2012高中物理 第1、2章 静电场 电势能与电势差单元测试9 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 时间 90 分钟 满分 100 分 第 卷 选择题 一 选择题 本题包括 10 小题 共 40 分 每小题给出的四个选项中 有的只有一个选 项正确 有的有多个选项正确 全部选对的得 4 分 选对但不全的得 2 分 错选或不选的 得 0 分 图 1 1 如图 1 所示是电容式话筒的示意图 它是利用电容制作的传感器 话筒的振动膜前 面镀有薄薄的金属层 膜后距膜几十微米处有一金属板 振动膜上的金属层和这个金属板 构成电容器的两极 在两极间加一电压U 人对着话筒说话时 振动膜前后振动 使电容 发生变化 导致话筒所在的电路中的其他量发生变化 使声音信号被话筒转化为电信 号 其中导致电容变化的原因可能是电容器两极板间的 A 距离变化 B 正对面积变化 C 介质变化 D 电压变化 解析 振动膜前后振动 引起电容器极板间的距离变化 答案 A 图 2 2 如图 2 O是一固定的点电荷 另一点电荷P从很远处以初速度v0射入点电荷O的 电场 在电场力作用下的运动轨迹是曲线MN a b c是以O为中心 Ra Rb Rc为半径 画出的三个圆 Rc Rb Rb Ra 1 2 3 4 为轨迹MN与三个圆的一些交点 以 W12 表示 点电荷P由 1 到 2 的过程中电场力的功的大小 W34 表示由 3 到 4 的过程中电场力做的功 的大小则 A W12 2 W34 B W12 2 W34 C P O两电荷可能同号 也可能异号 D P的初速度方向的延长线与O之间的距离可能为零 解析 从电场的力和能两方面分析 曲线运动受力方向总指向凹侧 故P O电荷异号 C 错误 若P的初速度指向O 点 由于力与速度方向一致 P会做直线运动 与图不符 D 错误 由功能关系 W12 U12q W34 U34q 因越靠近O 场强越大 根据U Ed 可以判断 U13 2 U34 即 W12 2 W34 B 正确 答案 B 图 3 3 如图 3 所示 电场中某条电场线上a b两点相距为d 电势差为U 同一点电荷在 a b两点所受的电场力大小分别为F1和F2 则下列说法中正确的是 A a点的场强等于U d B a点的场强大于b点场强 C 若F1 F2 则a点场强等于U d 用心 爱心 专心2 D 若F1 F2 则a点场强小于b点场强 解析 电场中某条电场线上a b两点相距为d 电势差为U 但电场线的分布情况未 知 所以a b两点的电场强度大小也无法判断 若F1EB B EA EB C A B 解析 由题图可知 正电荷速度越来越小 变化越来越慢即加速度越来越小 所受电 场力越来越小 故EA EB A 对 受电场力方向与运动方向相反 可知场强方向由B向A 电势 Av1 则电场力一定做正功 B A B两点间的电势差U v v m 2q2 22 1 C 小球由A点运动到B点 电场力做的功W mv mv mgH 1 22 2 1 22 1 D 小球运动到B点时所受重力的瞬时功率P mgv2 解析 考查带电粒子在电场与重力场的叠加场中的运动 从A到B 重力做正功 若 v2 v1 表明外力做的总功为正 但电场力可能做负功 A 错 由动能定理 qU mgH mv mv可知 B 错 C 对 过B点时重力的瞬时功率P mgv2sin D 错 1 22 2 1 22 1 答案 C 图 11 10 如图 11 所示 O是一固定的正点电荷 另有一正点电荷q从很远处以初速度v0正 对着点电荷O射入电场中 仅在电场力作用下的运动轨迹是实线MN 虚线a b c是以O 为圆心 Ra Rb Rc为半径画出的三个圆 且Ra Rb Rb Rc 1 2 3 为轨迹MN与三个圆 的一些交点 以 I12 表示点电荷q从 1 运动到 2 的过程中电场力的冲量的大小 I23 表示 q从 2 运动到 3 的过程中电场力的冲量的大小 用 W12 表示q从 1 运动到 2 的过程中电场 力做功的大小 用 W23 表示q从 2 运动到 3 的过程中电场力做功的大小 则 A I12 I23 B I12 W23 D W12 W23 解析 根据点电荷产生的电场可知 1 2 间的电场强度比 2 3 间的电场强度小 因 为Ra Rb Rb Rc 所以 W12 W23 故选项 D 正确 因为p 所以 I12 I23 故 2mEk 选项 B 正确 答案 BD 第 卷 非选择题 二 填空与计算题 本题包括 6 小题 共 60 分 把答案填在相应的横线上或按题目要 求作答 用心 爱心 专心5 图 12 11 用描迹法画出电场中平面上的等势线 的实验中 1 如图 12 所用的电表指针偏转方向与流入电流的关系是 当电流从正接线柱流入电 表时 指针偏向正接线柱一侧 一位学生用这个电表探测基准点 2 两侧的等势点时 把接 电表正接线柱的探针E1接触基准点 2 把接电表负接线柱的探针E2接触纸上某一点 发现 表的指针发生了偏转 为了探测到等势点 则 A 若电表指针偏向正接线柱一侧 E2应右移 B 若电表指针偏向正接线柱一侧 E2应左移 C 若电表指针偏向负接线柱一侧 E2应右移 D 若电表指针偏向负接线柱一侧 E2应左移 图 13 2 在平整的木板上依次铺放白纸 复写纸和导电纸 在导电纸上平放两个圆柱形电极 A与B 分别与直流电源的正 负极接好 如图 13 所示 若以A B连线为x轴 A B连 线的中垂线为y轴 将一个探针固定在y轴 将一个探针固定在y轴上的某一点 沿x轴 移动另一个探针 发现无论怎样移动 灵敏电流表的指针都不偏转 若电源及连线都是完 好的 可能的故障是 将实验故障排除后 探针从BO间某处沿x轴向电极A移动 的过程中 电流表中指针偏转的情况是 解析 1 由题图可知A点电势高于B点电势 若电表指针偏向正接线柱一侧 说明探 针E1的电势高于E2的电势 E2应向左移动 所以 B 项正确 若指针偏向负接线柱一侧 说 明探针E2的电势高于E1的电势 E2应向右移动 C 项正确 D 项错 2 导电纸涂导电物质的一面朝下了 偏角逐渐减小到零 再反向偏转 偏角逐渐变 大 答案 1 BC 2 见解析 图 14 12 如图 14 所示 在真空中的O点放一点电荷Q 1 0 10 9 C 直线MN过O点 OM 30 cm M点放一点电荷q 2 10 10 C 求 1 M点的场强大小 2 若M点的电势比N点的电势高 15 V 则电荷q从M点移到N点 它的电势能变化 了多少 解析 1 根据E k得M点的场强 Q r2 E 9 0 109 100 N C 1 0 10 9 30 10 2 2 2 电荷q从M点移到N点 电场力做功 用心 爱心 专心6 WMN qUMN 2 10 10 15 J 3 10 9 J 这一过程中电场力做负功 电势能增加 3 10 9 J 答案 1 100 N C 2 3 10 9 J 图 15 13 如图 15 所示 电荷量为 e 质量为m的电子从A点沿与电场垂直的方向进入匀 强电场 初速度为v0 当它通过电场B点时 速度与场强方向成 150 角 不计电子的重 力 求A B两点间的电势差 图 16 解析 电子进入匀强电场后在电场力作用下做匀变速曲线运动 根据运动的分解可知 电子在垂直于场强方向上做匀速直线运动 将B点的速度分解 如图 16 v 2v0 v0 cos60 电子从A运动到B 由动能定理得 eUAB mv2 mv 1 2 1 22 0 UAB 1 2m 2v0 2 1 2mv2 0 e 3mv2 0 2e 答案 3mv2 0 2e 14 如图 17 所示 在方向水平的匀强电场中 一个不可伸长的不导电细线的一端连着 一个质量为m的带电小球 另一端固定于O点 把小球拉起直至细线与场强平行 然后无 初速释放 已知小球摆到最低点的另一侧 线与垂直方向的最大夹角为 求小球经过最 低点时细线对小球的拉力 图 17 解析 设细线长为L 球的电荷量为q 场强为E 若电荷量q为正 则场强方向在题 图中向右 反之向左 从释放点到左侧最高点 重力势能的减小等于电势能的增加 mgLcos qEL 1 sin 若小球运动到最低点时的速度为v 此时线的拉力为T 由能量关系得 mv2 2 mgL qEL 由牛顿第二定律得T mg mv2 L 由以上各式解得 T mg 3 2cos 1 sin 用心 爱心 专心7 答案 mg 3 2cos 1 sin 15 如图 18 所示 质量为m 电荷量为 q的小球从距地面一定高度的O点 以初速 度v0沿着水平方向抛出 已知在小球运动的区域里 存在着一个与小球的初速度方向相反 的匀强电场 如果测得小球落地时的速度方向恰好是竖直向下的 且已知小球飞行的水平 距离为L 求 图 18 1 电场强度E为多大 2 小球落地点A与抛出点O之间的电势差为多大 3 小球落地时的动能为多大 解析 1 分析水平方向的分运动有 v 2aL 所以E 2 0 2qEL m 1 2 mv2 0 qL 2 A与O之间的电势差 UAO E L 1 2 mv2 0 q 3 设小球落地时的动能为EkA 空中飞行的时间为T 分 析水平方向和竖直方向的分运动有 v0 T vA gT EkA mv qE m 1 22A 解得 EkA 2mg2L2 v2 0 答案 见解析 16 如图 19 所示 空间存在着电场强度E 2 5 102 N C 方向竖直向上的匀强电场 在电场内一长为L 0 5 m 的绝缘细线一端固定于O点 另一端拴着质量m 0 5 kg 电荷 量q 4 10 2 C 的小球 现将细线拉至水平位置 将小球由静止释放 当小球运动到最高 点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂 取g 10 m s2 求 图 19 1 小球的电性 2 细线能承受的最大拉力值 3 当小球继续运动到与O点水平方向的距离为L时 小球距离O点的高度 解析 1 由小球运动到最高点可知 小球带正电 2 设小球运动到最高点时速度为v 对该过程由动能定理有 qE mg