高中物理 第1章 静电场章末综合能力测试 新人教版选修31.doc

第1章 静电场本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第16小题只有一个选项符合题目要求，第710小题有多个选项符合题目要求，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(河南省实验中学20132014学年高二上学期期中)冬天当我们脱毛线衫时，静电经常会跟你开个小玩笑。下列一些相关的说法中正确的是()a在脱衣过程中，内外衣间摩擦起电，内衣和外衣所带的电荷是同种电荷b在脱衣过程中，有时会听到“啪”的声音，这是由于内外衣服上电荷放电引起的c如果内外两件衣服可看作电容器的两极，并且在将外衣脱下的某个过程中两衣间电量一定，随着两衣间距离的增大，两衣间电容变小，则两衣间的电势差也将变小d脱衣时如果人体带上了电，当手触摸金属门把时，一定会有电流通过金属门把流入大地，从而造成对人体轻微的电击答案：b解析：摩擦起电使相互摩擦的两个物体带上等量异种电荷，a错。若将内外衣视为电容器，可以认为摩擦起电后电荷量不变，当距离增大的过程中，电容变小，电势差增大，选项c错误。当人因脱衣服时带上电，与金属门把接近时会使空气电离而放电，所以选项d不正确。正确选项为b。2(浙江省20132014学年高二6月学业水平测试)在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点。其中a、b两点的电势相等，电场强度相同的是()a甲图中与点电荷等距的a、b两点b乙图中两等量异号电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点c丙图中两等量同号电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点d丁图中匀强电场中的a、b两点答案：b解析：甲图中场强大小相同，方向不同，电势ab。乙图中场强大小、方向皆相同，电势ab。丙图中场强大小相同，方向相反，电势ab。丁图中场强大小，方向皆相同，电势ab。3(威海市部分重点中学20142015学年高二联考)地球表面附近某区域存在大小为150 n/c、方向竖直向下的电场。一质量为1.00104 kg、带电量为1.00107 c的小球从静止释放，在电场区域内下落10.0 m。对此过程，该小球的电势能和动能的改变量分别为(重力加速度大小取9.80 m/s2，忽略空气阻力)()a 1.50104j和9.95103jb 1.50104j和 9.95103jc1.50104j和9.65103jd 1.50104j和 9.65103j答案：d解析：小球的下落过程中，电场力做负功，电势能增加，wep，wqed1.50104j，所以ep1.50104j，据动能定理，qedmgdek，ek9.65103j，d正确。4.(北京市重点中学20142015学年高二下学期开学检测)某带电粒子仅在电场力作用下由a点运动到b点，电场线、粒子在a点的初速度及运动轨迹如图所示，可以判定()a粒子在a点的加速度大于它在b点的加速度b粒子在a点的动能小于它在b点的动能c粒子在a点的电势能小于它在b点的电势能d电场中a点的电势低于b点的电势答案：b解析：由电场线可知，b点的电场线密，所以b点的电场强度大，粒子受的电场力大，加速度也就大，所以a错误；粒子受到的电场力指向曲线弯曲的内侧，所以受到的电场力的方向是沿电场线向上的，所以粒子从a到b的过程中，电场力做正功，电荷的电势能减小，动能增加，所以b正确，c错误；沿电场线的方向，电势降低，所以a点的电势大于b点的电势，所以d错误。5. (新郑市20142015学年高二上学期期中)两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示，一带负电的粒子以某一速度从图中a点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中()a做直线运动，电势能先变小后变大b做直线运动，电势能先变大后变小c做曲线运动，电势能先变大后变小d做曲线运动，电势能先变小后变大答案：d解析：根据电场线与等势线垂直画出一条电场线，可知，负电荷受力的方向向上，做曲线运动，粒子靠近两电荷连线时，电场力做正功，离开两电荷连线时，电场力做负功，则其电势能先变小后变大，故d正确。6(沈阳市东北育才中学20142015学年高二下学期开学检测)如图所示，在粗糙绝缘水平面上固定两个等量同种电荷p、q，在pq连线上的m点由静止释放一带电滑块，则滑块会由静止开始一直向右运动到pq连线上的另一点n而停下，则滑块由m到n的过程中，以下说法正确的是()a滑块受到的电场力一定是先减小后增大b滑块的电势能一直减小c滑块的动能与电势能之和可能保持不变dpm间距一定小于qn间距答案：d解析：滑块受到的电场力是两个电荷对它作用力的合力，在pq的中点，两个电荷对滑块作用力的合力为0，从m向右电场力先减小，过pq的中点，电场力又增大，但不知道n点是否在中点右侧，故不能确定具体变化，故a错误；若n点在中点右侧，则在pq中点的左侧所受电场力向右，在pq中点的右侧，所受电场力向左，可见电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，故b错误；因水平面不光滑，知内能增加，则动能与电势能之和减小，故c错误；因水平面不光滑，pm间距不等于qn间距，在水平方向上除了受电场力以外，还受摩擦力，则运动到速度为0的位置在m对称点的左侧，所以pmea，c对；电子在a点受到水平向左的电场力，不能在c点两侧往复振动，d错。10(淮北师大附中20132014学年高二上学期期中)如图所示，离地h高处有一个质量为m、带电量为q的物体处于电场强度随时间变化规律为ee0kt(e0、k均为大于零的常数，电场水平向左为正方向)的电场中，物体与竖直绝缘墙壁间的动摩擦因数为，已知qe0mg。t0时，物体从墙上静止释放，若物体所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当物体下滑后脱离墙面，此时速度大小为，物体最终落在地面上。则下列关于物体的运动说法正确的是()a当物体沿墙壁下滑时，物体先加速再做匀速直线运动b物体从脱离墙壁到落地之前的运动轨迹是一段直线c物体克服摩擦力所做的功wmghd物体与墙壁脱离的时刻为t答案：cd解析：竖直方向上有mgqema，随着电场强度e的减小，加速度a逐渐增大，当e0时，加速度增大到重力加速度g，此后物块脱离墙面，故a错误；物体脱离墙面时的速度向下，之后所受合外力与初速度不在同一条直线上，所以运动轨迹为曲线，故b错误；物体从开始运动到脱离墙面电场力一直不做功，由动能定理得，mgwfmv2，将v，代入解得wfmgh，故c正确；当物体与墙面脱离时电场强度为零，所以ee0kt0，解得时间t，故d正确。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，共18分。把答案直接填在横线上)11(5分)空气中的负氧离子对于人的健康极为有益。人工产生负氧离子的方法最常见的是电晕放电法。如图所示一排针状负极和环形正极之间加上直流高压电，电压达5000v左右，使空气发生电离，从而产生负氧离子。在负极后面加上小风扇，将大量负氧离子排出，使空气清新化。针状负极与环形正极间距离为5mm，且视为匀强电场，则电场强度为_v/m，电场对负氧离子的作用力为_n。答案：1106；3.21013解析：因为可视为匀强电场，所以ev/m1106v/m，电场对负氧离子的作用为feq11063.21019n3.21013n。12(6分)一半径为r的绝缘球壳上均匀的带有电量为q的电荷，另一电量为q的点电荷放在球心o上，由于对称性，点电荷受力为零，现在球壳上挖去半径为r(rr)的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受力的大小为_(已知静电力常量为k)，方向_。答案：k；由球心指向小孔中心解析：绝缘球壳电荷的面密度为：球壳上挖去半径为r的小圆孔，去掉的电量为q，则：qr2与球心o对称位置相应电荷对球心电荷的库仑力大小为fkk是斥力，方向由球心指向小孔中心。13(7分)密立根油滴实验首先测出了元电荷的数值，其实验装置如图所示，油滴从喷雾器喷出，以某一速度进入水平放置的平行板之间。今有一带负电的油滴，不加电场时，油滴由于受到重力作用加速下落，速率变大，受到的空气阻力也变大，因此油滴很快会以一恒定速率v1匀速下落。若两板间加一电压，使板间形成向下的电场e，油滴下落的终极速率为v2。已知运动中油滴受到的阻力可由斯托克斯公式f6rv计算(其中r为油滴半径，为空气粘滞系数)。实验时测出r、v1、v2，e、为已知，则(1)油滴的带电量_。(2)经多次测量得到许多油滴的q测量值如下表(单位1019c)6.418.019.6511.2312.8314.48分析这些数据可知_。答案：(1)q(2)电荷的最小电量即元电荷为1.61019c解析：(1)没有加电压时，达到v1有mgf16rv1加上电压后，受到向上的阻力和电场力，有mgf2qe6rv2qe解以上两式得到油滴电量q(2)在误差范围内，可以认为油滴的带电量总是1.61019c的整数倍，故电荷的最小电量即元电荷为1.61019c。三、论述计算题(共4小题，共42分。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(9分)光滑绝缘导轨，与水平面成45角，两个质量均为m，带等量同种电荷的小球a、b，带电量均为q，静止于导轨的同一水平高度处，如图所示。 求两球之间的距离。答案：q解析：设两球之间的距离为x，相互作用的库仑力为f，则：fk由平衡条件得：fcos45mgsin45由以上两式解得：xq15(10分)如图所示，水平放置的平行板电容器的两极板m、n，接上直流电源。上极板m的中央有一小孔a，在a的正上方h20cm处的b点，有一小油滴自由落下。已知小油滴的电量q3.51014c，质量m3.0109kg。当小油滴即将落到下极板时，速度恰为零。(不计空气阻力，g10m/s2)求：(1)两极板间的电场强度e；(2)两极板间的电势差u；(3)设平行板电容器的电容c4.01012f，则该电容器带电量q是多少？答案：(1) 2.0106v/m方向竖直向下(2)3.0105v(3)1.2106c解析：由动能定理wek得mg(hl)|q|u，u代入数据uv3.0105veu/dv/m2.0106v/mqcu4.010123.0105c1.2106c16(11分)如图所示，固定于同一条竖直线上的a、b是两个等量异种电荷的点电荷，电荷量分别为q和q，a、b间距离为2d，mn是竖直放置的光滑绝缘细杆，另有一个穿过细杆的带电小球p，其质量为m、电荷量为q(可视为点电荷，不影响电场分布)。现将小球p从与点电荷a等高的c处由静止开始释放，小球p向下运动到距c点距离为d的o点时，速度为v。已知mn与ab之间的距离为d，静电力常量为k，重力加速度为g。求：(1)c、o间的电势差；(2)o点的场强大小与方向。答案：(1)(2)方向竖直向下解析：(1)小球p由c点运动到o点时，由动能定理可得mgdqucomv20所以uco(2)小球p经过o点时的受力分析如图所示，由库仑定律得f1f2k电场力为ff1cos45f2cos45o点的场强为e方向竖直向下。17(12分)(辽宁省沈阳市20142015学年高二上学期期末)如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两极板不带电，上极板接地，它的极板长l0.1m，两板间距离d0.4cm，有一束相同的带电微粒以相同的初速度先后从两极板中央平行极板射入，由于重力作用微粒能落到下极板上，微粒所带电荷立即转移到下极板且均匀分布在下极板上。设前一微粒落到下极板上时后一微粒才能开始射入两极板间。已知微粒质量为m2106kg、电荷量q1108c，电容器电容为c1f，取g10m/s2。(1)为使第一个微粒恰能落在下极板的中点到紧靠边缘的b点之内，求微粒入射初速度v0的取值范围；(2)若带电微粒以第(1)问中初速度v0最小值入射，则最多能有多少个带电微粒落到下极板上？答案