高中物理教科版1本册总复习总复习学业分层测评5

学业分层测评(五)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．正常情况下空气是不导电的，但是如果空气中的电场很强，空气也可以被击穿，空气被击穿时会看到电火花或闪电．若观察到某次闪电的火花长约100m，且已知空气的击穿场强为3×106V/m，那么发生此次闪电的电势差约为()【导学号：33410035】A．3×108VB．3×106VC．3×104V D．3×10－5V【解析】将空气中的电场视为匀强电场，由U＝Ed，可得U＝3×108V，A正确．【答案】A2．如图1­5­12所示是匀强电场中的一组等势面，每两个相邻等势面的距离是25cm，由此可确定电场强度的方向及大小为()图1­5­12A．竖直向下，E＝N/CB．水平向右，E＝N/CC．水平向左，E＝40N/CD．水平向右，E＝40V/m【解析】题图为一组等差等势面，电场方向垂直等势面且指向电势低的方向，故场强方向水平向右，E＝eq\f(U,d)＝eq\f(10V,m)＝40V/m.【答案】D3．(2023·商丘高二检测)如图1­5­13所示，匀强电场场强为1×103N/C，ab＝dc＝4cm，bc＝ad＝3cm，则下述计算结果正确的是()【导学号：33410036】图1­5­13A．ab之间的电势差为4000VB．ac之间的电势差为50VC．将q＝－5×10－3C的点电荷沿矩形路径abcdaD．将q＝－5×10－3C的点电荷沿abc或adc从a移动到c电场力做功都是－【解析】Uab＝E·ab＝1×103×V＝40V，A错；Uac＝Uab＝40V，B错；将电荷移动一周，电势差为零，电场力做功为零，故C对；Wac＝qUac＝(－5×10－3)×40J＝－J，D错．【答案】C4．(多选)如图1­5­14所示，实线为电场线，虚线为等势面，且AB＝BC，电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、φB、φC，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系中正确的有()图1­5­14A．φA＞φB＞φC B．EC＞EB＞EAC．UAB＜UBC D．UAB＝UBC【解析】沿电场线方向电势逐渐降低，A正确；电场线密处电场强度大，B正确；AB处的场强小于BC处的场强，且AB＝BC，故C正确，D错误．【答案】ABC5．(多选)如图1­5­15所示，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连．若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子()【导学号：33410037】图1­5­15A．所受重力与电场力平衡B．电势能逐渐增加C．动能逐渐增加D．做匀变速直线运动【解析】对带电粒子受力分析如图所示，F合≠0，则A错误．由图可知电场力与重力的合力与v0应反向，F合对粒子做负功，其中mg不做功，Eq做负功，故粒子动能减少，电势能增加，故B正确，C错误．F合恒定且F合与v0方向相反，粒子做匀减速运动，D项正确．【答案】BD6．如图1­5­16所示，有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿②轨迹落到B板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为()图1­5­16A．U1∶U2＝1∶8B．U1∶U2＝1∶4C．U1∶U2＝1∶2D．U1∶U2＝1∶1【解析】由y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(Uq,2md)·eq\f(l2,v\o\al(2,0))得：U＝eq\f(2mv\o\al(2,0)dy,ql2)，所以U∝eq\f(y,l2)，可知A项正确．【答案】A7．如图1­5­17所示是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压U1加速后垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是h，两平行板间的距离为d，电势差为U2，板长为L.为了提高示波管的灵敏度(每单位电压引起的偏转量eq\f(h,U2))，可采用的方法是()【导学号：33410038】图1­5­17A．增大两板间的电势差U2B．尽可能使板长L短些C．尽可能使板间距离d小一些D．使加速电压U1升【解析】电子经电压U1加速有：eU1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，①电子经过偏转电场的过程有：L＝v0t，②h＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(eU2,2md)t2＝eq\f(U2L2,4dU1)，③由①②③可得eq\f(h,U2)＝eq\f(L2,4dU1).因此要提高灵敏度，若只改变其中的一个量，可采取的办法为增大L、减小d，或减小U1，所以本题的正确选项为C.【答案】C8.一束质量为m、电荷量为q的带电粒子以平行于两极板的速度v0进入匀强电场．如图1­5­18所示．如果两极板间电压为U，两极板间的距离为d，板长为L.设粒子束不会击中极板，则粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量为多少？(粒子的重力忽略不计)图1­5­18【解析】水平方向粒子做匀速运动，则运动时间t＝eq\f(L,v0)①竖直方向粒子做匀加速运动，则侧移量y＝eq\f(1,2)at2②且a＝eq\f(qU,dm)③由①②③得y＝eq\f(qUL2,2mdv\o\al(2,0))则电场力做功W＝qE·y＝q·eq\f(U,d)·eq\f(qUL2,2mdv\o\al(2,0))＝eq\f(q2U2L2,2md2v\o\al(2,0))由动能定理得电势能减少了eq\f(q2U2L2,2md2v\o\al(2,0)).【答案】减少了eq\f(q2U2L2,2md2v\o\al(2,0))[能力提升]9．(多选)如图1­5­19所示的同心圆(虚线)是电场中的一簇等势线，一个电子只在电场力作用下沿着直线由A向C运动时的速度越来越小，B为线段AC的中点，则有()【导学号：33410039】图1­5­19A．电子沿AC运动时受到的电场力越来越小B．电子沿AC运动时它具有的电势能越来越大C．电势φA>φB>φCD．电势差UAB＝UBC【解析】由题给的等势线为同心圆可知场源为位于圆心处的点电荷，越靠近点电荷，电场强度越大，所以电子沿AC运动时受到的电场力越来越大，选项A错；由电子只在电场力作用下由A向C运动时速度越来越小，可知电场力做负功，电子势能越来越大，选项B正确；电子所受电场力方向沿CA方向，即电场方向沿AC方向，场源点电荷为负电荷，A、B、C三点电势A点最高，C点最低，选项C正确；由A到C电场增强，因为B为AC中点．根据U＝Ed定性分析可以得出UAB<UBC，故D错误．【答案】BC10.(多选)M、N是真空中的两块平行金属板，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子恰好能达到N板，如果要使这个带电粒子到达M、N板间距的eq\f(1,2)后返回，下列措施中能满足要求的是(不计带电粒子的重力)()图1­5­20A．使初速度减为原来的eq\f(1,2)B．使M、N间电压加倍C．使M、N间电压提高到原来的4倍D．使初速度和M、N间电压都减为原来的eq\f(1,2)【解析】由题意知，带电粒子在电场中做减速运动；在粒子恰好能到达N板时，由动能定理可得－qU＝－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0).要使粒子到达两极板中间后返回，设此时两极板间电压为U1，粒子的初速度为v1，则由动能定理可得－qeq\f(U1,2)＝－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，联立两方程解得eq\f(U1,2U)＝eq\f(v\o\al(2,1),v\o\al(2,0)).可见，选项B、D均符合等式的要求，本题的答案为B、D项．【答案】BD11．如图1­5­21所示的电场，等势面是一簇互相平行的竖直平面，间隔均为d，各面电势已在图中标出，现有一质量为m的带电小球以速度v0，方向与水平方向成45°角斜向上射入电场，要使小球做直线运动．问：图1­5­21(1)小球应带何种电荷？电荷量是多少？(2)在入射方向上小球最大位移量是多少？(电场足够大)【导学号：33410040】【解析】(1)如图甲所示，电场线水平向左，由题意知，只有小球受到向左的电场力，电场力和重力的合力才有可能与初速度的方向在一条直线上，所以小球带正电．由图乙可知，Eq＝mg，又E＝eq\f(U,d)，所以：q＝eq\f(mgd,U).甲乙(2)由图乙可知，F合＝eq\r(mg2＋Eq2)＝eq\r(2)mg由动能定理得：－F合·xm＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)所以：xm＝eq\f(\r(2)v\o\al(2,0),4g).【答案】(1)正电荷eq\f(mgd,U)(2)eq\f(\r(2)v\o\al(2,0),4g)12．如图1­5­22所示，长L＝0.4m的两平行金属板A、B竖直放置，相距d＝0.02m，两板间接入的恒定电压为182V，B板接正极，一电子质量m＝×10－31kg，电荷量e＝×10－19C，以v0＝4×107m/s的速度紧靠图1­5­22【解析】设电子能射出极板，则t＝eq\f(L,v0)＝eq\f,4×107)s＝10－8s，水平方向加速度a