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人教版高二物理选修3-1单元检测题:第一章 静电场
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共100分,考试时间150分钟。
第Ⅰ卷
一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)
1.感应起电和摩擦起电都能使物体带电,关于这两种带电过程,下列说法正确的( )
A. 感应起电和摩擦起电都是电荷从物体的一部分转移到另一部分
B. 感应起电是电荷从一个物体转移到另一个物体
C. 感应起电和摩擦起电都是电荷从一个物体转移到另一个物体
D. 摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体
【答案】D
【解析】感应起电的实质是电荷从物体的一部分转移到另一个部分,摩擦起电的实质是电荷从一个物体转移到另一个物体,故ABC错误,D正确.
2.如图所示,在感应起电中,带负电小球P靠近带绝缘底座的导体M N时,M处将( )
A. 带负电
B. 带正电
C. 不带电
D. 以上答案均有可能
【答案】A
【解析】这是感应起电,当带负电物体靠近带绝缘底座的导体时,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,左端的负电荷受到排斥力运动到右侧,所以N处带正电,M从带负电,故A正确.
3.如图所示,用两根等长的绝缘细线各悬挂质量分别为mA和mB的小球,悬点为O,两小球均带正电荷,当小球由于静电力作用张开一角度时,A球悬线与竖直线夹角为α,B球悬线与竖直线夹角为β,则两小球质量之比mA∶mB为( )
A. sinβ∶sinα
B. cosα∶cosβ
C. tanβ∶tanα
D. tanα∶tanβ
【答案】A
【解析】对两球受力分析,根据共点力平衡和几何关系的相似比,得:
,,由于,且,则有,且有,故A正确、BCD错误。
4.如图所示,+Q1和﹣Q2是两个可自由移动的电荷,Q2=4Q1.现再取一个可自由移动的点电荷Q3放在Q1与Q2连接的直线上,欲使整个系统平衡,那么( )
A.Q3应为负电荷,放在Q1的左边
B.Q3应为负电荷,放在Q2的右边
C.Q3应为正电荷,放在Q1的左边
D.Q3应为正电荷,放在Q2的右边
【答案】A
【解析】假设Q3放在Q1Q2之间,那么Q1对Q3的电场力和Q2对Q3的电场力方向相同,Q3不能处于平衡状态,所以假设不成立.
设Q3所在位置与Q1的距离为r13,Q3所在位置与Q2的距离为r23,要能处于平衡状态,
所以Q1对Q3的电场力大小等于Q2对Q3的电场力大小.
即:
由于Q2=4Q1,
所以r23=2r13,所以Q3位于Q1的左方.
根据同种电荷排斥,异种电荷吸引,可判断Q3带负电.
故选A.
5.如图所示的各电场中,A、B两点场强相同的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】空间中两点场强相同即电场强度大小相等,方向相同.电场线的疏密程度表示电场强度的大小,由图可知,A中A、B两点场强大小相等方向不同,故A错误;B中A、B两点场强方向相同,但EA>EB,故B错误;C为匀强电场,A、B两点电场强度大小相等方向相同,故C正确;D中A、B两点场强方向不同,大小也不相等,故D错误。
6.某区域的电场线分布如图所示,a、b是电场中的两点,则下列关于a、b两点电场强度的判断正确的是( )
A.Ea<Eb,方向相同
B.Ea<Eb,方向不同
C.Ea>Eb,方向相同
D.Ea>Eb,方向不同
【答案】D
【解析】a处电场线比b处密,因此处电场强度比b处大,电场强度的方向为该点的切线方向,根据电场线可知,ab场强方向不同,故ABC错误,D正确.
7.下列说法中正确的是( )
A. 正电荷放于电势越低处,电势能越小
B. 负电荷放于电场线越密处,电势能越小
C. 正电荷由电势低处移到电势高处,电场力作正功
D. 负电荷沿电场线移动,电势能减小
【答案】A
【解析】根据推论可知,正电荷放于电势越低处,电势能越小.故A正确.负电荷放于电场线越密处,电场强度越大,受到的电场力大,但电势能不一定越小.故B错误.正电荷由电势低处移到电势高处,电荷的电势能增加,则电场力做负功.故C错误.负电荷受到的电场力的方向与电场线的方向相反,顺着电场线移动,负电荷电势能增大.故D错误.故选A.
8.如图是某一电场中的一簇电场线,现把一个正电荷分别放在AB两点下列说法正确的是( )
A. 此正电荷在A点受到的电场力比B点大
B. 此正电荷在A点的电势能比B点大
C. 电场中B点的电势高于A点的电势
D. 若把此正电荷从A点静止释放,它将沿电场线运动到B点
【答案】B
【解析】根据电场线的疏密知,A点的场强小于B点,则正电荷在A点所受电场力小于B点,故A错误;沿着电场线方向电势逐渐降低,A点电势高于B点,则正电荷在A点电势能比B点大,故B正确,C错误;将正电荷从A点静止释放,运动轨迹不沿电场线方向,故 D错误。
9.下列带电粒子均从静止开始在电场力作用下做加速运动,经过相同的电势差U后,哪个粒子获得的速度最大( )
A. 质子
B. 氘核
C. α粒子
D. 钠离子
【答案】A
【解析】四种带电粒子均从静止开始在电场力作用下做加速运动,经过相同的电势差U,故根据动能定理,有:
qU=mv2
解得:v=
由上式可知,比荷越大,获得的速度越大,由于质子的比荷最大,所以质子获得的速度最大.故A正确,B、C、D错误.
10.一电量q=2×10﹣9C的正电荷,在静电场中由a点移到b点的过程中除了电场力外,其它力做功为6×10﹣5J,电荷的动能增加了8×10﹣5J,则a、b两点间的电势差Uab为( )
A. 3×104V
B. 1×104V
C. 4×104V
D. 7×104V
【答案】B
【解析】根据动能定理得:
qUab+W其他=Ek
得:Uab==V=1×104V
故选:B
11.如图甲所示,Q1、Q2为两个被固定的点电荷,其中Q1带负电,a、b两点在它们连线的延长线上.现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用),粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb,其速度图象如图乙所示.以下说法中正确的是( )
A.Q2一定带负电
B.Q2的电量一定大于Q1的电量
C.b点的加速度为零,电场强度也为零
D. 整个运动过程中,粒子的电势能先减小后增大
【答案】C
【解析】从速度图象上看,a到b做加速度减小的减速运动,在b点时粒子运动的加速度为零,则电场力为零,所以该点场强为零.Q1对负电荷的电场力向右,则Q2对负电荷的电场力向左,所以Q2带正电.故A错误,C正确.b点场强为零,可见两点电荷在b点对负电荷的电场力相等,根据知,b到Q1的距离大于到Q2的距离,所以Q1的电量大于Q2的电量.故B错误.整个运动过程动能先减小后增大,根据能量守恒得电势能先增大后减小.故D错误.故选C.
12.如图所示,空间内有一场强为、方向竖直向下的匀强电场.一根绝缘轻质硬杆的两端分别固定着A、B两只质量均为m带电量均为+q的小球,O点是一光滑水平轴,已知AO=L,BO=2L,重力加速度为g.细杆从水平位置由静止释放,使其自由转动,当B球转到O点正下方的过程中,正确的是( )
A.B球电势能减少了2mgL
B.A、B球与杆组成的系统电势能减少了
C. 转动过程中杆对A的弹力不做功
D. 转到最低点时B球的速度为
【答案】B
【解析】电场力对B球做功为,故B球的电势能减小3mgL,选项A错误;电场力对A球做功为,故A球的电势能增加,则A、B球与杆组成的系统电势能减少了,选项B正确;A球的电势能增加,重力势能增加,动能增加,则转动过程中杆对A的弹力一定做功,选项C错误;对AB系统,设B球转至最低点时速度为,由能量关系可知:,解得,选项D错误;故选B.
13.如图所示,带电体Q靠近一个接地空腔正方体导体,空腔里面无电荷,达到静电平衡后,下列物理量中不等于零的是( )
A. 导体空腔内任意点的场强
B. 导体空腔内任意点的电势
C. 导体外表面的电荷量
D. 导体空腔内表面的电荷量
【答案】C
【解析】 静电平衡后导体空腔内任意点的场强为0;电荷分布在导体外表面,空腔内表面的电荷量为0;导体为等势体,接地后电势为0.
14.处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子,利用此原理可以进行静电除尘.如图所示,是一个用来研究静电除尘的实验装置,铝板与手摇起电机的正极相连,缝被针与手摇起电机的负极相连,在铝板和缝被针中间放置点燃的蚊香.转动手摇起电机,蚊香放出的烟雾会被电极吸附,停止转动手摇起电机,蚊香的烟雾又会袅袅上升.关于这个现象,下列说法中正确的是( )
A. 烟尘因为带正电而被吸附到缝被针上
B. 同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越小
C. 同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大
D. 同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电量不变,离铝板越近则加速度越大
【答案】C
【解析】负离子在电场力的作用下,向正极移动时,碰到烟尘微粒使它带负电.因此,带电尘粒在电场力的作用下,向铝板运动,被吸附到铝板上,故A错误;烟尘向铝板运动时,在电场力作用下做加速运动,所以离铝板越近速度越大,故B错误,C正确;根据针尖端的电场线密集,同一颗粒离铝板越近则加速度越小,故D错误.
15.如图所示,电源A两端的电压恒为6 V,电源B两端的电压恒为8 V,当开关S从A扳到B时,通过电流计的电荷量为1.2×10-5C,则电容器的电容约为( )
A. 2×10-5F
B. 1.5×10-6F
C. 6×10-6F
D. 8.6×10-7F
【答案】D
【解析】 当开关S接A时,电容器上极板带正电,所带电荷量Q=CUA,当开关S扳到B时,电容器上极板带负电,所带电荷量Q′=CUB,该过程中通过电流计的电荷量ΔQ=Q+Q′=C(UA+UB)=1.2×10-5C,解得电容C≈8.6×10-7F,选项D正确.
16.一个已充电的电容器,若使它的电量减少3×10-4C,则其电压减少为原来的,则( )
A. 电容器原来的带电量为9×10-4C
B. 电容器原来的带电量为4.5×10-4C
C. 电容器原来的电压为1 V
D. 电容器的电容变为原来的
【答案】B
【解析】 由C=得ΔQ=C(U-U)=CU=Q
Q=ΔQ=4.5×10-4C,故B正确.因电容器的电容不知,所以无法得出电容器原来的电压,C错.电容是由电容器本身决定,跟电压和电荷量的变化无关,所以电容器的电容不变,D错误.
17.如图,一充电后的平行板电容器的两极板相距l.在正极板附近有一质量为M、电荷量为q(q>0)的粒子;在负极板附近有另一质量为m、电荷量为-q的粒子.在电场力的作用下,两粒子同时从静止开始运动.已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距l的平面.若两粒子间相互作用力可忽略,不计重力,则M∶m为( )
A. 3∶2
B. 2∶1
C. 5∶2
D. 3∶1
【答案】A
【解析】 因两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距l的平面,电荷量为q的粒子通过的位移为l,电荷量为-q的粒子通过的位移为l,由牛顿第二定律知它们的加速度分别为a1=,a2=,由运动学公式有
l=a1t2=t2①
l=a2t2=t2②
得=.B、C、D错,A对.
18.如图甲所示,两个平行金属板P、Q竖直放置,两板间加上如图乙所示的电压,周期T=8×10-10s.t=0时,Q板比P板电势高5 V,此时在两板的正中央M点放一个电子,速度为零,电子在静电力作用下运动,使得电子的位置和速度随时间变化.假设电子始终未与两板相碰.在0<t<8×10-10s的时间内,这个电子处于M点的右侧、速度方向向左且大小逐渐减小的时间是( )
A. 0<t<2×10-10s
B. 2×10-10s<t<4×10-10s
C. 4×10-10s<t<6×10-10s
D. 6×10-10s<t<8×10-10s
【答案】D
【解析】0~过程中电子向右做加速运动;~过程中,电子向右减速运动,~T过程中电子向左加速,T~T过程中电子向左减速,D选项正确.
19.如图甲所示,在两距离足够大的平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力),t=0时刻,A板电势高于B板电势,当两板间加上如图乙所示的交变电压后,下列图象中能正确反映电子速度v、位移x、加速度a和动能Ek四个物理量随时间变化规律的是( )
A.B.C.D.
【答案】A
【解析】分析电子一个周期内的运动情况:0~时间内,电子从静止开始向A板做匀加速直线运动,~沿原方向做匀减速直线运动,时刻速度为零.~T时间内向B板做匀加速直线运动,T~T继续向B板做匀减速直线运动.根据以上的分析可知A图象符合电子的运动情况.故A正确.电子做匀变速直线运动时x-t图象是抛物线,故B错误.根据电子的运动情况:匀加速运动和匀减速运动,而匀变速运动的加速度不变,a-t图象应平行于横轴.故C错误.匀变速运动速度图象是倾斜的直线,Ek-t图象是曲线.故D错误.
20.如图所示,一束不同的带正电的粒子(不计重力),垂直电场线进入偏转电场,若使它们经过电场区域时偏转距离y和偏转角θ都相同,应满足( )
A. 具有相同的动能
B. 具有相同的速度
C. 具有相同的
D. 先经同一电场加速,然后再进入偏转电场
【答案】D
【解析】带电粒子进入偏转电场的过程中,其偏转距离为:
y=at2=·()2=,
偏转角θ满足tanθ===.
由此知,若动能相等,由于q不同,则不能满足要求,A错误;若速度相同、不同,则不能满足要求,B错误;同样地,若相同,v0不同也不能满足要求,C错误;若经过相同电场加速,满足qU1=mv,则y=,tanθ=,y、tanθ均与v0、Ek、q、m无关,D正确.
第II卷
二、非选择题(共4小题,每小题10.0分,共40分)
21.把质量m的带负电小球A,用绝缘细绳悬挂,若将带电荷量为Q的带正电球B靠近A,当两个带电小球在同一高度相距r时,绳与竖直方向成α角.试求:
(1)A球受到的绳子拉力多大?
(2)A球带电荷量是多少?
【答案】(1)
(2)
【解析】(1)带负电的小球A处于平衡状态,A受到库仑力F、重力mg以及绳子的拉力FT的作用,其合力为零.因此mg-FTcosα=0,F-FTsinα=0
得FT=,F=mgtanα.
(2)根据库仑定律F=k,
所以A球带电荷量为q=.
22.已知,规定离场源电荷无穷远处电势为零之后,在点电荷电场中电势φ与场源电荷电荷量Q及离点电荷的距离之间的关系为φ=k,其中k为静电力常量,k=9.0×109N·m2/C2.如图所示,某处固定一带电量为Q=+1×10-6C,可看做点电荷的带电小球,另一电荷量为q=+4×10-12C的试探电荷从电场中A点沿曲线(图中实线)运动到B点,已知A、B两点与带电小球球心之间的距离分别为rA=20 cm,rB=10 cm.求:
(1)A、B间的电势差UAB;
(2)从A到B过程中,试探电荷电势能的变化量.
【答案】(1)-4.5×104V (2)1.8×10-7J
【解析】(1)根据点电荷电势公式,可得A、B两点的电势分别为:φA=k=4.5×104V,φB=k=9.0×104V
A、B间的电势差为:UAB=φA-φB=4.5×104-9×104=-4.5×104V
(2)设从A到B过程中电势能变化量为ΔEp,根据电场力做功与电势能变化的关系有:ΔEp=-WE=-qUAB
代入数值得:ΔEp=-4×10-12×(-4.5×104) J=1.8×10-7J.
23.如图所示,EF与GH间为一无场区.无场区左侧A、B为相距为d、板长为L的水平放置的平行金属板,两板上加某一电压从而在板间形成一匀强电场,其中A为正极板.无场区右侧为一点电荷Q形成的电场,点电荷的位置O为圆弧形细圆管CD的圆心,圆弧半径为R,圆心角为120°,O、C在两板间的中心线上,D位于GH上.一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子以初速度v0沿两板间的中心线射入匀强电场,粒子出匀强电场经无场区后恰能进入细圆管,并做与管壁无相互挤压的匀速圆周运动.(已知静电力常量为k,不计粒子的重力、管的粗细)求:
(1)O处点电荷Q的电性和电荷量;
(2)两金属板间所加的电压.
【答案】(1)负电 (2)
【解析】(1)由几何关系知,粒子在D点速度方向与水平方向夹角为30°,进入D点时速度v==v0①
在细圆管中做与管壁无相互挤压的匀速圆周运动,故Q带负电且满足k=m②
由①②得:Q=
(2)粒子射出匀强电场时速度方向与水平方向成30°角
tan 30°=③
vy=at④
a=⑤
t=⑥
由③④⑤⑥得:U==
24.在如图甲所示的平面坐标系内,有三个不同的静电场:第一象限内有位于O点且电荷量为Q的点电荷产生的电场E1,第二象限内有水平向右的匀强电场E2,第四象限内有方向水平、大小按图乙所示规律变化的电场E3,E3以水平向右为正方向,变化周期T=.一质量为m、电荷量为+q的离子从(-x0,x0)点由静止释放,进入第一象限后恰能绕O点做圆周运动.以离子经过x轴时为计时起点,已知静电力常量为k,不计离子重力.求:
(1)离子刚进入第四象限时的速度大小;
(2)E2的大小;
(3)当t=时,离子的速度;
(4)当t=nT时,离子的坐标.
【答案】(1) (2) (3),方向与水平方向成45°角斜向右下 (4)[(n+1)x0,-2nx0]
【解析】(1)设离子刚进入第四象限的速度为v0.在第一象限内,有k=,
得v0=.
(2)在第二象限内,由动能定理得qE2x0=mv
解得E2=.
(3)离子进入第四象限后,在水平方向上,有v水平=at=×,
得v水平==v0,
v合==v0=,
方向与水平方向成45°角斜向右下.
(4)离子在第四象限中运动时,y方向上做匀速直线运动,x方向上前半个周期向右匀加速运动,后半个周期向右匀减速运动直到速度为0;每半个周期向右前进·,
每个周期前进x0,x=x0+nx0,
y=-v0nT=-2nx0
故t=nT时,离子的坐标为[(n+1)x0,-2nx0]
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人教版高二物理选修3-1单元检测题:第一章 静电场
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共100分,考试时间150分钟。
第Ⅰ卷
一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)
1.感应起电和摩擦起电都能使物体带电,关于这两种带电过程,下列说法正确的( )
A. 感应起电和摩擦起电都是电荷从物体的一部分转移到另一部分
B. 感应起电是电荷从一个物体转移到另一个物体
C. 感应起电和摩擦起电都是电荷从一个物体转移到另一个物体
D. 摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体
2.如图所示,在感应起电中,带负电小球P靠近带绝缘底座的导体M N时,M处将( )
A. 带负电
B. 带正电
C. 不带电
D. 以上答案均有可能
3.如图所示,用两根等长的绝缘细线各悬挂质量分别为mA和mB的小球,悬点为O,两小球均带正电荷,当小球由于静电力作用张开一角度时,A球悬线与竖直线夹角为α,B球悬线与竖直线夹角为β,则两小球质量之比mA∶mB为( )
A. sinβ∶sinα
B. cosα∶cosβ
C. tanβ∶tanα
D. tanα∶tanβ
4.如图所示,+Q1和﹣Q2是两个可自由移动的电荷,Q2=4Q1.现再取一个可自由移动的点电荷Q3放在Q1与Q2连接的直线上,欲使整个系统平衡,那么( )
A.Q3应为负电荷,放在Q1的左边
B.Q3应为负电荷,放在Q2的右边
C.Q3应为正电荷,放在Q1的左边
D.Q3应为正电荷,放在Q2的右边
5.如图所示的各电场中,A、B两点场强相同的是( )
A. B. C. D.
6.某区域的电场线分布如图所示,a、b是电场中的两点,则下列关于a、b两点电场强度的判断正确的是( )
A.Ea<Eb,方向相同
B.Ea<Eb,方向不同
C.Ea>Eb,方向相同
D.Ea>Eb,方向不同
7.下列说法中正确的是( )
A. 正电荷放于电势越低处,电势能越小
B. 负电荷放于电场线越密处,电势能越小
C. 正电荷由电势低处移到电势高处,电场力作正功
D. 负电荷沿电场线移动,电势能减小
8.如图是某一电场中的一簇电场线,现把一个正电荷分别放在AB两点下列说法正确的是( )
A. 此正电荷在A点受到的电场力比B点大
B. 此正电荷在A点的电势能比B点大
C. 电场中B点的电势高于A点的电势
D. 若把此正电荷从A点静止释放,它将沿电场线运动到B点
9.下列带电粒子均从静止开始在电场力作用下做加速运动,经过相同的电势差U后,哪个粒子获得的速度最大( )
A. 质子
B. 氘核
C. α粒子
D. 钠离子
10.一电量q=2×10﹣9C的正电荷,在静电场中由a点移到b点的过程中除了电场力外,其它力做功为6×10﹣5J,电荷的动能增加了8×10﹣5J,则a、b两点间的电势差Uab为( )
A. 3×104V
B. 1×104V
C. 4×104V
D. 7×104V
11.如图甲所示,Q1、Q2为两个被固定的点电荷,其中Q1带负电,a、b两点在它们连线的延长线上.现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用),粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb,其速度图象如图乙所示.以下说法中正确的是( )
A.Q2一定带负电
B.Q2的电量一定大于Q1的电量
C.b点的加速度为零,电场强度也为零
D. 整个运动过程中,粒子的电势能先减小后增大
12.如图所示,空间内有一场强为、方向竖直向下的匀强电场.一根绝缘轻质硬杆的两端分别固定着A、B两只质量均为m带电量均为+q的小球,O点是一光滑水平轴,已知AO=L,BO=2L,重力加速度为g.细杆从水平位置由静止释放,使其自由转动,当B球转到O点正下方的过程中,正确的是( )
A.B球电势能减少了2mgL
B.A、B球与杆组成的系统电势能减少了
C. 转动过程中杆对A的弹力不做功
D. 转到最低点时B球的速度为
13.如图所示,带电体Q靠近一个接地空腔正方体导体,空腔里面无电荷,达到静电平衡后,下列物理量中不等于零的是( )
A. 导体空腔内任意点的场强
B. 导体空腔内任意点的电势
C. 导体外表面的电荷量
D. 导体空腔内表面的电荷量
14.处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子,利用此原理可以进行静电除尘.如图所示,是一个用来研究静电除尘的实验装置,铝板与手摇起电机的正极相连,缝被针与手摇起电机的负极相连,在铝板和缝被针中间放置点燃的蚊香.转动手摇起电机,蚊香放出的烟雾会被电极吸附,停止转动手摇起电机,蚊香的烟雾又会袅袅上升.关于这个现象,下列说法中正确的是( )
A. 烟尘因为带正电而被吸附到缝被针上
B. 同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越小
C. 同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大
D. 同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电量不变,离铝板越近则加速度越大
15.如图所示,电源A两端的电压恒为6 V,电源B两端的电压恒为8 V,当开关S从A扳到B时,通过电流计的电荷量为1.2×10-5C,则电容器的电容约为( )
A. 2×10-5F
B. 1.5×10-6F
C. 6×10-6F
D. 8.6×10-7F
16.一个已充电的电容器,若使它的电量减少3×10-4C,则其电压减少为原来的,则( )
A. 电容器原来的带电量为9×10-4C
B. 电容器原来的带电量为4.5×10-4C
C. 电容器原来的电压为1 V
D. 电容器的电容变为原来的
17.如图,一充电后的平行板电容器的两极板相距l.在正极板附近有一质量为M、电荷量为q(q>0)的粒子;在负极板附近有另一质量为m、电荷量为-q的粒子.在电场力的作用下,两粒子同时从静止开始运动.已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距l的平面.若两粒子间相互作用力可忽略,不计重力,则M∶m为( )
A. 3∶2
B. 2∶1
C. 5∶2
D. 3∶1
18.如图甲所示,两个平行金属板P、Q竖直放置,两板间加上如图乙所示的电压,周期T=8×10-10s.t=0时,Q板比P板电势高5 V,此时在两板的正中央M点放一个电子,速度为零,电子在静电力作用下运动,使得电子的位置和速度随时间变化.假设电子始终未与两板相碰.在0<t<8×10-10s的时间内,这个电子处于M点的右侧、速度方向向左且大小逐渐减小的时间是( )
A. 0<t<2×10-10s
B. 2×10-10s<t<4×10-10s
C. 4×10-10s<t<6×10-10s
D. 6×10-10s<t<8×10-10s
19.如图甲所示,在两距离足够大的平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力),t=0时刻,A板电势高于B板电势,当两板间加上如图乙所示的交变电压后,下列图象中能正确反映电子速度v、位移x、加速度a和动能Ek四个物理量随时间变化规律的是( )
A.B.C.D.
20.如图所示,一束不同的带正电的粒子(不计重力),垂直电场线进入偏转电场,若使它们经过电场区域时偏转距离y和偏转角θ都相同,应满足( )
A. 具有相同的动能
B. 具有相同的速度
C. 具有相同的
D. 先经同一电场加速,然后再进入偏转电场
第II卷
二、非选择题(共4小题,每小题10.0分,共40分)
21.把质量m的带负电小球A,用绝缘细绳悬挂,若将带电荷量为Q的带正电球B靠近A,当两个带电小球在同一高度相距r时,绳与竖直方向成α角.试求:
(1)A球受到的绳子拉力多大?
(2)A球带电荷量是多少?
22.已知,规定离场源电荷无穷远处电势为零之后,在点电荷电场中电势φ与场源电荷电荷量Q及离点电荷的距离之间的关系为φ=k,其中k为静电力常量,k=9.0×109N·m2/C2.如图所示,某处固定一带电量为Q=+1×10-6C,可看做点电荷的带电小球,另一电荷量为q=+4×10-12C的试探电荷从电场中A点沿曲线(图中实线)运动到B点,已知A、B两点与带电小球球心之间的距离分别为rA=20 cm,rB=10 cm.求:
(1)A、B间的电势差UAB;
(2)从A到B过程中,试探电荷电势能的变化量.
23.如图所示,EF与GH间为一无场区.无场区左侧A、B为相距为d、板长为L的水平放置的平行金属板,两板上加某一电压从而在板间形成一匀强电场,其中A为正极板.无场区右侧为一点电荷Q形成的电场,点电荷的位置O为圆弧形细圆管CD的圆心,圆弧半径为R,圆心角为120°,O、C在两板间的中心线上,D位于GH上.一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子以初速度v0沿两板间的中心线射入匀强电场,粒子出匀强电场经无场区后恰能进入细圆管,并做与管壁无相互挤压的匀速圆周运动.(已知静电力常量为k,不计粒子的重力、管的粗细)求:
(1)O处点电荷Q的电性和电荷量;
(2)两金属板间所加的电压.
24.在如图甲所示的平面坐标系内,有三个不同的静电场:第一象限内有位于O点且电荷量为Q的点电荷产生的电场E1,第二象限内有水平向右的匀强电场E2,第四象限内有方向水平、大小按图乙所示规律变化的电场E3,E3以水平向右为正方向,变化周期T=.一质量为m、电荷量为+q的离子从(-x0,x0)点由静止释放,进入第一象限后恰能绕O点做圆周运动.以离子经过x轴时为计时起点,已知静电力常量为k,不计离子重力.求:
(1)离子刚进入第四象限时的速度大小;
(2)E2的大小;
(3)当t=时,离子的速度;
(4)当t=nT时,离子的坐标.