏转电场时的动能大小解析：(1)在加速电场中eu1mv 在偏转电场中，设运动时间为tlv0t y 由以上三式，得示波管的灵敏度 提高示波管的灵敏度的方法：增大l、减小u1、减小d.(2)法一：由动能定理，得eu1yek0 由联立，得ekeu1 法二：电子射出电场时的水平速度vxv0竖直速度vyat出电场时动能大小ekm(vv)eu1答案：(1)见解析(2)eu113(14分)如图14所示，质量为m5108 kg的带电粒子以v02 m/s的速度从水平放置的平行金属板a、b中央飞入电场，已知板长l10 cm，板间距离d2 cm，当a、b间加电压 图14uab103 v时，带电粒子恰好沿直线穿过电场(设此时a板电势高)求：(1)带电粒子的电性和所带电荷量；(2)a、b间所加电压在什么范围内带电粒子能从板间飞出？解析：(1)当uab103 v时，粒子做直线运动，有qmg，q1011 c，带负电(2)当电压uab比较大时，qemg，粒子向上偏mgma1当刚好能从上板边缘飞出时，有：ya1t2a1()2解之得u11800 v.当电压uab比较小时，qemg，粒子向下偏，设刚好能从下板边缘飞出，有：mgma2ya2t2解之得u2200 v.则要使粒子能从板间飞出，a、b间所加电压的范围为200 vuab1800 v.答案：(1)1011 c负电(2)200 vuab1800 v14(14分)如图15所示，ab为竖直墙壁，a点和p点在同一水平面上空间存在着竖直方向的匀强电场将一带电小球从p点以速度v向a抛出，结果打在墙上的c处若撤去电场，将小球从p点以初 图15速v/2向a抛出，也正好打在墙上的c点求：(1)第一次抛出后小球所受电场力和重力之比(2)小球两次到达c点时速度之比解析：(1)设ac