高考物理总复习 课时卷6-7 沪科版

1 第第 6 6 章章 静电场静电场 第一节 库仑定理 电场场强 一 选择题 1 2011 年江苏民族中学月考 原来甲 乙 丙三物体都不带电 今使甲 乙两物体相 互摩擦后 乙物体再与丙物体接触 最后 得知甲物体带正电 1 6 10 15C 丙物体带电 8 10 16C 则对于最后乙 丙两物体的带电情况 下列说法中正确的是 A 乙物体一定带有负电荷 8 10 16C B 乙物体可能带有负电荷 2 4 10 15C C 丙物体一定带有正电荷 8 10 16C D 丙物体一定带有负电荷 8 10 16C 解析 选 AD 由于甲 乙 丙原来都不带电 即都没有净电荷 甲 乙摩擦导致甲失去电 子 1 6 10 15C 而带正电 乙物体得到电子而带 1 6 10 15C 的负电荷 乙物体与不带电的丙 物体接触 从而使一部分负电荷转移到丙物体上 故可知乙 丙两物体都带负电荷 由电荷守 恒定律可知 乙最终所带负电为 1 6 10 15C 8 10 16C 8 10 16C 故 BC 错误 AD 正 确 2 在电场中某点放一检验电荷 其电荷量为 q 检验电荷受到的电场力为 F 则该点 的电场强度为 E F q 那么下列说法正确的是 A 若移去检验电荷 该点的电场强度就变为零 B 若在该点放一个电荷量为 2q 的检验电荷 该点的场强就变为 E 2 C 若在该点放一个电荷量为 2q 的检验电荷 则该点场强的大小仍为 E 但电场强度 的方向变为原来相反的方向 D 若在该点放一个电荷量为 q 2 的检验电荷 则该点场强的大小仍为 E 电场强度 的方向也仍为原来的场强方向 解析 选 D 电场中某点电场强度的大小和方向 只由电场本身的性质决定 与检验电荷 的大小 正负 有无都无关 故 A B C 均错 D 对 3 如图所示 两个半径均为 r 的金属球放在绝缘支架上 两球面最近距 离为 r 带等量异种电荷 电荷量为 Q 两球之间的静电力为下列选项中的哪 一个 A F k B F k Q2 9r2 Q2 9r2 C F k D F k Q2 9r2 Q2 r2 解析 选 B 两球间的距离和球本身的大小差不多 不符合简化为点电荷的条件 因为库 仑定律的公式计算只适用于点电荷 所以不能用库仑定律的公式去计算 我们可以根据电荷 间的相互作用的规律来做一个定性分析 由于两带电体带等量异种电荷 电荷间相互吸引 因 此电荷在球上的分布不均匀 会向正对的一面集中 电荷间的距离就要比 3r 小 根据库仑定 律 静电力一定大于 k 电荷的吸引不会使电荷全部集中在相距为 r 的两点上 所以说静电 Q2 9r2 力也不等于 k 所以 B 对 Q2 r2 4 2009 年高考浙江理综卷 如图所示 在光滑绝缘水平面上放置 3 个电荷量均为 q q 0 的相同小球 小球之间用劲度系数均为 k0的轻质弹簧绝缘连接 当 3 个小球处在静 止状态时 每根弹簧长度为 l 已知静电力常量为 k 若不考虑弹簧的静电感应 则每根弹簧 的原长为 2 A l B l 5kq2 2k0l2 kq2 k0l2 C l D l 5kq2 4k0l2 5kq2 2k0l2 解析 选 C 对最右边的小球受力分析可知 小球受到另外两个带电小球对它向右的库仑 力 大小分别为 F1 和 F2 由力的平衡条件可知弹簧弹力的大小 F F1 F2 kq2 2l 2 kq2 l2 故弹簧的伸长量为 l 所以选 C 5kq2 4l2 F k0 5kq2 4k0l2 5 2010 年高考海南卷 如图 M N 和 P 是以 MN 为直径的半圆 弧上的三点 O 点为半圆弧的圆心 MOP 60 电荷量相等 符 号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 P 点 则 O 点的场强大小变为 E2 E1 与 E2之比为 A 1 2 B 2 1 C 2 D 4 33 解析 选 B 设圆的半径为 R 电荷的电量为 Q 则 E1 2 当将 N 点处的电荷移至 P kQ R2 点 则两电荷产生的电场的方向成 120 的夹角 利用平行四边形定则合成有 E2 所以 kQ R2 E1 E2 2 1 所以答案为 B 6 2011 年郑州调研 如图所示 在真空中一条竖直向下的电场线上有 a b 两 点 一带电质点在 a 处由静止释放后沿电场线向上运动 到达 b 点时速度恰好为 零 则下面说法正确的是 A 该带电质点一定带正电 B 该带电质点一定带负电 C a 点的电场强度大于 b 点的电场强度 D 质点在 b 点所受到的合力一定为零 解析 选 BC 带电质点所受的电场力方向与场强方向相反 带电质点带负电 A 错误 B 正确 在 a 点所受电场力大于重力 在 b 点所受电场力小于重力 所以 a 点的电场强度大于 b 点的电场强度 D 错误 C 正确 7 2011 年金陵中学模拟 如图所示 电荷量为 Q1 Q2的两个 正电荷分别置于 A 点和 B 点 两点相距 L 在以 L 为直径的光滑绝 缘半圆环上 穿着一个带电小球 q 可视为点电荷 在P 点平衡 若不 计小球的重力 那么 PA 与 AB 的夹角 与 Q1 Q2的关系满足 A tan2 Q1 Q2 B tan2 Q2 Q1 C tan3 Q1 Q2 D tan3 Q2 Q1 解析 选 D 建立沿 OP 方向为 y 轴 垂直 OP 方向为 x 轴 P 为原点的坐标系 由力的平衡 用正交分解法知 FAPsin FBPcos 由库仑定律得 FAP kQ1q s FBP kQ2q s 2AP2BP 由几何关系得 tan sBP sAP 联立解得 tan3 Q2 Q1 D 正确 8 光滑绝缘细杆与水平面成 角固定 杆上套有一带正电小 球 为使小球静止在杆上 可加一匀强电场 在如图所示中给出的 3 四个电场方向中 有可能使小球在杆上保持静止的是 A 垂直于杆斜向上 B 垂直于杆斜向下 C 竖直向上 D 水平向右 解析 选 CD 若电场方向垂直于杆斜向上 带电小球受到的电场力垂直于杆斜向上 小 球受到的重力 弹力 电场力的合力不可能为零 小球不可能静止 A 错误 同理得出 B 错误 若电场方向竖直向上 小球受到的电场力竖直向上 当电场力大小等于小球的重力时 小球静 止 C 正确 若电场方向水平向右 小球受到的电场力水平向右 小球受到三个力 重力 弹力 电场力 作用 三个力的合力可以等于零 小球可能静止 D 正确 9 如图所示 两个带有同种电荷的小球 由绝缘细线悬挂于 O 点 若 q1 q2 L1 L2 平衡时两球到过 O 点的竖直线的距离相 等 则 A m1 m2 B m1 m2 C m1 m2 D 无法确定 解析 选 B 作出两个带电小球的受力如图所示 其中 T1 是力 F1与 G1的合力 T2 是 力 F2与 G2的合力 根据几何关系可得 ACD BCE 则有 LAC LBC 根据几何关系可得 力的矢量三角形 AG1T1 相似于矢量三角 形 OCA 则有 F1 LAC G1 LOC 根据几何关系可得 力的矢量三角形 BG2T2 相似于矢量三角 形 OCB 则有 F2 LBC G2 LOC 根据牛顿第三定律可得 F1 F2 两个带电小球所受的重力分别为 G1 m1g G2 m2g 联立解得 m1 m2 ACD 错误 B 正确 二 计算题 10 如图所示 A 为带正电 Q 的金属板 沿金属板的垂直平分线 在距板 r 处放一质量 为 m 电荷量为 q 的小球 小球受水平向右的电场力偏转 角而静止 小球用绝缘丝线悬挂 于 O 点 试求小球所在处的电场强度 解析 分析小球受力如图所示 由平衡条件得 F mgtan 所 以小球所在处的电场强度 E F q mgtan q 又金属板带正电 因此电场强度方向水平向右 答案 方向水平向右 mgtan q 11 长为 L 的绝缘细线下系一带正电的小球 其带电荷量为 Q 悬 于 O 点 如图所示 当在 O 点另外固定一个正电荷时 如果球静止在 A 处 则细线拉力是重力 mg 的两倍 现将球拉至图中 B 处 60 放开 球让它摆动 问 1 固定在 O 处的正电荷的带电荷量为多少 2 摆球回到 A 处时悬线拉力为多少 解析 1 球静止在 A 处受三个力作用 重力 mg 静电力 F 和细线拉力 F拉 由受力平衡 和库仑定律列式得 4 F拉 F mg F k F拉 2mg Qq L2 三式联立解得 q mgL2 kQ 2 摆回的过程只有重力做功 所以机械能守恒 规定最低点重力势能等于零 列如下方 程 mgL 1 cos60 mv2 1 2 由牛顿第二定律和圆周运动规律得 F拉 mg F m v2 L 由 1 知静电力 F mg 解上述三个方程得 F拉 3mg 答案 1 2 3mg mgL2 kQ 12 如图所示 一带电量为 q 5 10 3 C 质量为 m 0 1 kg 的小 物块处于一倾角为 37 的光滑绝缘斜面上 当整个装置处于一水平向 左的匀强电场中时 小物块恰处于静止状态 g 取 10 m s2 求 1 电场强度多大 2 若从某时刻开始 电场强度减小为原来的 物块下滑距离 L 1 5 m 时的速度大小 1 2 解析 1 小物块受力如图 由受力平衡得 qE Nsin mg Ncos 解得 E 代入数据得 E 150 N C mgtan q 2 由牛顿第二定律得 mgsin cos ma v2 2aL qE 2 解得 v 代入数据得 v 3 m s gLsin 答案 1 150 N C 2 3 m s 课时19 第二节 电势差 电势 电势能 一 选择题 1 如图所示 在 x 轴上关于原点 O 对称的两点固定放置 等量异种点电荷 Q 和 Q x 轴上的 P 点位于 Q 的右 侧 下列判断正确的是 A 在 x 轴上还有一点与 P 点电场强度相同 B 在 x 轴上还有两点与 P 点电场强度相同 C 若将一试探电荷 q 从 P 点移至 O 点 电势能增大 D 若将一试探电荷 q 从 P 点移至 O 点 电势能减小 解析 选 AC 根据等量正负点电荷的电场分布可知 在 x 轴上还有一点与 P 点电场强度 相同 即和 P 点关于 O 点对称 B 错误 A 正确 若将一试探电荷 q 从 P 点移至 O 点 电场 力先做正功后做负功 所以电势能先减小后增大 一般规定无穷远处电势为零 过 O 点的中 垂线电势也为零 所以试探电荷 q 在 P 点时电势能为负值 移至 O 点时电势能为零 所以 电势能增大 D 错误 C 正确 2 A B 是一条电场线上的两点 若在 A 点释放一初速度为零的 电子 电子仅受静电力作用 并沿电场线从 A 运动到 B 其速度随时 间变化的规律如图所示 设 A B 两点的电场强度分别为 EA EB 电 5 势分别为 A B 则 A EA EB B EA EB C A B D A B 解析 选 AD 由 v t 图像知 电子做匀加速直线运动 故电场为匀强电场 故 A 正确 电子受力方向由 A 到 B 所以场强方向由 B A 因沿电场线方向电势降低 故 D 正确 3 2010 年高考安徽卷 如图所示 在 xOy 平面内有一个以 O 为圆 心 半径 R 0 1 m 的圆 P 为圆周上的一点 O P 两点连线与 x 轴正 方向的夹角为 若空间存在沿 y 轴负方向的匀强电场 电场强度大小 E 100 V m 则 O P 两点的电势差可表示为 A UOP 10sin V B UOP 10sin V C UOP 10cos V D UOP 10cos V 解析 选 A 由于电场强度方向向下 据题意可知 UOP 0 则 UOP ERsin 100 0 1sin V 10sin V 故正确答案为 A 4 2011 年金华市模拟 a b c 是匀强电场中的三个点 各点电势依次为 10 V 2 V 6 V 三点在同一平面上 下列图中电场强度的方向表示可能正确的是 解析 选 C 本题中的四个选项中的电场线都和虚线垂直 所以图中虚线均为等势线 A 项中 b c 两点在虚线上 显然是错的 B 项中 a c 两点在虚线上 显然也是错的 而 D 选项 中 a 点和 bc 的中点同在一条虚线上 这显然也是错的 故只有 C 项是正确的 5 如图所示 a b c 为某个电场中同一条电场线上的三个点 其中 c 为 ab 的中点 已知 a b 两点的电势分别为 a 2 V b 8 V 则下列 叙述正确的是 A 该电场在 c 点处的电势一定为 3 V B a 点处的场强 Ea一定小于 b 点处的场强 Eb C 正电荷从 a 点运动到 b 点的过程中电势能一定增大 D 如果正电荷只受电场力作用 则从 a 点运动到 b 点的过程中速度一定增大 解析 选 C 因只画出一条电场线 无法确定该电场的分布规律 因此 无法比较 Ea Eb 的大小 也不能确定 Ubc Uca 故 c不一定为 3 V A B 均错误 由 Wab Uab q Uab0 可知 Wab 0 正电荷由 a 点到 b 点电场力做负功 电势能一定增大 C 正确 由 a 到 b 电场力 对正电荷做负功 速度减小 D 错误 6 空间存在匀强电场 有一电荷量为 q q 0 质量为 m 的粒子从 O 点以速率 v0射入 电场 运动到 A 点时速率为 2v0 现有另一电荷量为 q 质量为 m 的粒子以速率 2v0仍从 O 点射入该电场 运动到 B 点时速率为 3v0 若忽略重力的影响 则 A 在 O A B 三点中 B 点电势最高 B 在 O A B 三点中 A 点电势最高 C OA 间的电势差比 BO 间的电势差大 D OA 间的电势差比 BA 间的电势差小 解析 选 AD 正电荷从 O 点运动到 A 点 动能增大 电场力做正功 电势能减少 电势降 低 O 点电势较高 负电荷从 O 点运动到 B 点 速度增大 电场力也做正功 电势能减少 电 势升高 故 B 点电势比 O 点高 A 点电势最低 A 选项正确 B 选项错误 由动能定理可得 qUOA m 2v0 2 mv 得 UOA qUBO m 3v0 2 m 2v0 2 得 UBO 由此可 1 2 1 22 0 3mv2 0 2q 1 2 1 2 5mv2 0 2q 知 UBO UOA C 选项错误 UBA UOA UBO UOA D 选项正确 7 如图所示 在点电荷 Q 形成的电场中 a b 两点在同一等势面 上 c d 两点在另外同一等势面上 甲 乙两带电粒子的运动轨迹分别 6 为 acb 和 adb 曲线 若两粒子通过 a 点时具有相同的动能 则 A 甲 乙两粒子带异种电荷 B 甲粒子经过 c 点时与乙粒子经过 d 点时的动能相同 C 两粒子经过 b 点时的动能相同 D 若取无穷远处为零电势 则甲粒子在 c 点时的电势能大于乙粒子在 d 点时的电势能 解析 选 AC 从粒子运动的轨迹可以看出 甲粒子受到点电荷的吸引作用 乙粒子受到 点电荷的排斥作用 所以甲 乙两粒子带异种电荷 A 正确 甲粒子从 a 点运动到 c 点电场力 做正功 动能增加 乙粒子从 a 点运动到 d 点 电场力做负功 动能减小 由于甲 乙两粒子 在 a 点的动能相同 所以甲粒子经过 c 点时的动能大于乙粒子经过 d 点时的动能 B 错误 由 于 c d 两点在同一个等势面上 带电粒子从 a 点运动到 b 点 电场力做功为零 两粒子经过 b 点时的动能等于经过 a 点时的动能 两粒子的动能相同 C 正确 甲粒子从 c 点运动到无穷 远克服电场力做功 电势能增加 乙粒子从 d 点运动到无穷远电场力做正功 电势能减小 而 在无穷远两粒子的电势能都为零 所以甲粒子在 c 点的电势能小于乙粒子在 d 点时的电势能 D 错误 8 将一正电荷从无限远处移入电场中 M 点 静电力做功 W1 6 10 9 J 若将一个等 量的负电荷从电场中 N 点移向无限远处 静电力做功 W2 7 10 9 J 则 M N 两点的电势 M N的关系是 A M N M 0 C N M N 0 解析 选 C 对正电荷 M 对负电荷 N 即 N 而 W1 q W2 q W2 q W2 W1 0 且和均大于 0 则 N MUC 故 R1接在电源上时 电源的效率 P出 P总 UI EI U E 高 A 项正确 B 项错误 将电阻接在电源上 电阻的 U I 图像与电源两端电压与电流关系图 像的交点 表示将这个电阻接到此电源上的输出电压和电流 从图像中只可看出电流的数值 但看不出两种情况下路端电压的关系 故无法确定两种情况下电源的输出功率的大小关系 C D 项均错误 本题易混淆电源效率和电源输出功率的概念而出现错选 5 如图所示的电路中 由于某一电阻发生短路或断路 使 A 灯变暗 B 灯变亮 则故 障可能是 A R1短路 B R2断路 C R3断路 D R4短路 解析 选 BC 由于 A 灯串联于干路中 且故障发生后 A 灯变暗 可知电路中总电流变小 即电路总电阻变大 由此推知 故障应为某一电阻断路 排除选项 A D 若 R2断路 R1和 B 灯 所在支路的电压增大 而 R2的断路又使 B 灯分配的电压增大 故 B 灯变亮 推理结果与现象 相符 故选项 B 对 若 R3断路 也必引起与之并联的支路 即 R1所在支路 中电流增大 灯 B 中分得电流也变大 B 灯变亮 故选项 C 也对 6 2011 年河南新安检测 如图所示是一火警报警器的一部分电路 示意图 其中 R3为用半导体热敏材料制成的传感器 值班室的显示器 为电路中的电流表 a b 之间接报警器 当传感器 R3所在处出现火情 时 显示器的电流 I 报警器两端的电压 U 的变化情况是 A I 变大 U 变大 B I 变大 U 变小 C I 变小 U 变小 D I 变小 U 变大 解析 选 C 当传感器 R3所在处出现火情时 R3电阻变小 整个电路总电阻变小 由闭合 电路欧姆定律可以判断总电流变大 内电压和 R1两端电压变大 则 R2两端电压和报警器两 端电压都变小 显示器的电流 I 变小 选项 C 正确 7 如图所示 现有甲 乙 丙三个电动势 E 相同而内阻 r 不同的电源 由这三个电源 分别给定值电阻 R 供电 已知它的阻值大小关系为 R r甲 r乙 r丙 如果将 R 先后接在三 个电源上时的情况相比较 下列说法正确的是 A 接在甲电源上时 电源内阻消耗的功率最大 B 接在乙电源上时 电源的总功率最大 C 接在丙电源上时 电源的输出功率最大 D 接在甲电源上时 电源的输出功率最大 解析 选 AC 根据闭合电路欧姆定律 将电阻 R 与电源相接后有 I 因为阻值关系 E R r 满足 r甲 r乙 r丙 所以 I甲 I乙 I丙 电源的总功率 P IE P甲 P乙 P丙 电源的输出 功率即电阻 R 消耗的功率 P出 I2R 所以 P甲出 P乙出 P丙出 电源内阻消耗的功率 P I2r r 可见 内阻 r 越接近外阻 R r 越小 内阻的功率 P E2 R r 2 E2 R2 r r 2R R2 r 越大 应该有 P甲内 P乙内 P丙内 正确选项是 AC 8 2011 年海淀模拟 如图所示 将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环 接入 电路中 电路与圆环的 O 点固定 P 为与圆环良好接触的滑动头 闭合开关 S 在滑动头 P 18 缓慢地由 m 点经 n 点移到 q 点的过程中 电容器 C 所带的电荷量将 A 由小变大 B 由大变小 C 先变小后变大 D 先变大后变小 解析 选 C 在图示位置时并联电阻最大 从 m 点到图示位置过程中圆环总电阻增大 从 图示位置到 q 位置过程中圆环总电阻减小 则电阻 R 两端的电势差先减后增 即电容器上的 电压先减后增 由 C 电容器 C 所带的电荷量先减小后增大 C 对 Q U 9 在如图所示的电路中 电源电动势为 3 0 V 内阻不计 L1 L2 L3为 3 个相同规格 的小灯泡 这种小灯泡的伏安特性曲线如图所示 当开关闭合后 下列判断正确的是 A 灯泡 L1的电阻为 12 B 通过灯泡 L1的电流为灯泡 L2电流的 2 倍 C 灯泡 L1消耗的电功率为 0 75 W D 灯泡 L2消耗的电功率为 0 30 W 解析 选 ACD 当 L1两端电压为 3 0 V 时 IL1 0 25 A 由于 I 得 R 12 U R U I 3 0 0 25 A 正确 由 P1 I1U1 0 25 3 W 0 75 W C 正确 因 L2 L3的两电阻相等 即 L2 L3两端电压各为 1 5 V 由图可知 I2 0 20 A 即可得出灯泡 L2消耗的电功率为 P2 I2U2 0 20 1 5 W 0 30 W D 正确 二 计算题 10 如图所示 变阻器 R2的最大值为 10 电阻 R3 5 电源内阻为 1 当电键 S 闭合时 变阻器的滑片在中点的位置 电源的总功率为 16 W 输出功率为 12 W 此时 R1 正常工作 求 1 电灯 R1的阻值是多少 2 当 S 断开时 要使电灯正常发光 应使变阻器的使用电阻改变多少欧姆 解析 1 在内电路上消耗的功率 Pr P总 P I2r 所以 I A 2 P总 P r 16 12 1 A 在外电路上的功率 P UI 所以 U V 6 V 通过 R3的电流 I3 A 1 2 A P I 12 2 U R3 6 5 19 通过 R1的电流 I1 I I3 2 A 1 2 A 0 8 A 又 U I1 R1 R2 代入数据 解得 R1 2 5 1 2 2 由欧姆定律得电