2017-2018学年高二物理人教选修3-1单元检测：第一章 静电场（含解析）
文档属性
| 名称 | 2017-2018学年高二物理人教选修3-1单元检测：第一章 静电场（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 7.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2017-06-17 08:28:18 | ||
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文档简介
静电场单元检测
（时间：90分钟 满分：100分）
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每个小题给出四个选项中，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4分，选不全的得2分，有选错或不选的得0分）
1．如图所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点。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点移到N点，静电力做正功
2．带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用，能分别完成以下两种运动：①在电场线上运动，②在等势面上做匀速圆周运动。该电场可能由（ ）。
A．一个带正电的点电荷形成
B．一个带负电的点电荷形成
C．两个分立的带等量负电的点电荷形成
D．一带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成
3．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
4．一个点电荷，从静电场中a点移到b点，其电势能的变化为零，则（ ）。
A．a、b两点的场强一定相等
B．该点电荷一定沿等势面移动
C．作用于该点电荷的电场力与其移动的方向总是垂直的
D．a、b两点的电势一定相等
5．如图所示，空间有一水平匀强电场，在竖直平面内有一初速度为v0的带电微粒，沿图中虚线由A运动至B，其能量变化情况是（重力不能忽略）（ ）。
A．动能减少，重力势能增加，电势能减少
B．动能减少，重力势能增加，电势能增加
C．动能不变，重力势能增加，电势能减少
D．动能增加，重力势能增加，电势能减少
6．如图所示，平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是（ ）。
A．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大
B．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变
C．断开S，将A板向B板靠近，则θ增大
D．断开S，将A板向B板靠近，则θ不变
7．一带电粒子垂直于电场方向射入电场，经电场后的偏转角与下列因素的关系是（ ）。
A．偏转电压越高，偏转角越大
B．带电粒子的质量越大，偏转角越大
C．带电粒子的电荷量越少，偏转角越大
D．带电粒子的初速度越大，偏转角越小
8．如图所示，甲图中AB是某电场中的一条电场线，乙图为放在电场线上a、b两点的检验电荷的电荷量与所受电场力大小间的函数关系图象，规定电场力的方向由A指向B为正，由此可判定（ ）。
A．场源电荷可能是正的点电荷，在A侧
B．场源电荷可能是正的点电荷，在B侧
C．场源电荷可能是负的点电荷，在A侧
D．场源电荷可能是负的点电荷，在B侧
9．如图所示，带电平行金属板A、B板间的电势差为U，A板带正电，B板中央有一小孔。一带正电的微粒，带电荷量为q，质量为m，自孔的正上方距板高h处自由落下，若微粒恰能落至A、B板的正中央C点，则（ ）。
A．微粒在下落过程中动能逐渐增加，重力势能逐渐减小
B．微粒下落过程中重力做功为，电场力做功为
C．微粒落入电场中，电势能逐渐增大，其增加量为
D．若微粒从距B板高2h处自由下落，则恰好能到达A板
10．如图所示，一质量为m、带电荷量为q的微粒，从两平行板正中央沿与匀强电场垂直方向射入，不计重力，当入射速度为v时，它恰好穿过电场而不碰金属板。现使微粒入射速度变为v/2，仍恰好穿越电场，保持其他量不变时，可行的方法是（ ）。
A．使粒子带电荷量变为原来的1/4
B．使两板间电压减为原来的1/2
C．使两板间距离增为原来的2倍
D．使两板间距离增为原来的4倍
二、填空题（本题共4小题，每小题4分，共16分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答）11．如图，实线为电场线，虚线为等势线，相邻两等势线间电势差相等。有一正电荷在等势线φ3上时，具有动能20
J，它在运动到等势线φ1时，速度为零。设φ2为零势面，则当电荷的电势能为2.75
J时，其动能大小为________
J。
12．如图所示，把电荷量为－5×10－9
C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能________（选填“增大”“减小”或“不变”）；若A点的电势φA＝15
V，B点的电势φB＝10
V，则此过程中电场力做的功为________
J。
13．如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一个正方形的四个顶点。已知A、B、C三点电势分别为φA＝15
V，φB＝3
V，φC＝－3
V，则D点电势φD＝______。
14．如图所示，a、b分别为x、y轴上两点，它们与原点O的距离相等，一束电子以初速度v0垂直于x轴从a点射入，由于匀强电场的作用，电子束恰好从b点射出，则电子从b点射出时的速度大小是________。
三、论述题（本题共3小题，15、16题每题14分，17题16分，共44分。解答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得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15．在静电场中，把电荷量为q＝5×10－6
C的点电荷从A点移动到B点，静电力做功WAB＝2×10－4
J，把这个电荷从A点移动到C点，静电力做功WAC＝6×10－4
J，若设电荷在B点时的电势能等于零，试求该电荷在A点和C点的电势能，以及A点和C点的电势。16．一束电子流在经U＝5
000
V
的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若两板间距d＝1.0
cm，板长l＝5.0
cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？
17．在如图所示的电场中，等势面是一簇互相平行的直线，间隔均为d，各面的电势已在图中标出。现有一质量为m的带电小球以速度v0与水平方向成45°角斜向上射入电场。要使小球做直线运动，则：
（1）小球应带何种电荷？电荷量是多少？
（2）在入射方向上，小球的最大位移是多少？
答案与解析
1.
答案：AC
2.
答案：A
解析：要使带负电粒子在电场线上运动，电场线必须是直线，要使带负电粒子在等势面上做匀速圆周运动，电场的等势面必须是球面，满足这两个条件的只有选项A。
3.
答案：D
解析：电场强度是从力的角度来描述电场性质的物理量，电势是从能的角度来描述电场性质的物理量，二者没有必然联系。场强大时电势不一定高，场强为零电势也不一定为零，场强不变电势也可能变，但是场强的方向是指向电势降低最快的方向。故只有D正确。
4.
答案：D
解析：点电荷从静电场中a点移到b点，电势能变化为零，说明a、b两点电势相等，但场强不一定相等，而且电荷也不一定沿等势面移动，电场力所做的总功等于零，但并不是说电场力在何处都不做功，所以A、B、C均错，D对。
5.
答案：B
解析：由分析知，微粒要由A运动到B，其所受合力必与初速度v0在同一直线上，所以微粒所受电场力方向水平向左，电荷带负电。当微粒由A运动到B时，重力做负功，重力势能增加；电场力做负功，电势能增加；由能量守恒定律可得：动能减少。故选项B正确。
6.
答案：AD
解析：保持S闭合，电容器两极板间电压不变，将A板向B板靠近时，由知场强变大，所以偏角θ增大，选项A对，B错；断开S，电容器带电荷量不变，根据公式，，得：，板间的电场强度跟距离d无关，因此偏角θ不变，选项C错，D对。
7.
答案：AD
解析：电子垂直于电场方向射入电场将会做类平抛运动，其偏转角为
所以θ由偏转电压U、粒子带电荷量q、平行板长度L、平行板间距d和粒子初速度来决定。故选项A、D正确。
8.
答案：BD
解析：由题图乙可确定Eb>Ea，可知场源电荷一定在B侧，因不能判断电场线的具体方向，故不能确定场源电荷是正电荷还是负电荷。选项B、D正确。
9.
答案：BCD
解析：微粒下落至C点的过程中重力做正功，重力势能减小；电场力做负功－qU/2，电势能增加，增加量为qU/2；若微粒从距B板2h高处自由下落，则由动能定理得微粒恰能到达A板。故选项B、C、D正确。
10.
答案：AD
解析：微粒恰好穿过电场而不碰金属板，说明其偏转距离为。现若使入射速度变为原来的一半，那么若想y不变，U、q、L、d变化均可。故选项A、D正确。
11.
答案：7.25
J
12.
答案：增大 －2.5×10－8
解析：负电荷受的电场力方向逆着电场线的方向，电荷从A点移到B点的过程中，电场力对其做负功，电势能增大；电场力做功WAB＝qφAB＝（－5×10－9）×（15－10）
J＝－2.5×10－8
J。
13.
答案：9
V
解析：如图所示，连结AC，则UAC＝18
V，将AC三等分，AE＝EF＝FC，则E、F点的电势分别为φE＝9
V、φF＝3
V，F点与B点等势，作出等势线如图中所示。则D点电势φD＝9
V。
14.
答案：
解析：电子沿y方向做匀速运动，x方向在电场力作用下做匀加速直线运动，根据运动学公式有
y＝v0t，
x＝y，
得vx＝at＝2v0
电子从b点射出时y方向分速度为vy＝v0
则电子从b点射出时的合速度为。
15.
答案：2×10－4
J －4×10－4
J 40
V －80
V
解析：静电力对电荷做功等于电荷电势能增量的负值，即WAB＝－（EpB－EpA）
当电荷从A移至B，而B点的电势能为零，代入数值可得EpA＝2×10－4
J
而当电荷从A移至C，据WAC＝－（EpC－EpA），代入数值得EpC＝－4×10－4
J
再根据可得
。
16.
答案：400
V
解析：在加速电压一定时，偏转电压U′越大，电子在极板间的偏转距离就越大。当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出，此时的偏转电压即题目要求的最大电压。
加速过程，由动能定理得：
①
进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动
l＝v0t②
在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度：
③
偏距④
能飞出的条件为⑤
解①～⑤式得：
要使电子能飞出，所加电压最大为400
V。
17.
答案：（1）正电 （2）
解析：（1）由等势面可知，电场线方向垂直等势面向左，即水平向左。因小球做直线运动，则电场力和重力的合力应与初速度在一条直线上，电场力只能向左，可知小球带正电，小球沿v0方向做匀减速运动。
F电＝qE＝mg，，所以。
（2）由下图可知：
由动能定理得：
则。
（时间：90分钟 满分：100分）
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每个小题给出四个选项中，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4分，选不全的得2分，有选错或不选的得0分）
1．如图所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点。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点移到N点，静电力做正功
2．带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用，能分别完成以下两种运动：①在电场线上运动，②在等势面上做匀速圆周运动。该电场可能由（ ）。
A．一个带正电的点电荷形成
B．一个带负电的点电荷形成
C．两个分立的带等量负电的点电荷形成
D．一带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成
3．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
4．一个点电荷，从静电场中a点移到b点，其电势能的变化为零，则（ ）。
A．a、b两点的场强一定相等
B．该点电荷一定沿等势面移动
C．作用于该点电荷的电场力与其移动的方向总是垂直的
D．a、b两点的电势一定相等
5．如图所示，空间有一水平匀强电场，在竖直平面内有一初速度为v0的带电微粒，沿图中虚线由A运动至B，其能量变化情况是（重力不能忽略）（ ）。
A．动能减少，重力势能增加，电势能减少
B．动能减少，重力势能增加，电势能增加
C．动能不变，重力势能增加，电势能减少
D．动能增加，重力势能增加，电势能减少
6．如图所示，平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是（ ）。
A．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大
B．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变
C．断开S，将A板向B板靠近，则θ增大
D．断开S，将A板向B板靠近，则θ不变
7．一带电粒子垂直于电场方向射入电场，经电场后的偏转角与下列因素的关系是（ ）。
A．偏转电压越高，偏转角越大
B．带电粒子的质量越大，偏转角越大
C．带电粒子的电荷量越少，偏转角越大
D．带电粒子的初速度越大，偏转角越小
8．如图所示，甲图中AB是某电场中的一条电场线，乙图为放在电场线上a、b两点的检验电荷的电荷量与所受电场力大小间的函数关系图象，规定电场力的方向由A指向B为正，由此可判定（ ）。
A．场源电荷可能是正的点电荷，在A侧
B．场源电荷可能是正的点电荷，在B侧
C．场源电荷可能是负的点电荷，在A侧
D．场源电荷可能是负的点电荷，在B侧
9．如图所示，带电平行金属板A、B板间的电势差为U，A板带正电，B板中央有一小孔。一带正电的微粒，带电荷量为q，质量为m，自孔的正上方距板高h处自由落下，若微粒恰能落至A、B板的正中央C点，则（ ）。
A．微粒在下落过程中动能逐渐增加，重力势能逐渐减小
B．微粒下落过程中重力做功为，电场力做功为
C．微粒落入电场中，电势能逐渐增大，其增加量为
D．若微粒从距B板高2h处自由下落，则恰好能到达A板
10．如图所示，一质量为m、带电荷量为q的微粒，从两平行板正中央沿与匀强电场垂直方向射入，不计重力，当入射速度为v时，它恰好穿过电场而不碰金属板。现使微粒入射速度变为v/2，仍恰好穿越电场，保持其他量不变时，可行的方法是（ ）。
A．使粒子带电荷量变为原来的1/4
B．使两板间电压减为原来的1/2
C．使两板间距离增为原来的2倍
D．使两板间距离增为原来的4倍
二、填空题（本题共4小题，每小题4分，共16分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答）11．如图，实线为电场线，虚线为等势线，相邻两等势线间电势差相等。有一正电荷在等势线φ3上时，具有动能20
J，它在运动到等势线φ1时，速度为零。设φ2为零势面，则当电荷的电势能为2.75
J时，其动能大小为________
J。
12．如图所示，把电荷量为－5×10－9
C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能________（选填“增大”“减小”或“不变”）；若A点的电势φA＝15
V，B点的电势φB＝10
V，则此过程中电场力做的功为________
J。
13．如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一个正方形的四个顶点。已知A、B、C三点电势分别为φA＝15
V，φB＝3
V，φC＝－3
V，则D点电势φD＝______。
14．如图所示，a、b分别为x、y轴上两点，它们与原点O的距离相等，一束电子以初速度v0垂直于x轴从a点射入，由于匀强电场的作用，电子束恰好从b点射出，则电子从b点射出时的速度大小是________。
三、论述题（本题共3小题，15、16题每题14分，17题16分，共44分。解答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得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
15．在静电场中，把电荷量为q＝5×10－6
C的点电荷从A点移动到B点，静电力做功WAB＝2×10－4
J，把这个电荷从A点移动到C点，静电力做功WAC＝6×10－4
J，若设电荷在B点时的电势能等于零，试求该电荷在A点和C点的电势能，以及A点和C点的电势。16．一束电子流在经U＝5
000
V
的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若两板间距d＝1.0
cm，板长l＝5.0
cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？
17．在如图所示的电场中，等势面是一簇互相平行的直线，间隔均为d，各面的电势已在图中标出。现有一质量为m的带电小球以速度v0与水平方向成45°角斜向上射入电场。要使小球做直线运动，则：
（1）小球应带何种电荷？电荷量是多少？
（2）在入射方向上，小球的最大位移是多少？
答案与解析
1.
答案：AC
2.
答案：A
解析：要使带负电粒子在电场线上运动，电场线必须是直线，要使带负电粒子在等势面上做匀速圆周运动，电场的等势面必须是球面，满足这两个条件的只有选项A。
3.
答案：D
解析：电场强度是从力的角度来描述电场性质的物理量，电势是从能的角度来描述电场性质的物理量，二者没有必然联系。场强大时电势不一定高，场强为零电势也不一定为零，场强不变电势也可能变，但是场强的方向是指向电势降低最快的方向。故只有D正确。
4.
答案：D
解析：点电荷从静电场中a点移到b点，电势能变化为零，说明a、b两点电势相等，但场强不一定相等，而且电荷也不一定沿等势面移动，电场力所做的总功等于零，但并不是说电场力在何处都不做功，所以A、B、C均错，D对。
5.
答案：B
解析：由分析知，微粒要由A运动到B，其所受合力必与初速度v0在同一直线上，所以微粒所受电场力方向水平向左，电荷带负电。当微粒由A运动到B时，重力做负功，重力势能增加；电场力做负功，电势能增加；由能量守恒定律可得：动能减少。故选项B正确。
6.
答案：AD
解析：保持S闭合，电容器两极板间电压不变，将A板向B板靠近时，由知场强变大，所以偏角θ增大，选项A对，B错；断开S，电容器带电荷量不变，根据公式，，得：，板间的电场强度跟距离d无关，因此偏角θ不变，选项C错，D对。
7.
答案：AD
解析：电子垂直于电场方向射入电场将会做类平抛运动，其偏转角为
所以θ由偏转电压U、粒子带电荷量q、平行板长度L、平行板间距d和粒子初速度来决定。故选项A、D正确。
8.
答案：BD
解析：由题图乙可确定Eb>Ea，可知场源电荷一定在B侧，因不能判断电场线的具体方向，故不能确定场源电荷是正电荷还是负电荷。选项B、D正确。
9.
答案：BCD
解析：微粒下落至C点的过程中重力做正功，重力势能减小；电场力做负功－qU/2，电势能增加，增加量为qU/2；若微粒从距B板2h高处自由下落，则由动能定理得微粒恰能到达A板。故选项B、C、D正确。
10.
答案：AD
解析：微粒恰好穿过电场而不碰金属板，说明其偏转距离为。现若使入射速度变为原来的一半，那么若想y不变，U、q、L、d变化均可。故选项A、D正确。
11.
答案：7.25
J
12.
答案：增大 －2.5×10－8
解析：负电荷受的电场力方向逆着电场线的方向，电荷从A点移到B点的过程中，电场力对其做负功，电势能增大；电场力做功WAB＝qφAB＝（－5×10－9）×（15－10）
J＝－2.5×10－8
J。
13.
答案：9
V
解析：如图所示，连结AC，则UAC＝18
V，将AC三等分，AE＝EF＝FC，则E、F点的电势分别为φE＝9
V、φF＝3
V，F点与B点等势，作出等势线如图中所示。则D点电势φD＝9
V。
14.
答案：
解析：电子沿y方向做匀速运动，x方向在电场力作用下做匀加速直线运动，根据运动学公式有
y＝v0t，
x＝y，
得vx＝at＝2v0
电子从b点射出时y方向分速度为vy＝v0
则电子从b点射出时的合速度为。
15.
答案：2×10－4
J －4×10－4
J 40
V －80
V
解析：静电力对电荷做功等于电荷电势能增量的负值，即WAB＝－（EpB－EpA）
当电荷从A移至B，而B点的电势能为零，代入数值可得EpA＝2×10－4
J
而当电荷从A移至C，据WAC＝－（EpC－EpA），代入数值得EpC＝－4×10－4
J
再根据可得
。
16.
答案：400
V
解析：在加速电压一定时，偏转电压U′越大，电子在极板间的偏转距离就越大。当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出，此时的偏转电压即题目要求的最大电压。
加速过程，由动能定理得：
①
进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动
l＝v0t②
在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度：
③
偏距④
能飞出的条件为⑤
解①～⑤式得：
要使电子能飞出，所加电压最大为400
V。
17.
答案：（1）正电 （2）
解析：（1）由等势面可知，电场线方向垂直等势面向左，即水平向左。因小球做直线运动，则电场力和重力的合力应与初速度在一条直线上，电场力只能向左，可知小球带正电，小球沿v0方向做匀减速运动。
F电＝qE＝mg，，所以。
（2）由下图可知：
由动能定理得：
则。