高中物理粤教版1第三章磁场 章末综合测评

章末综合测评(一)电场一、选择题(本题共10小题，每小题6分．在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．(2023·江苏高考)静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载，《春秋纬·考异邮》中有“玳瑁吸衣若”之说，但下列不属于静电现象的是()A．梳过头发的塑料梳子吸起纸屑B．带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引C．小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流D．从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉【解析】用塑料梳子梳头发时相互摩擦，塑料梳子会带上电荷吸引纸屑，选项A属于静电现象；带电小球移至不带电金属球附近，由于静电感应，金属小球在靠近带电小球一端会感应出与带电小球异号的电荷，两者相互吸引，选项B属于静电现象；小线圈接近通电线圈过程中，由于电磁感应现象，小线圈中产生感应电流，选项C不属于静电现象；从干燥的地毯上走过，由于摩擦生电，当手碰到金属把手时瞬时产生较大电流，人有被电击的感觉，选项D属于静电现象．【答案】C2．下列关于静电场的说法正确的是()A．在点电荷形成的电场中没有场强相等的两点，但有电势相等的两点B．正电荷只在电场力作用下，一定从高电势向低电势运动C．场强为零处，电势一定为零；电势为零处，场强一定为零D．初速为零的正电荷在电场力作用下一定沿电场线运动【解析】考查电场基本性质，几种典型场空间分布．场强是矢量，A对；若正电荷具有初速度，只在电场力作用下，不一定从高电势点向低电势点运动，B错；电势具有相对性，零电势点是可任意选取的，故C错；初速为零的正电荷若在电场线不为直线的电场中，只在电场力作用下，其将不沿电场线运动，故D错．【答案】A3．一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是()A．C和U均增大 B．C增大，U减小C．C减小，U增大 D．C和U均减小【解析】由平行板电容器电容决定式C＝eq\f(εS,4πkd)知，当插入电介质后，ε变大，则在S、d不变的情况下C增大；由电容定义式C＝eq\f(Q,U)得U＝eq\f(Q,C)，又电荷量Q不变，故两极板间的电势差U减小，选项B正确．【答案】B4．(2023·全国卷Ⅱ)如图1，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电．整个系统置于方向水平的匀强电场中．已知静电力常量为k.若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为()图1\f(\r(3)kq,3l2) \f(\r(3)kq,l2)\f(3kq,l2) \f(2\r(3)kq,l2)【解析】各小球都在力的作用下处于静止状态，分别对各小球受力分析，列平衡方程可求解．以c球为研究对象，除受另外a、b两个小球的库仑力外还受匀强电场的静电力，如图所示，c球处于平衡状态，据共点力平衡条件可知F静＝2keq\f(qqc,l2)cos30°，F静＝Eqc，解得E＝eq\f(\r(3)kq,l2)，选项B正确．【答案】B5．如图2所示为电场中的一条电场线，电场线上等距离分布M、N、P三个点，其中N点的电势为零，将一负电荷从M点移动到P点，电场力做负功，以下判断正确的是()图2A．负电荷在P点受到的电场力一定小于在M点受到的电场力B．M点的电势一定小于零C．正电荷从P点移到M点，电场力一定做负功D．负电荷在P点的电势能小于零【解析】仅由一条电场线无法确定P、M两点的电场强弱，A错误．负电荷从M点至P点，电场力做负功，则电场线方向向右，正电荷从P点移到M点，电场力一定做负功，C正确；又沿电场线电势降低，N点电势为零，则M点电势为正，P点电势为负，负电荷在P点的电势能一定大于零，B、D错误．【答案】C6．如图3所示，从炽热的金属丝漂出的电子(速度可视为零)，经加速电场加速后从两极板中间垂直射入偏转电场．电子的重力不计．在满足电子能射出偏转电场的条件下．下述四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是()图3A．仅将偏转电场极性对调B．仅增大偏转电极间的距离C．仅增大偏转电极间的电压D．仅减小偏转电极间的电压【解析】设加速电场电压为U0，偏转电压为U，极板长度为L，间距为d，电子加速过程中，由U0q＝eq\f(mv\o\al(2,0),2)，得v0＝eq\r(\f(2U0q,m))，电子进入极板后做类平抛运动，时间t＝eq\f(L,v0)，a＝eq\f(Uq,dm)，vy＝at，tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(UL,2U0d)，由此可判断C正确．【答案】C7．如图4所示，一束α粒子沿中心轴射入两平行金属板之间的匀强电场中后，分成三束a、b、c，则()【导学号：30800015】图4A．初速度va＜vb＜vcB．板内运动时间ta＝tb＞tcC．动能变化量ΔEka＝ΔEkb>ΔEkcD．动能变化量ΔEka＞ΔEkb＞ΔEkc【解析】粒子做平抛运动，竖直方向上加速度相同．竖直方向上y＝eq\f(1,2)at2，整理得ta＝tb＞tc，a的水平位移小于b的水平位移，va＜vb，b、c水平位移相等，又tb＞tc，所以vb＜vc；根据动能定理ΔE＝W＝qEy，动能变化量ΔEka＝ΔEkb＞ΔEkc.【答案】AC8.图5中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷．一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点．则该粒子()图5A．带负电B．在c点受力最大C．在b点的电势能大于在c点的电势能D．由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化【解析】由带电粒子进入正点电荷形成的电场中的运动轨迹可以看出两者相互排斥，故带电粒子带正电，选项A错误；根据库仑定律F＝keq\f(q1q2,r2)可知，a、b、c三点中，在a点时受力最大，选项B错误；带电粒子从b点到c点的过程中，电场力做正功，电势能减小，故在b点的电势能大于在c点的电势能，选项C正确；由于虚线为等间距的同心圆，故Uab＞Ubc，所以Wab＞Wbc，根据动能定理，带电粒子由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化，选项D正确．【答案】CD9.图6中虚线是某电场的一组等势面，相邻等势面间的电势差相等．两个带电粒子从P点沿等势面的切线方向射入电场，粒子仅受电场力作用，运动轨迹如实线所示，a、b是实线与虚线的交点．下列说法正确的是()图6A．两粒子的电性相反B．a点的场强小于b点的场强C．a点的电势高于b点的电势D．与P点相比两个粒子的电势能均增加【解析】由于粒子仅受电场力的作用，据轨迹弯曲方向可知两粒子受到的电场力方向相反，故两粒子电性相反，A正确；b点的等势面较密集，故b点的场强大，B正确；由于两粒子各自的电性不确定，电场的方向未知，故无法判断电势的高低，C错误；电场力对两粒子均做正功，故电势能均减小，D错．【答案】AB10．(2023·山东高考)如图7甲，两水平金属板间距为d，板间电场强度的变化规律如图乙所示．t＝0时刻，质量为m的带电微粒以初速度v0沿中线射入两板间，0～eq\f(T,3)时间内微粒匀速运动，T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出．微粒运动过程中未与金属板接触，重力加速度的大小为g.关于微粒在0～T时间内运动的描述，正确的是()甲乙图7A．末速度大小为eq\r(2)v0B．末速度沿水平方向C．重力势能减少了eq\f(1,2)mgdD．克服电场力做功为mgd【解析】0～eq\f(T,3)时间内微粒匀速运动，有mg＝qE0.把微粒的运动分解，水平方向：做速度为v0的匀速直线运动；竖直方向：eq\f(T,3)～eq\f(2T,3)时间内，只受重力，做自由落体运动，eq\f(2T,3)时刻，v1y＝geq\f(T,3)；eq\f(2T,3)～T时间内，a＝eq\f(2qE0－mg,m)＝g，做匀减速直线运动，T时刻，v2y＝v1y－a·eq\f(T,3)＝0，所以末速度v＝v0，方向沿水平方向，选项A错误、B正确．重力势能的减少量ΔEp＝mg·eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)mgd，所以选项C正确．根据动能定理：eq\f(1,2)mgd－W克电＝0，得W克电＝eq\f(1,2)mgd，所以选项D错误．【答案】BC二、非选择题(本题共3小题，共40分，按题目要求作答)11．(10分)一个带电量q＝－3×10－6C的点电荷，从某电场的A点移到B点，电荷克服电场力做6×10－4(1)点电荷的电势能如何变化？变化了多少？(2)A、B两点的电势差多大？(3)若把一个带电量为q＝1×10－6C的电荷由A移到B【解析】(1)电荷克服电场力做6×10－4J的功，电场力做负功，电势能增加增加6×10－4J；(2)A、B两点的电势差：UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(－6×10－4,－3×10－6)V＝200V(3)电场力做功：W′AB＝qUAB＝1×10－6×200J＝2×10－4J.【答案】(1)增加6×10－4J(2)200V(3)2×10－4J12．(15分)如图8所示，质量为m＝5×10－8kg的带电粒子以v0＝2m/s的速度从水平放置的平行金属板A、B中央飞入电场，已知板长L＝10cm，板间距离d＝2cm，当A、B间加电压UAB＝103V时，带电粒子恰好沿直线穿过电场(设此时A板电势高)，取g＝10m/s2图8(1)带电粒子的电性和所带电荷量；(2)A、B间所加电压在什么范围内带电粒子能从板间飞出？【解析】(1)当UAB＝103V时，粒子做直线运动有qeq\f(U,d)＝mg解得q＝eq\f(mgd,U)＝10－11C，带负电．(2)当电压UAB比较大时，qE>mg，粒子向上偏，由牛顿第二定律得eq\f(qU1,d)－mg＝ma1当刚好能从上板边缘飞出时，有y＝eq\f(1,2)a2t2＝eq\f(1,2)a1(eq\f(L,v0))2＝eq\f(d,2)解得U1＝1800V当电压UAB比较小时，qE<mg，粒子向下偏，由牛顿第二定律得mg－eq\f(qU2,d)＝ma2设刚好能从下板边缘飞出，有y＝eq\f(1,2)a2t2＝eq\f(d,2)解得U2＝200V则要使粒子能从板间飞出，A、B间所加电压的范围为：200V≤UAB≤1800V【答案】(1)带负电10－11C(2)200V≤UAB≤1800V13．(15分)(2023·全国卷Ⅱ)如图9，匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道，轨道平面与电场方向平行．a、b为轨道直径的两端，该直径与电场方向平行．一电荷量为q(q>0)的质点沿轨道内侧运动，经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和Nb.不计重力，求电场强度的大小E、质点经过a点和b点时的动能．图9【解析】小球在光滑轨道上做圆周运动，在a、b两点时，静电力和轨道的作用力的合力提供向心力，由b到a只有电场力做功，利用动能定理，可求解E及a、b两点的动能．质点所受电场力的大小为F＝qE①设质点质量为m，经过a点和b点时的速度大小分别为va和vb，由牛顿第二定律有F＋Na＝meq\f(v\o\al(2,a),r)②Nb－F＝meq\f(v\o\al(