2011年高考物理 第九章电场综合检测 新人教版

用心 爱心 专心1 第九章第九章 电场综合检测电场综合检测 一 选择题 本题共 12 小题 共 48 分 在每小题给出的四个选项中 有的只有一个选 项正确 有的有多个选项正确 全部选对的得 4 分 选对但不全的得 2 分 有选错的得 0 分 1 2008 广东文科基础 图是点电荷 Q 周围的电场线 以下判 断正确的是 A Q 是正电荷 A 点的电场强度大于 B 点的电场强度 B Q 是正电荷 A 点的电场强度小于 B 点的电场强度 C Q 是负电荷 A 点的电场强度大于 B 点的电场强度 D Q 是负电荷 A 点的电场强度小于 B 点的电场强度 解析 由电场线的方向知 Q 是正电荷 由点电荷的场强 公式 E k知 A 点的电场强度大于 B 点的电场强度 故选 A Q r2 答案 A 2 如图所示 虚线是等量异种点电荷所形成的电场中每隔一定电势差所描绘的等势线 其中 B 和 C 关于两电荷的连线对称 现用外力将一个正试探电荷沿着图中实线所示的轨迹 按照箭头所指方向从 A 缓慢移动到 F 在此过程中该外力所做正功最多的区间是 A A B B C D C D E D E F 解析 由等量异种电荷电场的分布特点可知 A 和 D 是等势点 B 和 C 也是等势点 正试探电荷从 A 到 B 的过程 电场力做正功 所以外力 F 做负功 从 C D 电场力做负功 则 外力 F 做正功 D E 的过程中 电场力做正功 所以外力 F 做负功 E F 的过程中 电场力 做负功 则外力 F 做正功 从图中要以看出 C D 之间的电势差要大于 E F 的电势差 所 以外力所做正功最多的区间是 C D 答案 B 3 2009 高考海南卷 一平行板电容器两板板间距为 d 极板面积为 S 电容为 0S d 其中 0是常量 对此电容器充电后断开电源 当增加两板间距时 电容器极板间 A 电场强度不变 电势差变大 B 电场强度不变 电势差不变 C 电场强度减小 电势差不变 D 电场强度减小 电势差减小 解析 本题考查平行板电容器的电容 电压和电量的关系 以及匀强电场中电场强 度与电压的关系 意在考查考生对匀强电场中有关量的关系以及应用这些关系解决具体问题 的能力 由题可知电容器充电后断开电源 故电容器的带电量保持不变 当增大两极板间的距 离时 由 C 可知 电容器的电容变小 由 U 可知电压变大 又由 E 可得 0S d Q C U d E 所以电场强度不变 A 正确 U d Q Cd Q 0S d d Q 0S 用心 爱心 专心2 答案 A 4 2009 高考山东理综 如图所示 在 x 轴上关于原点 O 对称的两点固定放置等量异种 点电荷 Q 和 Q x 轴上的 P 点位于 Q 的右侧 下列判断正确的是 A 在 x 轴上还有一点与 P 点电场强度相同 B 在 x 轴上还有两点与 P 点电场强度相同 C 若将一试探电荷 q 从 P 点移至 O 点 电势能增大 D 若将一试探电荷 q 从 P 点移至 O 点 电势能减小 解析 本题主要考查等量异种电荷形成的电场和电场力做功与电势能的变化 意在 考查考生受力分析和运用数学知识处理物理问题的能力 由点电荷产生的场强公式 E 和 kQ r2 场强叠加知识得 若 Q 与 O 点的距离为 x P 点与 Q 的距离为 a 则可得 P 点场强为 EP 方向水平向左 根据对称性特点知 A 正确 B 错 根据等量异种电荷形成的电 kQ a2 kQ 2x a 2 场特点知 O 点电势为零 而 P 点电势小于零 故将 q 从 P 点移至 O 点 电场力做负功 其 电势能一定增大 答案 AC 5 一负电荷从电场中 A 点静止释放 只受电场力作用 沿电场线运动到 B 点 它运动 的 v t 图象如图 甲 所示 则两点 A B 所在区域的电场线分布情况可能是图 乙 中的 解析 从图 甲 可以看出负电荷在运动的过程中是变加速运动 a 不断变大 因此所 受到的电场力也不断变大 且和电荷运动方向相同 电场强度也不断变大 故选项 C 正确 答案 C 6 如图所示 三条虚线表示某电场中的三个等势面 其电势分 别为 1 10V 2 20V 3 30V 一个带电粒子只受电场力作用 按图中实线轨迹从 A 点运动到 B 点 则 A 粒子带负电 B 粒子在 A 点的速度大于在 B 点的速度 C 粒子在 A 点的加速度大于在 B 点的加速度 D 粒子在 A 点的电势能大于在 B 点的电势能 解析 电场线方向总是垂直于等势面 且由高电势指向低电 势 即电场线指向左侧 物体在做曲线运动时所受的合力指向曲线弯曲的内侧 由带电粒子的 运动轨迹可看出它所受到的电场力向右 即粒子带负电 A 选项对 粒子从 A 运动到 B 时 逆 着电场线方向运动 电场力做正功 粒子的动能增加 电势能减小 所以 D 选项对 B 选项错 A 点的电场线比 B 点的密 则粒子在 A 点所受到电场力大于在 B 点所受到的电场力 即粒子在 A 点的加速度大于在 B 点的加速度 用心 爱心 专心3 C 选项对 答案 ACD 7 如图所示 竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘 两个带有同种电荷的小球 A B 分 别处于竖直墙面和水平地面 且处于同一竖直平面内 若用图示方向的水平推力 F 作用于 小球 B 则两球静止于图示位置 如果将小球 B 向左推动少许 并待两球重新达到平衡时 则两个小球的受力情况与原来相比 A 推力 F 将增大 B 竖直墙面对小球 A 的弹力减小 C 地面对小球 B 的弹力一定不变 D 两个小球之间的距离增大 解析 将 A B 视为整体进行受力分析 在竖直方向只受重 力和地面对整体的支持力 FN 也是对 B 的支持力 FN 将 B 向左推动 少许后 竖直方向受力不变 所以 FN mA mB g 为一定值 C 正 确 然后对 B 进行受力分析如图 由平衡条件可知 FN mBg F斥 cos 向左推 B 减小 所以 F斥减小 由 F斥 k得 A B 间距 qAqB r2 离 r 增大 D 正确 而 F F斥sin 减小 F斥减小 所以推力 F 减小 故 A 错 将 A B 视为整体时 F FNA 所以墙面对小球 A 的弹力 FNA减小 B 正确 故选项 BCD 正确 答案 BCD 8 2010 南昌调研 有一绝缘长木板放在光滑水平面上 质量为 m 电荷量为 q 的物块 沿长木板表面以一定的初速度自左向右滑动 由于有方向竖直向下的匀强电场 物块滑至长 木板右端时相对木板静止 现仅将电场方向改为竖直向上 物块滑至板中央就相对静止 则 A 物块带正电荷 B 物块带负电荷 C 匀强电场的场强大小为 mg 3q D 匀强电场的场强大小为 mg q 解析 考查力电综合 长木板与物块系统动量守恒 设物块的初速度为 v1 长木板 长为 L 根据动量守恒定律可知两种情况下系统最终以相同的末速度 v2匀速运动 故动能变 化相同 对第一种情况由系统的功能关系有 f1L Ek 同理对第二种情况有 0 5f2L Ek 联立可得 2f1 f2 故第一种情况下电场向下 物块带负电 B 正确 由 f1 mg Eq f2 mg Eq 解得电场强度 E C 正确 mg 3q 答案 BC 9 2010 湖北重点中学联考 如图所示 A 为带电量为 Q 的圆形金属薄板 图中 A 板为 侧视图 B 为质量为 m 电荷量大小为 q 的带负电小球 用绝缘丝线悬挂于 O 点 小球由 于电场力而静止在过金属板中心且垂直于金属板的直线上距板为 r 的位置 悬线与竖直方向 的夹角为 关于小球所在位置处的场强 下列说法中正确的是 A 小球所在位置处场强大小为 kQ r2 方向水平向右 B 小球所在位置处场强大小为 kQ r2 方向水平向左 C 小球所在位置处场强大小为 mgtan q 方向水平向左 D 小球所在位置处场强大小为 mgtan q 方向水平向右 解析 因为带电圆形金属板不能看作点电荷 所以不能根据点 电荷场强公式计算小球所在位置的场强 A B 错误 小球在重力 电场 用心 爱心 专心4 力和绳子拉力作用下平衡 根据平衡条件可求得小球所受电场力 F mgtan 根据场强的定 义可知小球所在位置的场强 E 方向与带负电小球所受电场力方向相反 即水平向 mgtan q 左 C 正确 答案 C 10 2009 江西九所重点中学联考 如图所示 质量分别是 m1 m2 电荷量分别为 q1 q2的两个带电小球 分别用长为 l 的绝缘细线悬挂于同一点 已知 q1 q2 m1 m2 两 球静止平衡时的图可能是 解析 如图所示 做两球的受力分析示意图 根据牛顿 第三定律 两球之间的库仑力相等 由相似三角形原理有 F m1g 即 m1gL1 m2gL2 FL 因 m1 m2 故 L1 L2 D 正 L1 L F m2g L2 L 确 答案 D 11 2009 北京东城区质检 如图所示 带正电的电荷固定于 Q 点 电子在库仑力作用 下沿顺时针方向做以 Q 点为焦点的椭圆运动 O 为椭圆的中心 M P N 为椭圆上的三点 M 和 N 分别是轨道上离 Q 点最近和最远的点 则电子在运动的过程中 A 在 M 点的速率最小 B 在 N 点的电势能最小 C 在 P 点受到的库仑力方向指向 O 点 D 椭圆上 N 点的电势最低 解析 考查静电场中的电势 电势能及库仑定律 本题可将电子绕正电荷运动等效 为卫星绕地球运动 在 M 点为近地点 动能最大 势能最小 在 N 点为远地点 动能量小 势 能最大 故 A B 均错误 D 正确 根据库仑定律可知电子在 P 点受到的库仑力指向 Q C 错 误 答案 D 12 2009 湖北八校联考 如图所示 匀强电场中三点 A B C 是一个三角形的三个顶 点 ABC CAB 30 BC 2m 已知电场线平行于 ABC 所在的平面 一个带电荷 3 量 q 2 10 6C 的点电荷由 A 移到 B 的过程中 电势能增加 1 2 10 5J 由 B 移到 C 的 过程中电场力做功 6 10 6J 下列说法正确的是 A B C 两点的电势差 UBC 3V B A 点的电势低于 B 点的电势 C 负电荷由 C 移动 A 的过程中 电势能增加 D 该电场的场强为 1V m 解析 负电荷由 B 运动到 C 的过程中电场力做功 6 10 6J 根据 W qU 得 U 3V 即 C 点电势比 B 点高 3V A 错误 负电荷从 A 点运动到 B 点的过程中电荷的电势 能增加 则一定是由高电势的点运动到低电势的点 根 用心 爱心 专心5 据 E W qU 得 A 点电势比 B 点高 6V B 错误 设 B 点电势为 UB 则 UA UB 6 UC UB 3 负电荷从 C 点运动到 A 点的过程电势升高 电势能降低 C 错误 由 于匀强电场中同一条直线上线段的长度与电势差成正比 如图 可找到 AB 连线上电势等于 C 点的点 电场的方向应平行于 AB 故根据几何关系求得 AB 长度为 6m 代入 E 得场强 U d 为 1V m D 正确 答案 D 二 实验题 本题共 2 小题 共 18 分 13 用 描迹法画出电场中平面上的等势线 的实验装置如图所示 1 在图中 a b c d e 五个基准点中 电势最高的点是 点 2 若连接电流表的两表笔分别接触图中 d 和 f 两点 f 与 d 连线和 A 与 B 连线垂直 时表 针反偏 电流从红表笔流进时 表针正偏 则连接电流表的红表笔接在 点 要使 表针仍指在零刻线 应将接触 f 点的表笔向 填 左 或 右 移动 答案 1 a 2 d 右 14 在 用描迹法画出电场中平面上的等势线 的实验中 先 在平板上依次铺好白纸 复写纸和导电纸 将电源 开关和电极 A B 按照图所示连接好 将灵敏电流计的两个接线柱分别和两个 探针相连接 并判断出灵敏电流计的指针偏转方向与电流方向间的 关系是 当电流由正接线柱流入电流计时 电流计的指针向右偏 转 在电极 A B 的连线上等距离地取 a b c d e5 个基准点 闭合开关 S 后 用一个探针接触某一基准点 另一探针在导电纸上 缓慢移动 直到电流计示数为零 则此时另一个探针所在位置与基准点等电势 由此可以找 到一系列的等势点 进而描绘出过该基准点的等势线 1 若在图中连接灵敏电流计正接线柱的探针接触 a 点 连接灵敏电流计负接线柱的探 针接触 b 点时 灵敏电流计的指针向左偏转 则可以判断电极 A 接在电源的 极 上 填 正 或 负 2 若灵敏电流计的两个探针分别接触 a 点和 b 点 灵敏电流计的示数为 I1 若灵敏电 流计的两个探针分别接触 b 点与 c 点 灵敏电流计的示数为 I2 则 I1和 I2相比较 有 I1 I2 填 大于 小于 或 等于 解析 1 由于电流从电流计正接线柱流入时 电流计指针向右偏 而现在是电流计 指针向左偏 说明电流是从负接线柱流入电流计的 故 b 点电势高于 a 点 所以电极 A 与电 源负极相连 2 由于 a b 和 b c 是等间距 而电流场是非匀强场 且靠近两电极处的场强要大 故 a b 间的电势差大于 b c 间的电势差 所以 I1大于 I2 答案 1 负 2 大于 三 计算题 本题共包括 4 小题 共 54 分 解答时应写出必要的文字说明 方程式和重 要演算步骤 只写出最后答案不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值和单位 15 如图所示 电荷量为 e 质量为 m 的电子从 A 点沿与 电场线垂直的方向进入匀强电场 初速度为 v0 当它通过电场 B 点时 速度与场强方向成 150 角 不计电子的重力 求 A B 两 点间的电势差 解析 电子进入匀强电场后在电场力作用下做匀变速曲 线运动 根据运动的分解可知 电子在垂直于场强方向上做 匀速直线运动 将 B 点的速度分解 如图 用心 爱心 专心6 v 2v0 v0 cos60 电子从 A 运动到 B 由动能定理得 eUAB mv2 mv 1 2 1 22 0 UAB 1 2m 2v0 2 1 2mv2 0 e 3mv2 0 2e 答案 3mv2 0 2e 16 如图所示 BC 是半径为 R 的 圆弧形的光滑且绝缘的轨道 位于竖直平面内 其 1 4 下端与水平绝缘轨道平滑连接 整个轨道处在水平向左的匀强电场中 电场强度为 E 现有 一质量为 m 带正电 q 的小滑块 可视为质点 从 C 点由静止释放 滑到水平轨道上的 A 点 时速度减为零 若已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为 求 1 滑块通过 B 点时的速度大小 2 滑块经过圆弧轨道的 B 点时 所受轨道支持力的大小 3 水平轨道上 A B 两点之间的距离 解析 1 小滑块从 C 到 B 的过程中 只有重力和电场力对它做功 设滑块经过圆弧 轨道 B 点时的速度为 vB 根据动能定理有 mgR qER mv 0 1 22 B 解得 vB 2 mg qE R m 2 根据牛顿运动定律有 FNB mg m解得 FNB 3mg 2Eq v2 B R 3 小滑块在 AB 轨道上运动时 所受摩擦力为 Ff mg 小滑块从 C 经 B 到 A 的过程中 重力做正功 电场力和摩擦力做负功 设小滑块在水平轨道上运动的距离 即 A B 两点之间 的距离 为 L 则根据动能定理有 mgR qE R L mgL 0 解出 L mgR qER mg qE 答案 见解析 17 如图所示 在水平桌面上有两个静止的物块 A 和 B 均可视为质点 质量均为 m 0 2kg 桌子处于方向斜向右上方与水平方向成 45 角 电场强度 E 10N C 的匀强电 2 场中 物块 A 带正电 电荷量 q 0 1C A 与桌面的动摩擦因数 0 2 物块 B 是绝缘体 不带电 桌面离地面的高度 h 5m 开始时 A B 相距 L 2m B 在桌子的边缘 在电场 力作用下 A 开始向右运动 并与 B 发生碰撞 碰撞中无能量损失 A B 间无电荷转移 求 用心 爱心 专心7 1 A 经过多长时间与 B 相碰 2 A B 落点之间的水平距离 解析 1 选取 A 为研究对象 其受力情况如图所 示 根据牛顿第二定律 Eqcos45 Ff maA A 物体在竖直方向受力平衡 FN Eqsin45 mg Ff FN 设 A 经过时间 t 与 B 发生碰撞 由运动学公式有 L aAt2 1 2 由 式得 t 1s 2 A 与 B 碰撞前一瞬间 A 的速度 vA aAt 碰撞过程中动量与能量均守恒 设碰后 A B 的速度分别为 v A v B mvA mv A mv B mv mv mv 1 22 A 1 22 A 1 22 B 由 式得 v A 0 v B 4m s 碰后 B 做平抛运动 其水平位移 sB v BtB tB 2h g 碰后 A 在空中的受力情况如图所示 A 在竖直方向做匀加速直线运动 设加速度为 aAy 在水平方向做匀加速直线运动 设加速度为 aAx aAy mg Eqsin45 m aAx Eqcos45 m A 的水平位移 sA aAxt 1 22 A h aAyt 1 22 A s sB sA 由以上各式得 s 1m 每个式子 1 分 评析 此题情景新 过