2017-2018学年高二物理粤教版选修3-1单元测试：第一章 电场3（含解析）

学力测评
一、本题共9小题，每小题5分，共45分.在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得5分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.
1.下列说法中正确的是（　　）
A.一个体积较大的带电体，在任何情况下，都不能视为点电荷
B.只有球形带电体才可以视为点电荷
C.物体所带的电荷量可以是任意实数D.物体带电荷量的最小值是1.6×10-19
C?
解析:当带电体的线度远远小于研究的距离时，带电体可以看成点电荷；任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍.?
答案:?D??
2.在一个以点电荷Q为圆心、r为半径的球面上,下面的说法正确的是(　　)
A.球面上各点的电势相等
B.球面上各点的电场强度相等
C.球面上任意两点间的电势差为零
D.沿球面移动电荷时电场力不做功
答案:ACD??
3.如图1-1所示,真空中有一半径为R的带电圆盘,圆心为O,圆盘外有A、B两点.其连线过圆心O且与盘面垂直.若OA=AB=R,有一电荷在A点受到带电圆盘的库仑斥力F.则它在B点时受到
的电场力(　　)
图1-1
A.为?
B.
C.为4F?
D.方向沿轴线OB
解析:圆盘不能作为点电荷来应用库仑定律进行求解.?
答案:?D??
4.下列说法正确的是(　　)
A.正电荷只在电场力作用下,一定从高电势向低电势方向运动
B.正电荷只在电场力作用下运动,电势能一定减少?
C.负电荷只在电场力作用下,一定逆着电场线方向运动
D.若电场力对负电荷做正功,则它的电势能一定减少
答案:D??
5.两块互相靠近的平行金属板,分别带有等量的异种电荷,欲使两平行板间的电场强度增加一倍,可采用的方法有
①使两板的电荷量都加倍　②使两板的面积都减半而电荷量不变　③使两板的距离减半
④使电荷量、面积加倍,距离减半
以上说法正确的是(　　)
A.①②
B.①③
C.②④
D.①④
解析:结合平行板电容器电容决定式,电容定义式及公式可进行判断.
答案:?A??
6.一带电粒子垂直于电场方向水平射入平行板电场内.经过电场后的偏转角θ与下列因素的关系是(　　)A.偏转电压越高,θ越大
B.带电粒子的质量越大,θ越大
C.带电粒子所带电荷量越小,θ越大
D.带电粒子初速度越大,θ越小
解析:带电粒子在电场中的偏角是射出电场的速度方向与进入电场时速度方向之间的夹角.运用分解的方法可求得:.应用该表达式可判断之.??
答案:?AD??
7.一个初动能为Ek的带电粒子,速度垂直电场线方向进入平行板电容器,离开电场时的动能增加为进入时初动能的2倍.如果使这个带电粒子进入电场的初速度增大到原来的2倍,那么它离开电场时的动能为(　　)
A.8Ek
B.4.25Ek??C.5Ek???
D.4Ek??
解析:粒子在电场中做匀变速曲线运动,可将它分解为沿电场方向的匀速运动和垂直电场方向的匀加速直线运动.若粒子速度加倍,则它在电场中飞行时间减半,沿垂直电场方向的位移则减为原来的1/4.根据动能定理可知,动能增加量为原来的1/4,故在初动能改为原来的4倍的情况下,末动能为原来的4.25倍.?
答案:B??
8.在电场强度为E=2.0×102
V/m的匀强电场中,有相距d=1.0×10-2m的a、b两点,现将一带电荷量q=3.0×10-10C的检验电荷由a点移至b点,该电荷的电势能变化量可能是…
(　　)
A.6.0×10-14
J
B.6.0×10-12
J
C.6.0×10-10
J
D.6.0×10-8
J?
答案:ABC??
9.平行板电容器的两极板A、B接于电池两端，一带正电小球悬挂在电容器内部.闭合开关S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，如图1-2所示.则下列说法正确的有…（　　）
图1-2
A.保持开关S闭合，带正电的A板向B板靠近，则θ增大
B.保持开关S闭合，带正电的A板向B板靠近，则θ不变
C.开关S断开，带正电的A板向B板靠近，则θ增大
D.开关S断开，带正电的A板向B板靠近，则θ不变
解析:对?A、B选项，因开关S?闭合，所以A、B两极板的电势差不变，由E=Ud可知，极板间场强增大，悬挂的带正电小球受到的电场力增大，则θ增大，选项A正确.?
对C、D选项，因开关S断开，所以电容器两极板所带电荷量保持不变，由C=QU和影响平行板电容器电容大小的因素可知，当两极板距离减小时，电容C增大，两极板间电势差减小，而U与d成正比，两板间场强保持不变，悬挂的带正电的小球受到电场力不变，则θ不变，选项D正确.故选A、D.??
答案:AD??
二、本题共5小题，共55分.第10小题和第11小题答案填写在题内横线空白处.解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和?单位.
10.(7分)平行板电容器的电容为C,两极板间相距为L,极板带电荷量为Q,极板间有a、b两点,它们相距为d.则两板间匀强电场的场强为_______________,a、b两点间的电势差可能值的范围是_______________;若电容器带电荷量增加ΔQ,则两板间匀强电场的场强为_______________.
答案:
11.(10分)在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验中,在下列所给出的器材中,应选用的是__________________(用器材的代号表示).
A.6
V的交流电源
B.6
V的直流电源
C.量程为0~0.5
V,零刻度在刻度盘中央的电压表D.量程为0~300
μA,零刻度在刻度盘中央的电流表?
在实验过程中,要将复写纸、导电纸、白纸铺放在木板上,它们的顺序(从上到下)是_______________、_______________、_______________,导电纸铺在的理由是__________________.
答案:BD?　导电纸　复写纸　白纸　最下面　保证极柱能直接压在导电纸上及探针能接触导电纸的导电面形成电流通路?
12.(12分)一束质量为m、带电荷量为q的带电粒子以平行于两极板的速度v0进入匀强电场,如图1-3所示.若两极板间电压为U,两极板间距离d,板长为L.设粒子束不会击中极板,则粒子从进入电场到离开电场区域的过程中电势能的变化量为多少
图1-3
解析:该电场强度为:粒子从进入电场到离开电场,沿电场方向发生的位移为:
由功能关系可得,电场力做功,电势能减少.电势能的减少量为:.?
答案:
?
13.(12分)在如图1-4所示的装置中,初速度为零的一价氢离子、一价氮离子和二价氦离子,在经过同一电场加速后垂直射入同样的电场发生偏转,这些离子离开电场后将一定沿着同轨迹运动,到达荧光屏产生一个亮点,试加以证明.
图1-4
证明:(1)离子处在加速电场中,根据动能定理得:.?
(2)离子进入偏转电场后,运动时间为:
离子在电场中侧移距离为:?
离子在电场中形成的速度偏角为:
由于侧移距离和速度偏角均与离子的质量\,电荷量无关,所以它们的侧移距离和速度偏角都相同,它们的运动轨迹相同.?
14.(14分)著名的密立根油滴实验测出了基本电荷数值，其实验装置如图1-5所示，M、N为两块水平放置的黄铜板，两板间距为d,上板M开有一个小孔，由喷雾器喷出的油滴通过小孔进入两板间.由于摩擦作用，这些油滴分别带有正电荷或负电荷.光源发出的光照亮了油滴，再用显微镜来观察和测量油滴的运动.显微镜的目镜中装有分划板，分划板上每个小格的距离是已知的,因此利用分划板可以很方便地测量油滴运动的距离.再配合使用秒表，就可以测定油滴的运动速度.S是一个单刀双掷开关，当S接1时，M、N两板间短路，当S接2时，M、N两板间接一连续可调的平衡电压U.当油滴速率不大时，可将它看成球体，在空气中运动时所受到阻力可由斯托克公式f=6πηrv(其中r为油滴的半径，η为空气的黏滞系数，v为其运动速率).
图1-5
(1)实验开始时，使开关S接1，某一带负电油滴由于重力加速下落，测量出它的速率v1，已知油滴的密度为ρ1，空气的密度为ρ2，当地重力加速度为g,空气的黏滞系数为η，则油滴的半径为多大 ?
(2)然后将单刀双掷开关S扳到2，这时电极板间形成一匀强电场，调节两板间的电压U,使这个油滴恰好能匀速上升，测量出它上升的速率v2，油滴所带电荷量为多少
解析:(1)开关接1时,油滴以速率v1匀速下落时，重力和空气的浮力的合力与在空气中运动所受到的阻力平衡，根据平衡条件得:
得.?
(2)油滴以速率v2
匀速上升时，油滴受到电场力、空气阻力、重力和空气浮力，其合力也为零，仍然运用平衡条件得:
即:?
得:.?
答案:(1)
(2)