2012高中物理 第1、2章 静电场 电势能与电势差单元测试10 鲁科版选修3-1

用心 爱心 专心1 第第 1 1 2 2 章章 静电场静电场 电势能与电势差电势能与电势差 单元测试单元测试 一 选择题一 选择题 共 8 小题 每小题 6 分 共 48 分 在每小题中只有一个选项符合要求 1 关于场强的三个公式 的适用范围 下列说法正确的 F E q 2 Q Ek r U E d 是 A 三个公式都只能在真空中适用 B 公式 和 只能在真空中适用 公式 在真空中和介质中都适用 C 公式 和 只能在真空中适用 公式 在真空中和介质中都适用 D 公式 适用于任何电场 公式 只适用于点电荷形成的电场 公式 只适用于 匀强电场 答案答案 D D 2 设电子在运动过程中只受电场力作用 则在下列哪个电场中 只要给电子一个适当 的初速度它就能自始至终沿一条电场线运动 而给电子一个适当的初速度它就能始终沿某 个等势面运动 A 匀强电场 B 正点电荷产生的电场 C 负点电荷产生的电场 D 以上都不可能 答案答案 B B 3 如图 9 1 把一带正电的小球a放在光滑绝缘面上 欲使球a能静止在斜面上 需 在MN间放一带电小球b 则b应 A 带负电 放在A点 B 带正电 放在B点 C 带负电 放在C点 D 带正电 放在C点 答案答案 C C 4 A B两个小球带同种电荷 放在光滑的绝缘水平面上 A的质量为m B的质量为 2m 它们相距为d 同时由静止释放 在它们距离到 2d时 A的加速度为a 速度为v 则 A 此时B的加速度为a 4 B 此过程中电势能减小 5mv2 8 C 此过程中电势能减小mv2 4 D 此时B的速度为v 2 图 9 1 用心 爱心 专心2 解析解析 相互作用的两小球在运动过程中的任一时刻 作用力大小相等 因此当质量 为m 的A球的加速度为a时 质量为 2m的B球加速度为 又因为系统动量守恒 2 a 得 电势能的减小量 2 0vmmv 2 vv 222 4 3 2 2 2 1 2 1 mv v mmv 答案答案 D D 5 图 9 2 A B两点各放有电量为 Q和 2Q的点电荷 A B C D四点在同一直 线上 且AC CD DB 将一正电荷从C点沿直线移到D点 则 A 电场力一直做正功 B 电场力先做正功再做负功 C 电场力一直做负功 D 电场力先做负功再做正功 解析解析 通过计算 AB 两点间两点电荷叠加的合场强为零的位置在 C 和 D 点之间 故将 一正电荷从C点沿直线移到D点 电场力先做正功再做负功 答案答案 B B 6 某电解电容器上标有 25V 470 F 的字样 对此 下列说法正确的是 A 此电容器只能在直流 25V 及以下电压才能正常工作 B 此电容器在交流电压的有效值为 25V 及以下也能正常工作 C 当工作电压是 25V 时 电容才是 470 F D 这种电容器使用时 不必考虑两个引出线的极性 解析解析 由标称值可知 该电解电容器用于直流 25V 及以下电压时才能正常工作 电 容器的电容值由其内部构造所决定 在不被击穿的条件下 与其工作电压无关 电解电容 器两引线有正 负极之分 使用时极性不能接错 也不能接交流电 正确答案为 A 答案答案 A A 7 某研究性学习小组学习电学知识后进行对电工穿的高压作业服进行研究 发现高压 作业服是用铜丝编织的 下列各同学的理由正确的是 A 甲认为铜丝编织的衣服不易拉破 所以用铜丝编织 B 乙认为电工被铜丝编织的衣服所包裹 使体内电势保持为零 对人体起保护作用 C 丙认为电工被铜丝编织的衣服所包裹 使体内电场强度保持为零 对人体起保护作用 D 丁认为铜丝必须达到一定的厚度 才能对人体起到保护作用 图 9 2 用心 爱心 专心3 解析解析 利用静电平衡及静电屏蔽知识可得 答案答案 C C 8 如图 9 3 所示 L为竖直 固定的光滑绝缘杆 杆上O点 套有一质量为m 带电量为 q的小环 在杆的左侧固定一电荷量为 Q的点电荷 杆上a b两点到 Q的距离相等 Oa之间距离为 h1 ab之间距离为h2 使小环从图示位置的O点由静止释放后 通 过a的速率为 则下列说法正确的是 1 3gh A 小环通过b点的速率为 23 21 hhg B 小环从O到b 电场力做的功可能为零 C 小环在Oa之间的速度是先增大后减小 D 小环在ab之间的速度是先减小后增大 解析解析 O到a有 O到b有 0 2 1 2 1 aoa mvmghqU 2 21 2 1 bob mvhhmgqU 因为 联立可得 oboa UU 23 21 hhgvb 答案答案 A A 二 填空题二 填空题 共 4 小题 每小题 5 分 共 20 分 9 真空中有两个相同的金属小球 带电量分别为 1 0 10 8C 和 3 0 10 8C 相距 r 时 相互作用为 0 30N 现将两球相接触后再放回原处 则它们之间的相互作用力为 N 答案答案 0 10N 10 如图 9 4 所示 一质量为 m 电荷量为 q 的小球从距地面 为 h 处 以初速度 v0水平抛出 在小球运动的区域里 加有与小 球初速度方向相反的匀强电场 若小球落地时速度方向恰好竖直向 下 小球飞行的水平距离为 L 小球落地时动能 EK 电场强度 E 解析解析 把小球的运动正交分解 水平方向做匀减速 运动 竖直方向做自由落体运动 小球在落地时的速度恰 好竖直向下 说明水平方向恰好速度减为零 因此小球落 图 9 3 图 9 4 3 图 9 5 用心 爱心 专心4 地时速度由竖直方向运动决定 所以得 在水平方向上 ghv2 2 mghmvEk 2 2 1 在竖直方向上 2 2 1 atL 2 2 1 gth h L g a g h L m qE qh mgL E 答案答案 mghEk qh mgL E 11 图 9 5 展示了等量异种点电荷的电场线和等势面 从图中我们可以看出 A B 两点的场强 电势 C D 两点的场强 电势 以上四空均填 相同 或 不同 答案答案 相同 不同 不同 相同 12 如图 9 6 所示 有三个质量相等 分别带正电 负电和不带电 的粒子 从极板左侧中央以相同的水平速度 v 先后垂直地射入匀强电场 中 分别落在正极板的a b c处 粒子所受重力不能忽略 则可知粒 子 a b c三个粒子在电场中的加速度有aa ab ac 填 或 c粒子 电 填 带正电 带负电 或 不带电 解析解析 三粒子作类平抛运动 因为相同的水平初速度 所以飞行越远 时间越长 在竖直方向 有 因此 c粒子带负电 2 2 1 ath 2 2 t h a cba aaa 答案答案 c粒子带负电 三 计算题三 计算题 共 4 小题 共 52 分 13 10 分 一个带正电的微粒 从A点射入水平方向的匀强电场 中 微粒沿直线AB运动 如图 9 7 AB与电场线夹角 30 已知 带电微粒的质量 电量 A B相距kgm 7 100 1 Cq 10 100 1 取g 10m s2 结果保留二位有效数字 求 cmL20 1 说明微粒在电场中运动的性质 要求说明理由 2 电场强度的大小和方向 3 要使微粒从A点运动到B点 微粒射入电场时 的最小速度是多少 解析解析 1 微粒只在重力和电场力作用下沿AB方向运动 在垂直于AB方向上的重 力和电场力必等大反向 可知电场力的方向水平向左 如题图所示 微粒所受合力的方向 由B指向A 与初速度方向相反 微粒做匀减速运动 0 v 图 9 6 图 9 7 用心 爱心 专心5 2 在垂直于AB方向上 有 0cossin mgqE 所以电场强度 电场强度的方向水平向左 CNE 107 1 4 3 微粒由A运动到B时的速度时 要使微粒进入电场时的速度最小 由动0 B v 能定理得 代入数据 解得 2 0 2 1 cossinmvqELmgL smv 8 2 0 14 12 分 一条长为的丝线穿着两个质量均为的金属环 A 和 B 将线的两端都l 3m 系于同一点 O 图 9 8 当金属环带电后 由于静电斥力使丝线构成一等边三角形 此时 两环处于同一水平面上 如不计环与丝线的摩擦 两环各带多少电量 解析解析 因为两个小环完全相同 它们的带电情况相同 设每环带电为 小环可看成点电荷 斥开后如图甲所q 示 以 B 为研究对象受力分析 小球受重力 丝线的张力 F1和库仑力 F 根据平衡条 件 竖直方向有 mgF 0 1 30cos 水平方向有 其中 FFF 0 11 30sin 2 2 l kq F 因为是光滑小环 因此两个方向的丝线的张力相等 以上三式联立可得 k mgl q 2 3 答案答案 k mgl q 2 3 15 14 分 如图 9 9 所示 一半径为R的绝缘圆形轨道竖直放置 圆轨道最低点与 一条水平轨道相连 轨道都是光滑的 轨道所在空间存在水平向右的匀强电场 场强为 AB BA O 图 9 8 A B F1 F1 mg F o 甲 用心 爱心 专心6 E 从水平轨道上的A点由静止释放一质量为m的带正电的小球 为使小球刚好在圆轨道内 做圆周运动 求释放点A距圆轨道最低点B的距离s 已知小球受到的电场力大小等于小 球重力的倍 4 3 解析解析 将电场和重力场等效为一个新的重力场 小球刚好沿圆轨道做圆周运动可视为小球 到达等效重力场 最高点 时刚好由等效重 力提供向心力 如图甲 可得 R v mmg 2 0 37cos 再对全过程运用动能定理即可求解 200 2 1 37cos 37sin mvRRmgRsqE 联立 可得 Rs 6 23 答案答案 Rs 6 23 16 16 分 真空中有足够大的两个互相平行的金属板 之间的距离为 两abd 板之间的电压为 按如图 9 10 所示的规律变化 其周期为 在 0 时刻 baab UUU T 一带正电的的粒子仅在电场力作用下 由板从静止向板运动 并于 为自然abnTt n 数 时刻恰好到达 板 求 b 1 若该粒子在时刻才从板开始运动 那么粒子经历同样长的时间 它Tt 6 1 a 能运动到离板多远的距离 a 2 若该粒子在时刻才从板开始运动 那么粒子经历多长的时间到达Tt 6 1 a 板b s m AB O R E 图 9 9 o qE mg 图甲 a b d U U T VUab st 0 图 9 10 用心 爱心 专心7 解析解析 1 当带正电粒子从在 0 时刻 一带电的的粒子仅在电场力作用下 由 板从静止向板运动过程中 前半个周期加速 后半个周期减速为零 如此反复一直向ab 前运动 它在一个周期内的位移是 22 4 1 2 2 1 2aT T as 所以 2 4 1 naTnsd 3 2 1 n 若该粒子在时刻才从板开始运动 则在每个周期内 前三分之二周期向前运Tt 6 1 a 动 后三分之一周期返回 一个周期的总位移 222 12 1 2 6 2 1 2 3 2 1 aT T a T as 粒子经历同样长的时间 总位移为 2 12 1 naTnsd 3 2 1 n 因此 离板距离为dd 3 1 ad 3 1 2 因为 所以从总位移的角度来讲 到达板的时间也应该为原来的 3 倍dd 3 1 b 即 但要注意的是带电粒子在每一个周期当中都存在着来回的往复运动 nTt