2019_2020学年高中物理第一章静电场测评（含解析）新人教版.docx

第一章 静电场测评(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。其中第15题为单选题;第68题为多选题,全部选对得6分,选不全得3分,有选错或不答的得0分)1.下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解,其中正确的是()A.根据电场强度的定义式E=Fq可知,电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比B.根据电容的定义式C=QU可知,电容器的电容与其所带电荷量成正比,与两极板间电压成反比C.根据真空中点电荷的电场强度公式E=kQr2可知,电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量无关D.根据电势差的定义式UAB=WABq可知,带电荷量为1 C的正电荷,从A点移动到B点克服电场力做功为1 J,则A、B两点间的电势差为-1 V解析电场强度E与F、q无关,由电场本身决定,A错误;电容C与Q、U无关,由电容器本身决定,B错误;E=kQr2是决定式,C错误;在电场中,克服电场力做功,电势能增大,D正确。答案D2.关于静电场,下列结论普遍成立的是()A.电场强度大的地方电势高,电场强度小的地方电势低B.电场中任意两点之间的电势差只与这两点的电场强度有关C.在正电荷或负电荷产生的静电场中,电场强度方向都指向电势降落最快的方向D.将正点电荷从电场强度为零的一点移动到电场强度为零的另一点,静电力做功为零解析电势与电场强度在量值上没有必然的关系,电场强度大的地方电势不一定高,所以A项错误;电场中任意两点之间的电势差与这两点的电场强度没有必然的关系,所以B项错误;电场强度的方向就是电势降落最快的方向,C项正确;静电力做功只与两点之间的电势差有关,所以D项错误。答案C3.如图所示,abcde是半径为r的圆的内接正五边形,当在顶点a、b、c、d、e处各固定一带电荷量为+Q的点电荷时,O点的电场强度为零;若在e处改为固定一带电荷量为-3Q的点电荷,a、b、c、d各处点电荷不变,则圆心O处的电场强度大小为(静电力常量为k)() A.4kQr2B.3kQr2C.2kQr2D.kQr2解析初始时,O点的电场强度大小为零,若取走e处的点电荷,则其余点电荷在O处产生的合电场强度大小为kQr2,方向为Oe;若在e处换上电荷量为-3Q的点电荷,则该点电荷在O处产生的电场强度大小为k3Qr2,方向也为Oe,因此叠加可得,圆心O处的电场强度大小为4kQr2,故A正确。答案A4.空间存在甲、乙两相邻的金属球,甲球带正电,乙球原来不带电,由于静电感应,两球在空间形成了如图所示稳定的静电场。实线为其电场线,虚线为其等势线,A、B两点与两球球心连线位于同一直线上,C、D两点关于直线AB对称,则()A.A点和B点的电势相同B.C点和D点的电场强度相同C.正电荷从A点移至B点,静电力做正功D.负电荷从C点沿直线CD移至D点,电势能先增加后减少解析由题图可知AB,所以正电荷从A移至B,电势减小,静电力做正功,故A错误,C正确。C、D两点电场强度方向不同,故B错误。负电荷从C点沿直线CD移至D点,电势能先减少后增加,所以D错误,故选C。答案C5.如图所示,四个质量均为m、带电荷量均为+q的微粒a、b、c、d距离地面的高度相同,以相同的水平速度被抛出,除了a微粒没有经过电场外,其他三个微粒均经过电场强度大小为E的匀强电场(mgqE),这四个微粒从被抛出到落地所用的时间分别是ta、tb、tc、td,不计空气阻力,则()A.tbtatctdB.tb=tcta=tdC.ta=tdtbtcD.tbta=tdaa=adac,又由h=12at2得tbta=tdtc,选项D正确。答案D6.如图所示,平行金属板A、B之间有加速电场,C、D之间有偏转电场,M为荧光屏。今有质子、氘核和粒子均从A板由静止开始经加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场,最后打在荧光屏上。已知质子、氘核和粒子的质量之比为124,电荷量之比为112,则下列判断正确的是()A.三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同B.三种粒子打到荧光屏上的位置相同C.加速电场的静电力对三种粒子做功之比为124D.偏转电场的静电力对三种粒子做功之比为112解析设加速电场的电压为U1,偏转电场的电压为U2,偏转极板的长度为L,板间距离为d。在加速电场中,由动能定理得qU1=12mv02,故加速电场的静电力对三种粒子做功之比等于电荷量之比,即112,故C错误。经加速电场获得的速度为v0=2qU1m,三种粒子从B板运动到荧光屏的过程,在水平方向做速度为v0的匀速直线运动,由于三种粒子的比荷不同,则v0不同,所以三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间不同,故A错误。根据y=U2L24dU1可知,y与粒子的种类、质量、电荷量无关,故三种粒子偏转距离相同,打到荧光屏上的位置相同,故B正确。偏转电场的静电力做功为W=qU2yd,则W与q成正比,三种粒子的电荷量之比为112,则偏转电场的静电力对三种粒子做功之比为112,故D正确。答案BD7.如图所示的电路中,AB是两金属板构成的平行板电容器。先将开关K闭合,等电路稳定后再将K断开,然后将B板向下平移一小段距离,并且保持两板间的某点P与A板的距离不变。则下列说法正确的是()A.电容器的电容变小B.电容器内部电场强度大小变大C.电容器内部电场强度大小不变D.P点电势升高答案ACD8.如图,一带负电荷的油滴在匀强电场中运动,其轨迹在竖直面(纸面)内,且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知()A.Q点的电势比P点高B.油滴在Q点的动能比它在P点的大C.油滴在Q点的电势能比它在P点的大D.油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小解析由于轨迹关于P点对称,根据曲线运动合力方向应指向曲线内侧,在P点合力方向竖直向上,则电场线方向竖直向下,沿电场线方向电势降低,选项A正确;根据Ep=q可知,油滴在Q点的电势能小于在P点的电势能,选项C错误;油滴所受合力竖直向上,根据动能定理可知,油滴在Q点的动能大于P点,选项B正确;油滴所受合力大小不变,加速度也始终不变,选项D错误。答案AB二、实验题(本题共2小题,共18分。把答案填在题中的横线上)9.(9分)在探究“两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关”的实验中,一同学猜想可能与两电荷的距离和电荷量有关。他选用带正电的小球A和B,A球放在可移动的绝缘座上,B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点,如图所示。实验时,先保持两球电荷量不变,使A球从远处逐渐向B球靠近,观察到两球距离越小,B球悬线的偏角越大;再保持两球的距离不变,改变小球所带的电荷量,观察到电荷量越大,B球悬线的偏角越大。实验表明:两电荷之间的相互作用力,随其距离的而增大,随其所带电荷量的而增大。此同学在探究中应用的科学方法是(选填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”)。解析由题意知,悬线夹角越大,说明受力越大,故两电荷之间的相互作用力,随其距离的减小而增大,随其所带电荷量的增大而增大。此同学在探究中应用的科学方法是控制变量法。答案减小增大控制变量法10.(9分)定性研究平行板电容器的电容与结构之间的关系的装置如图所示,平行板电容器的A板与静电计相连,B板和静电计金属壳都接地。若充电后保持电容器所带电荷量不变,试指出下列三种情况下,静电计指针的偏转角度变化情况。(均选填“变大”“变小”或“不变”)(1)正对面积减小时,静电计指针的偏转角度将。(2)板间距离增大时,静电计指针的偏转角度将。(3)插入电介质时,静电计指针的偏转角度将。解析(1)电容器所带电荷量一定,正对面积减小时,由 C=rS4kd知,电容C减小,由C=QU知,电势差U变大,故指针的偏转角度变大;(2)板间距离增大时,由C=rS4kd知,电容C减小,由C=QU知,电势差U变大,故指针的偏转角度变大;(3)插入电介质时,由C=rS4kd知,电容C变大,由C=QU知,电势差U变小,故指针的偏转角度变小。答案(1)变大(2)变大(3)变小三、解答题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)11.(10分)在电场强度为E的匀强电场中,取O点为圆心、r为半径作一圆周,在O点固定一电荷量为+Q的点电荷,a、b、c、d为相互垂直的两条直线和圆周的交点。当把一试探电荷+q放在d点恰好平衡(如图所示,不计重力),求:(1)匀强电场电场强度E的大小、方向。(2)试探电荷+q放在点c时,受力Fc的大小。(3)试探电荷+q放在点b时,受力Fb的大小、方向。解析(1)试探电荷+q放在d点时,受+Q的作用力方向竖直向上。根据平衡条件可知qE=kQqr2,匀强电场对+q的作用力方向向下,解得E=kQr2,方向竖直向下。(2)试探电荷+q放在点c时,受+Q的作用力方向向左,大小为kQqr2,受匀强电场的作用力方向向下,大小为qE=kQqr2所以+q放在点c时受力Fc=2kQqr2。(3)试探电荷+q放在点b时,受+Q的作用力方向向下,大小为kQqr2,受匀强电场的作用力方向向下,大小为qE=kQqr2所以+q放在点d时受力Fd=2kQqr2,方向竖直向下。答案(1)kQr2,方向竖直向下(2)2kQqr2(3)2kQqr2,方向竖直向下12.(12分)一个初速度为零的电子通过电压为U=4 500 V的电场加速后,从C点沿水平方向飞入电场强度为E=1.5105 V/m的匀强电场中,到达该电场中另一点D时,电子的速度方向与电场强度方向的夹角正好是120,如图所示。试求C、D两点沿电场强度方向的距离y。解析电子加速过程:由eU=12mv02得v0=2eUm电子飞入匀强电场中:在竖直方向vy=v0tan 30=at,a=eEm,解得t=1E2mU3e;C、D两点沿电场强度方向的距离y=12at2=U3E代入数据解得y=4 50031.5105 m=0.01 m。答案0.01 m13.(12分)如图所示,某空间有一竖直向下的匀强电场,电场强度E=1.0102 V/m,一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中,在金属板的正上方高度h=0.80 m的a处有一粒子源,盒内粒子以v0=2.0102 m/s的初速度向水平面以下的各个方向均匀放出质量为m=2.010-15 kg、电荷量为q=+10-12 C的带电粒子,粒子最终落在金属板b上,若不计粒子重力,求:(结果保留两位有效数字)(1)带电粒子打在金属板上时的动能。(2)从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围(所形成的面积);若使带电粒子打在金属板上的范围减小,可以通过改变哪些物理量来实现?解析(1)不计粒子重力,只