2019—2020学年人教版高中物理选修3-1:1.1静电场 单元检测试题1(解析版)

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名称 2019—2020学年人教版高中物理选修3-1:1.1静电场 单元检测试题1(解析版)
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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 2020-06-16 09:15:14

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2019—2020学年人教版选修3-1
静电场
单元检测试题1(解析版)
1.如图所示,氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速度地飘入电场线水平向右的加速电场,之后进入电场线竖直向下的匀强电场发生偏转,最后打在屏上,整个装置处于真空中,不计粒子重力及其相互作用,那么
A.偏转电场对三种粒子做功一样多
B.三种粒子打到屏上时速度一样大
C.三种粒子运动到屏上所用时间相同
D.三种粒子一定打到屏上的同一位置,
2.空间某一静电场的电势在轴上分布如图所示,轴上两点B、C点电场强度在方向上的分量分别是、,下列说法中正确的有
A.的大小大于的大小
B.的方向沿轴正方向
C.电荷在点受到的电场力在方向上的分量最大
D.负电荷沿轴从移到的过程中,电场力先做正功,后做负功
3.真空中有两个固定的带正电的点电荷,其电量Q1>Q2,点电荷q置于Q1、Q2连线上某点时,正好处于平衡,则
(
)
A.q一定是正电荷
B.q一定是负电荷
C.q离Q2比离Q1远
D.q离Q2比离Q1近
4.如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为θ.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球A,细线与斜面平行.小球A的质量为m、电量为q.小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B,两球心的高度相同、间距为d.静电力常量为k,重力加速度为g,两带电小球可视为点电荷.小球A静止在斜面上,则(  )
A.小球A与B之间库仑力的大小为
B.当时,细线上的拉力为0
C.当时,细线上的拉力为0
D.当时,斜面对小球A的支持力为0
5.如图所示,实线表示匀强电场的电场线.一个带负电荷的粒子以某一速度射入匀强电场,只在电场力作用下,运动的轨迹如图中的虚线所示,a、b为轨迹上的两点.若a点电势为φa,b点电势为φb,则(
)
A.场强方向一定向左,且电势φa<φb
B.场强方向一定向左,且电势φa>φb
C.场强方向一定向右,且电势φa>φb
D.场强方向一定向右,且电势φa<φb
6.电场中有A、B两点,A点的电势φA=30
V,B点的电势φB=10
V,一个电子由A点运动到B点的过程中,下列说法中正确的是(  )
A.电场力对电子做功20
eV,电子的电势能减少了20
eV
B.电子克服电场力做功20
eV,电子的电势能减少了20
eV
C.电场力对电子做功20
eV,电子的电势能增加了20
eV
D.电子克服电场力做功20
eV,电子的电势能增加了20
eV
7.真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q,坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2
m和0.7
m。在A点放一个带正电的试探电荷,在B点放一个带负电的试探电荷,A、B两点的试探电荷受到电场力的方向都跟x轴正方向相同,电场力的大小F跟试探电荷电量q的关系分别如图中直线a、b所示。下列说法正确的是
A.点电荷Q是正电荷
B.点电荷Q的位置坐标为0.30
m
C.B点的电场强度的大小为0.25
N/C
D.A点的电场强度的方向沿x轴负方向
8.用控制变量法,可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图).设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ.实验中,极板所带电荷量不变,若
A.保持S不变,增大d,则θ变大
B.保持S不变,增大d,则θ变小
C.保持d不变,减小S,则θ变小
D.保持d不变,减小S,则θ不变
9.如图所示,a、b、c三条虚线为电场中的等势面,等势面b的电势为零,且相邻两个等势面间的电势差相等。一个带正电的粒子(粒子重力不计)在A点时的动能为10
J,在电场力作用下从A运动到B时速度为零。当这个粒子的动能为7.5
J时,其电势能为(

A.12.5
J
B.2.5
J
C.0
D.-2.5
J
10.如图是在一个电场中a、b、c、d四点分别引入检验电荷时,测得的检验电荷的电荷量跟它所受电场力的函数关系图象,那么下列叙述正确的是(  )
A.这个电场是匀强电场
B.a、b、c、d四点的电场强度大小关系是Ed>Ea>Eb>Ec
C.a、b、c、d四点的电场强度大小关系是Ea>Eb>Ed>Ec
D.无法确定这四个点的电场强度大小关系
11.如图所示,把电量为-5×10-9C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UA=15V,B点的电势UB=10V,则此过程中电场力做的功为____J.
12.有一充电的平行板电容器,两板间电压为3
V,现使它的电荷量减少3×10-4
C,于是电容器两极板间电压降为原来的,此电容器的电容是________
μF,电容器原来的带电荷量是________
C,若电容器极板上的电荷全部放掉,电容器的电容是________
μF.
13.有一个带电荷量q=-3×10-6C的点电荷,从某电场中的A点移到B点,电荷克服静电力做6×10-4J的功,从B点移到C点,静电力对电荷做9×10-4J的功,问:
(1)AB、BC、CA间电势差各为多少?
(2)如以B点电势为零,则A、C两点的电势各为多少?电荷在A、C两点的电势能各为多少?
14.如下图所示,有一水平向左的匀强电场,场强为,一根长、与水平方向的夹角为的光滑绝缘细直杆MN固定在电场中,杆的下端M固定一个带电小球A,电荷量;另一带电小球B穿在杆上可自由滑动,电荷量,质量.现将小球B从杆的上端N静止释放,小球B开始运动.(静电力常量,取,,)求:
(1)小球B开始运动时的加速度为多大?
(2)小球B的速度最大时,与M端的距离r为多大?
15.在如图所示的匀强电场中,沿电场线方向有A、B两点,A、B两点间的距离.若一个电荷量的试探电荷在匀强电场中所受电场力的大小为求:
(1)电场强度的大小E;
(2)A、B两点间的电势差;
(3)将该试探电荷从A点移至B点的过程中,电场力所做的功W.
16.如图所示,在匀强电场中,将一电荷量为2×10-4的负电荷由A点移到B点,其电势能增加了0.2J,已知A、B两点间距离为2cm,两点连线与电场方向成角,求:
(1)电荷由A移到B的过程中,电场力所做的功WAB;
(2)A、B两点间的电势差UAB;
(3)该匀强电场的电场强度E。
参考答案
1.AD
【解析】
试题分析:带电粒子在加速电场中加速,电场力做功W=E1qd;
由动能定理可知:E1qd=mv2;
解得:;粒子在偏转电场中的时间;在偏转电场中的纵向速度
纵向位移;即位移与比荷无关,与速度无关;则可三种粒子的偏转位移相同,则偏转电场对三种粒子做功一样多;故A正确,B错误;因三粒子由同一点射入偏转电场,且偏转位移相同,故三个粒子打在屏幕上的位置一定相同;因粒子到屏上的时间与横向速度成反比;因加速后的速度大小不同,故三种粒子运动到屏上所用时间不相同;故C错误,D正确;故选AD.
考点:带电粒子在匀强电场中的运动
【名师点睛】此题考查带电粒子在电场中的偏转,要注意偏转中的运动的合成与分解的正确应用;正确列出对应的表达式,根据表达式再去分析速度、位移及电场力的功.
2.AD
【解析】
A.本题的入手点在于如何判断和的大小,由图象可知在x轴上各点的电场强度在x方向的分量不相同,如果在x方向上取极小的一段,可以把此段看做是匀强磁场,用匀强磁场的处理方法思考,从而得到结论,此方法为微元法;需要对电场力的性质和能的性质由较为全面的理解.在B点和C点附近分别取很小的一段d,由图象,B点段对应的电势差大于
C点段对应的电势差,看做匀强电场有,可见,A正确;
BD.沿电场方向电势降低,在O点左侧,的方向沿x轴负方向,在O点右侧,的方向沿x轴正方向,负电荷从B移到C的过程中,电场力先做正功,后做负功,B错误D正确.
C.由图可知,O点处图象的斜率为零,故说明该点水平方向的场强最小,故电场力在水平方向上的分量最小,C错误;
3.AD
【解析】
点电荷受力平衡说明此处合场强为零
又因为Q1>Q2,所以离Q2较近,与点电荷的电性无关.
故答案选D.
4.AC
【解析】
由题意知,根据库伦定律可求小球A与B之间库仑力的大小为,故A正确;以小球A为研究对象受力分析如图:
根据物体的平衡条件可求当mg、Fc、FN三力的合力等于零时,即时,细线上的拉力为0,所以B错误;C正确;由平衡条件知,小球A受弹力不可能为零,所以D错误.
5.A
【解析】
由曲线运动条件可知合力指向曲线的内侧,而电场强度方向应该是电场线上每一点的切线方向,所以该带电粒子所受的电场力一定向右。由于该粒子是负电荷,所以场强方向一定向左,根据沿着电场线的方向电势降低的,可判定a点的电势小于b点,即φa<φb,故A正确。
6.D
【解析】
根据电场力做功公式得电场力做功为:,即电子克服电场力做功20eV,则电子的电势能增加了20eV,故D正确,ABC错误.
7.B
【解析】
电场强度等于电荷所受电场力和该电荷电量的比值,即,方向与正电荷所受电场力方向相同,放在A、B两点的试探电荷受到的电场力方向都跟x轴的正方向相同,而正电荷所受电场力与电场强度方向相同,负电荷所受电场力与电场强度方向相反,从而知道点电荷位于A、B之间,根据点电荷场强公式分析;
【详解】
A、根据并结合图像可判断a点电场强度大于b点电场强度,离点电荷越近场强越大,所以点电荷在AB的中间靠近A的某个位置,又由于A、B两点的试探电荷受到电场力的方向都跟x轴正方向相同,所以点电荷Q是负电荷,故A错误;
BC、根据电场强度的定义式即结合图像可判断B点电场强度大小为,A点电场强度大小为,可得场源电荷到AB的距离之比,因此点电荷Q的位置坐标为0.30m,故B正确,C错误;
D、正的试探电荷受电场力方向与电场线方向相同,根据正电荷在A点受力沿x轴正方向即可判断在A点电场强度方向沿x轴正方向,故D错误;
故选B。
【点睛】
关键掌握电场强度的定义式点电荷的场强公式,以及知道电场强度的方向,与正电荷所受电场力方向相同,与负电荷所受电场力方向相反。
8.A
【解析】
AB、电容器所带电荷量Q不变,由可知不变,增大d,则变小,而由可得电容器的电压U变大,从而使得静电计的电压U变大,其指针的偏角θ变大,故A正确、B错误;
CD、同理可知保持d不变,减小S,则变小,而由可得电容器的电压U变大,使得静电计的电压U变大,其指针的偏角θ变大,故选项C、D均错误.
故选:A.
9.D
【解析】
由动能定理:
WAB=0-EK0=-10J
相邻两个等势面间的电势差相等Uab=Ubc,所以qUab=qUbc,即:
设粒子在等势面b上时的动能EKb:则
Wbc=EKc-EKb
所以:
EKb=5J
所以粒子在b处的总能量:
Eb=EKb=5J
从而可以知道粒子在电场中的总能量值为:
E=5J。
当这个粒子的动能为7.5J时有:
EP=E-EK=(5-7.5)J=-2.5J。
A.12.5
J,与结论不相符,选项A错误;
B.2.5
J,与结论不相符,选项B错误;
C.0,与结论不相符,选项C错误;
D.-2.5
J,与结论相符,选项D正确;
10.B
【解析】
匀强电场的场强大小和方向处处相同,F-q图线的斜率的绝对值等于电场强度的大小,根据斜率比较电场中a、b、c、d四点的电场强度大小.
【详解】
由公式F=qE知F-q图象斜率的绝对值表示电场强度的大小,d图线斜率的绝对值最大,所以d点的电场强度最大,c图线斜率的绝对值最小,电场强度的最小.所以四点场强的大小关系是Ed>Ea>Eb>Ec.该电场不是匀强电场.故B正确,ACD错误.故选B.
【点睛】
解决本题的关键是掌握电场强度的定义式
E=F/q,同时注意明确图象斜率的物理意义即可分析电场强度的大小.
11.增大
-2.5×10-8
【解析】
试题分析:把负电荷从电场中的A点移到B点,电场力做负功,其电势能增大;因为UAB=5V,则
考点:电场力的功与电势差的关系
【名师点睛】此题关键是掌握电场力功与电势差的关系;知道电场力做正功电势能减小,克服电场力做功,电势能增加.
12.150
4.5×10-4
150
【解析】
[1]平行板电容器的电荷量减少,电压降低,则

[2]电容器原来的带电荷量

[3]电容反映电容器本身的特性,电容器极板上的电荷全部放掉,电容器的电容不变,仍为.
【点睛】
对于电容器的电容,表征电容器容纳电荷的本领大小,与其电量、电压无关.求电容可用.
13.(1)
UAB=200
V;UBC=-300
V;UCA=100
V;
(2)
φA=200
V;φC=300
V;EpA=-6×10-4
J;EpC=-9×10-4
J
【解析】
电荷由A移向B克服静电力做功即静电力做负功,WAB=-6×10-4
J
UAB=
V=200
V
UBC=
V=-300
V
UCA=UCB+UBA=-UBC+(-UAB)=300
V-200
V=100
V.
(2)若φB=0,由
UAB=φA-φB
得φA=UAB=200
V

UBC=φB-φC

φC=φB-UBC=0-(-300)
V=300
V
电荷在A点的电势能
EpA=qφA=-3×10-6×200
J=-6×10-4
J
电荷在C点的电势能
EpC=qφC=-3×10-6×300
J=-9×10-4
J.
14.(1)
a=3.2
m/s2.
(2)
r=0.9
m
【解析】
试题分析:(1)开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力和电场力,沿杆方向运动,由牛顿第二定律得
mgsin
θ--qEcos
θ=ma

解得:a=gsin
θ--②
代入数据解得:
a=3.2
m/s2.

(2)小球B速度最大时合力为零,即
mgsin
θ--qEcos
θ=0

解得:r=⑤
代入数据解得:r=0.9
m
考点:本题考查受力分析、牛顿第二定律等,意在考查学生分析综合能力.
15.(1)1.5
×
104
N/C(2)3.0
×
103
V(3)6.0×
10-5
J
【解析】
试题分析:(1)由题意知,匀强电场的电场强度;(2);(3)根据电场力做功的公式可求:将该点电荷从A点移至B点的过程中,电场力所做的功W=6×10-5J
考点:本题考查电场强度、电势差及电场力做功.
16.(1)-0.2J(2)1000V(3)1×105V/m
【解析】
(1)因负电荷由A移到B的过程中,负电荷的电势能增加了△E=0.2J,所以这个过程中电场力对负电荷所做的功

(2)A、B两点间的电势差

(3)匀强电场的电场强度

试卷第4页,总4页