骄子之路2015年秋高中物理第一章静电场阶段性测试题含解析新人教版选修3-1

PAGEPAGE7阶段性测试题一第一章静电场(时间：90分钟满分：100分)第Ⅰ卷(选择题，共52分)一、选择题(本大题共13小题，每小题4分，共52分，每小题至少有一个选项是正确的，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分)1．(2015·北京六十七中期中)下列物理量中，属于矢量的是()A．电势 B．电场强度C．功率 D．电势能解析：矢量是既有大小又有方向的物理量，标量是只有大小没有方向的物理量，电场强度是矢量，B选项正确．答案：B2．(2015·深圳中学期中)下面所列举的物理学家及他们的贡献，其中正确的是()A．元电荷最早由库仑通过油滴实验测出B．牛顿通过扭秤实验测定出了万有引力常量GC．法拉第首先提出了电场的概念且采用了电场线描述电场D．安培总结出了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律解析：元电荷最早是由密里根通过油滴实验测出的，A选项错误；卡文迪许通过扭秤实验测定了万有引力常量G，B选项错误；法拉第首先提出了电场的概念且采用了电场线描述电场，C选项正确；库仑总结出了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律，D选项错误．答案：C3．关于电场强度与电势的关系，下面各种说法中正确的是()A．电场强度大的地方，电势一定高B．电场强度不变，电势也不变C．电场强度为零处，电势一定为零D．电场强度的方向是电势降低最快的方向解析：电场强度是描述电场力的性质的物理量，电势是描述电场能的性质的物理量，电场强度的大小和电势高低没有必然关系，电场线的方向，即电场强度的方向是电势降低最快的方向，选项A、B、C错误，选项D正确．答案：D4．在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则()A．该电荷电势能一定减少 B．该电荷电势能一定增加C．b点的电势一定比a点高 D．b点的电势一定比a点低解析：正电荷从a点移到b点，电场力做负功，正电荷电势能增加，电势升高，φb>φa，故选项B、C正确，A、D项错误．答案：BC5．如图所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上两点．下列说法正确的是()A．M点电势一定高于N点电势B．M点场强一定大于N点场强C．正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D．将电子从M点移动到N点，电场力做正功解析：沿电场线方向，电势降低，所以M点电势比N点电势高，A项对；N点电场线密，则场强大，故B项错；M点电势高，正电荷在M点的电势能大，故C项对；电子在N点电势能大，将电子从M点移到N点，电场力做负功，故D项错．答案：AC6.如图所示，平行板电容器经开关S与电池连接，a处有一电荷量非常小的点电荷，S是闭合的，φa表示a点的电势，F表示点电荷受到的静电力，现将电容器的B板向下稍微移动，使两板间的距离增大，则()A．φa变大，F变大B．φa变大，F变小C．φa不变，F不变D．φa不变，F变小解析：从题意可知在使B板下移的过程中，电容器两端的电压不变，当板间距离增大时，由E＝eq\f(U,d)可知板间场强E减小，故电荷受到的静电力减小，又因为UaA＝EdaA，所以UaA减小则UaB增大，由UaB＝φa－0可知，φa增大，故选项B正确．答案：B7．中子内有一个电荷量为＋eq\f(2,3)e的上夸克和两个电荷量为－eq\f(1,3)e的下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上，如图所示．在下图给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是()解析：电荷量为＋eq\f(2,3)e的上夸克受另两个下夸克的吸引力，合力的方向一定竖直向下．对其中一个下夸克，受力如右图所示，由于F1的水平分力与F2大小相等，方向相反，故F1与F2的合力竖直向上．答案：B8.一带电粒子在匀强电场中的运动轨迹如图所示，如果带电粒子只受电场力作用从a到b运动，下列说法正确的是()A．粒子带正电B．粒子带负电C．粒子所受电场力是恒定的D．带电粒子做匀变速运动解析：由于粒子运动轨迹越来越向上弯曲，可判断它受力方向为竖直向上，所以粒子应带负电，故A错B对．又由于该电场是匀强电场，粒子仅受电场力作用，则粒子所受电场力恒定，做匀变速曲线运动，故C、D均对．答案：BCD9．静电场中，带电粒子在电场力作用下从电势为φa的a点运动至电势为φb的b点．若带电粒子在a、b两点的速率分别为va、vb，不计重力，则带电粒子的比荷eq\f(q,m)为()A．eq\f(v\o\al(2,a)－v\o\al(2,b),φb－φa) B．eq\f(v\o\al(2,b)－v\o\al(2,a),φb－φa)C．eq\f(v\o\al(2,a)－v\o\al(2,b),2φb－φa) D．eq\f(v\o\al(2,b)－v\o\al(2,a),2φb－φa)解析：由电势差公式以及动能定理：W＝qUab＝q(φa－φb)＝eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,b)－veq\o\al(2,a))，可得比荷为eq\f(q,m)＝eq\f(v\o\al(2,b)－v\o\al(2,a),2φa－φb).答案：C10．在静电场中，下列说法正确的是()A．沿着电场线方向，电势一定越来越低B．电场强度为零的点，电势一定为零C．电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同D．只在电场力作用下，正电荷一定从高电势的地方向低电势的地方移动解析：沿着电场线方向，电势一定越来越低，且电势沿电场线方向降低得最快，A对；电场强度的大小与电势的高低无必然关系，电场强度为零的点，电势不一定为零，电场强度相同的地方，电势不一定相同，B、C错；电荷的运动方向除了与电场力方向有关外，还与它的初速度方向有关，D错．答案：A11．在真空中有两个等量的正电荷q1和q2，分别固定于A、B两点，DC为AB连线的中垂线，C为A、B两点连线的中点，将一正电荷q3由C点沿着中垂线移至无穷远处的过程中，下列结论正确的有()A．电势能逐渐减小B．电势能逐渐增大C．q3受到的电场力逐渐减小D．q3受到的电场力逐渐增大解析：中垂线CD段上的电场强度方向处处都是竖直向上，故正电荷q3由C点沿着中垂线移至无穷远处的过程中，电场力做正功，电势能减小，A对，B错；中垂线上由C到D，电场强度先变大后变小，q3受到的电场力先变大后变小，C、D错．答案：A12．(2014·南通二模)如图，一对面积较大的平行板电容器水平放置，带等量异种电荷，B板固定且接地，A板用绝缘线悬挂，P为两板中点．下列结论正确的是()A．若在两板间充满电介质，P点电势将升高B．A、B两板电荷分别在P点产生电场的场强大小相等，方向相同C．若将A板竖直向下平移一小段距离，电容器储存的电能减小D．若将A板竖直向上平移一小段距离，线的拉力将变大解析：B板接地，φB＝0，PB间的电势差φP＝UPB，在两板间充满电介质，εr变大，根据平行板电容器电容的决定式C＝eq\f(εrS,4πkd)，可知C增大，电容器的电荷量Q不变，根据U＝eq\f(Q,C)得，两板间电势差变小，E＝eq\f(U,d)，电场强度变小；B板接地，φB＝0，根据电场强度和电势差的关系可知，PB间的电势φP＝UPB＝EdPB，P点电势将降低，故A选项错误；A、B板带等量异种电荷，根据电场的性质可知，A、B两板电荷分别在P点产生电场的场强大小相等，方向相同，故B选项正确；将A板竖直向下平移一小段距离，根据C＝eq\f(εrS,4πkd)，可知d减小，C增大，电容器的电荷量Q不变，根据U＝eq\f(Q,C)得，两板间电势差变小，电容器储存的电能减小，故C选项正确；分析A板的受力，绳子拉力向上，重力和电场力向下，mg＋F＝F绳，将A板竖直向上平移一小段距离，B板对A板的电场力F变小，线的拉力将变小，故D选项错误．答案：BC13．(2014·嘉兴一模)高速粒子轰击荧光屏可致其发光．如图，在竖直放置的铅屏A的右表面上贴着β射线放射源P，放射出β粒子(实质是电子)的速度大小为v0.足够大的荧光屏M与铅屏A平行放置，相距d，其间有水平向左的匀强电场，电场强度大小为E.已知电子电荷量为－e，质量为m.不考虑相对论效应，则()A．垂直射到荧光屏M上的电子速度大小为eq\r(\f(2eEd,m)＋v\o\al(2,0))B．到达荧光屏离P最远的电子运动时间为eq\r(\f(2md,eE))C．荧光屏上发光半径为eq\r(\f(2mdv\o\al(2,0),eE)－4d2)D．到达荧光屏的电子电势能减少了eEd解析：电子从A到M的运动过程，电场力做正功，根据动能定理得eEd＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，解得垂直射到荧光屏M上的电子速度大小为v＝eq\r(\f(2eEd,m)＋v\o\al(2,0))，故选项A正确；电子的运动方向是任意的，当电子沿平行于A板的方向运动时到达荧光屏距A板的距离最远，此时电子做类平抛运动，沿电场线方向：d＝eq\f(1,2)at2，a＝eq\f(eE,m)，解得时间t＝eq\r(\f(2md,eE))，故B选项正确；上述电子在垂直于电场线方向运动的距离就是荧光屏上的发光半径：r＝v0t＝v0eq\r(\f(2md,eE))，故C选项错误；电子到达荧光屏的过程中，电场力做正功eEd，根据功能关系可知，电场力做正功电势能减少，减少量为eEd，故D选项正确．答案：BD第Ⅱ卷(非选择题，共48分)二、计算题(本大题共4小题，共48分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的题要注明单位)14．(2014·福建)如图，真空中xOy平面直角坐标系上的ABC三点构成等边三角形，边长L＝2.0m，若将电荷量均为q＝＋2.0×10－6C的两点电荷分别固定在A、B点，已知静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2，求：(1)两点电荷间的库仑力大小；(2)C点的电场强度的大小和方向．解析：(1)根据库仑定律，A、B两点电荷间的库仑力大小为F＝keq\f(q2,L2)，代入数据得，F＝9.0×10－3N.(2)A、B点电荷在C点产生的场强大小相等，均为E1＝keq\f(q,L2)，A、B两点电荷形成的电场在C点的合场强大小为E＝2E1cos30°，联立各式并代入数据得，E＝7.8×103N/C，场强E的方向沿y轴正向．答案：(1)9.0×10－3N(2)7.8×103N/C，沿y轴正向15．如图所示，匀强电场中A、B、C三点构成一个直角三角形，把电荷量q＝－2×10－10C的点电荷由A点移到B点，电场力做功4.8×10－8J，再由B点移到C点，电荷克服电场力做功4.8×10－8J，取B点的电势为零，求A、C两点的电势及场强的方向．解析：把电荷从A点移到B点，由UAB＝eq\f(WAB,q)得，UAB＝eq\f(4.8×10－8,－2×10－10)V＝－240V.即φA－φB＝φA＝－240V.把电荷从B点移到C点，UBC＝eq\f(WBC,q)＝eq\f(－4.8×10－8,－2×10－10)V＝240V.即φB－φC＝－φC＝240V，所以φC＝－240V.由于φA＝φC，所以A、C在同一个等势面上，根据场强方向垂直于等势面并且由高电势处指向低电势处，可得到该电场的场强方向垂直于AC，指向左上方，如图所示．答案：φA＝φC＝－240V方向垂直于AC连线指向左上方16．(2014·安徽)如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间距离为d，上极板正中有一小孔，质量为m、电荷量为＋q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g)，求：(1)小球到达小孔处的速度；(2)极板间电场强度大小和电容器所带电荷量；(3)小球从开始下落运动到下极板处的时间．解析：(1)根据动能定理得，mgh＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\r(2gh).(2)在极板间带电小球受重力和电场力，有mg－qE＝ma,0－v2＝2ah得，E＝eq\f(mgh＋d,qd)，U＝Ed，Q＝CU得Q＝Ceq\f(mgh＋d,q).(3)由h＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,1)，0＝v＋at2，t＝t1＋t2，综合可得，t＝eq\f(h＋d,h)eq\r(\f(2h,g)).答案：(1)eq\r(2gh)(2)eq\f(mgh＋d,qd)Ceq\f(mgh＋d,q)(3)eq\f(h＋d,h)eq\r(\f(2h,g))17．(2015·成都模拟)如图所示，A、B两物块用一根轻绳跨过定滑轮相连，其中A带负电，电荷量大小为q.A静止于斜面的光滑部分(斜面倾角为37°，其上部分光滑，下部分粗糙且足够长，粗糙部分的摩擦系数为μ，上方有一个平行于斜面向下的匀强电场)，轻绳拉直而无形变．不带电的B、C通过一根轻弹簧拴接在一起，且处于静止状态，弹簧劲度系数为k.B、C质量相等，均为m，A的质量为2m，不计滑轮的质量和摩擦，重力加速度为g(1)电场强度E的大小为多少？(2)现突然将电场的方向改变180°，A开始运动起来，当C刚要离开地面时(此时B还没有运动