人教版高中物理选修31第一章学业质量标准检测（原卷版）

20172018学年人教版高中物理选修31：第一章学业质量标准检测一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1.冬天当我们脱毛线衫时，静电经常会跟你开个小玩笑。下列一些相关的说法中正确的是()A.在脱衣过程中，内外衣间摩擦起电，内衣和外衣所带的电荷是同种电荷B.在脱衣过程中，有时会听到“啪”的声音，这是由于内外衣服上电荷放电引起的C.如果内外两件衣服可看作电容器的两极，并且在将外衣脱下的某个过程中两衣间电量一定，随着两衣间距离的增大，两衣间电容变小，则两衣间的电势差也将变小D.脱衣时如果人体带上了电，当手触摸金属门把时，一定会有电流通过金属门把流入大地，从而造成对人体轻微的电击2.两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示。c是两负电荷连线的中点，d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则下列说法错误的是()学,科,网...学,科,网...学,科,网...A.a点的电场强度比b点的大B.a点的电势比b点的高C.c点的电场强度比d点的大D.c点的电势比d点的低3.地球表面附近某区域存在大小为150N/C、方向竖直向下的电场。一质量为1.00×10－4kg、带电量为－1.00×10－7C的小球从静止释放，在电场区域内下落10.0m。对此过程，该小球的电势能和动能的改变量分别为(重力加速度大小取9.80m/s2，忽略空气阻力)()A.－1.50×10－4J和9.95×10－3JB.1.50×10－4J和9.95×10－3JC.－1.50×10－4J和9.65×10－3JD.1.50×10－4J和9.65×10－3J4.如图所示，在粗糙绝缘水平面上固定两个等量同种电荷P、Q，在PQ连线上的M点由静止释放一带电滑块，则滑块会由静止开始一直向右运动到PQ连线上的另一点N而停下，则滑块由M到N的过程中，以下说法正确的是()A.滑块受到的电场力一定是先减小后增大B.滑块的电势能一直减小C.滑块的动能与电势能之和可能保持不变D.PM间距一定小于QN间距5.水平放置的平行金属板A、B连接一恒定电压，两个质量相等的电荷M和N同时分别从极板A的边缘和两极板的正中间沿水平方向进入板间电场，两电荷恰好在板间某点相遇，如图所示。若不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用，则下列说法正确的是()A.电荷M的比荷大于电荷N的比荷B.两电荷在电场中运动的加速度相等C.从两电荷进入电场到两电荷相遇，电场力对电荷M做的功等于电场力对电荷N做的功D.电荷M进入电场的初速度大小与电荷N进入电场的初速度大小一定相同6.真空中相距为3a的两个点电荷M、N分别固定于x轴上x1=0和x2=3a的两点上，在它们连线上各点场强随x变化关系如图所示，以下判断中正确的是()A.x=a点的电势高于x=2a点的电势B.点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为41C.点电荷M、N一定为异种电荷D.x=2a处的电势一定为零7.如图所示，四组静电实验中，能使左边的验电器的金箔张开的是()A.B.C.D.8.如图所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相等，实线为一个带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点。下列说法中正确的是()A.三个等势面中，等势面c的电势最低B.带电质点一定是从Q点向P点运动C.带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时大D.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小9.如图所示，离地H高处有一个质量为m、带电量为＋q的物体处于电场强度随时间变化规律为(E0、k均为大于零的常数，电场水平向左为正方向)的电场中，物体与竖直绝缘墙壁间的动摩擦因数为μ，已知μqE0<mg。t=0时，物体从墙上静止释放，若物体所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当物体下滑后脱离墙面，此时速度大小为，物体最终落在地面上。则下列关于物体的运动说法正确的是()A.当物体沿墙壁下滑时，物体先加速再做匀速直线运动B.物体从脱离墙壁到落地之前的运动轨迹是一段直线C.物体克服摩擦力所做的功D.物体与墙壁脱离的时刻为10.如图所示，A、B为两块水平放置的金属板，通过闭合的开关S分别与电源两极相连，两极中央各有一个小孔a和b，在a孔正上方某处放一带电质点由静止开始下落，若不计空气阻力，该质点到达b孔时速度恰为零，然后返回。现要使带电质点能穿过b孔，则可行的方法是()A.保持S闭合，将A板适当上移B.保持S闭合，将B板适当下移C.先断开S，再将A板适当下移D.先断开S，再将B板适当上移二、填空题(共2小题，共14分。把答案直接填在横线上)11.空气中的负氧离子对于人的健康极为有益。人工产生负氧离子的方法最常见的是电晕放电法。如图所示一排针状负极和环形正极之间加上直流高压电，电压达5000V左右，使空气发生电离，从而产生负氧离子。在负极后面加上小风扇，将大量负氧离子排出，使空气清新化。针状负极与环形正极间距离为5mm，且视为匀强电场，则电场强度为__________V/m，电场对负氧离子的作用力为_________N。12.密立根油滴实验首先测出了元电荷的数值，其实验装置如图所示，油滴从喷雾器喷出，以某一速度进入水平放置的平行板之间。今有一带负电的油滴，不加电场时，油滴由于受到重力作用加速下落，速率变大，受到的空气阻力也变大，因此油滴很快会以一恒定速率v1匀速下落。若两板间加一电压，使板间形成向下的电场E，油滴下落的终极速率为v2。已知运动中油滴受到的阻力可由斯托克斯公式f=6πηrv计算(其中r为油滴半径，η为空气粘滞系数)。实验时测出r、v1、v2，E、η为已知，则（1）油滴的带电量__________。（2）经多次测量得到许多油滴的Q测量值如下表(单位10－19C)分析这些数据可知__________。三、论述·计算题(共4小题，共46分。解答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)13.质量均为m的两个可视为质点的小球A、B，分别被长为L的绝缘细线悬挂在同一点O，给A、B分别带上一定量的正电荷，并用水平向右的外力作用在A球上，平衡以后，悬挂A球的细线竖直，悬挂B球的细线向右偏60°角，如图所示。若A球的带电量为q，则：（1）B球的带电量为多少；（2）水平外力多大。14.如图所示，固定于同一条竖直线上的A、B是两个等量异种电荷的点电荷，电荷量分别为＋Q和－Q，A、B间距离为2d，MN是竖直放置的光滑绝缘细杆，另有一个穿过细杆的带电小球P，其质量为m、电荷量为＋q(可视为点电荷，不影响电场分布)。现将小球P从与点电荷A等高的C处由静止开始释放，小球P向下运动到距C点距离为d的O点时，速度为v。已知MN与AB之间的距离为d，静电力常量为k，重力加速度为g。求：（1）C、O间的电势差；（2）O点的场强大小与方向。15.如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两极板不带电，上极板接地，它的极板长L，两板间距离d，有一束相同的带电微粒以相同的初速度先后从两极板中央平行极板射入，由于重力作用微粒能落到下极板上，微粒所带电荷立即转移到下极板且均匀分布在下极板上。设前一微粒落到下极板上时后一微粒才能开始射入两极板间。已知微粒质量为m=2×10－6kg、电荷量q=1×10－8C，电容器电容为C=1μF，取g=10m/s2。（1）为使第一个微粒恰能落在下极板的中点到紧靠边缘的B点之内，求微粒入射初速度v0的取值范围；（2）若带电微粒以第（1）问中初速度v0最小值入射，则最多能有多少个带电微粒落到下极板上？16.如图所示区域Ⅰ、Ⅱ分别存在着匀强电场E1、E2。已知区域Ⅰ宽L，区域Ⅱ足够宽，E1=10kV/m且与水平成45°角斜向右上方，E2=2kV/m方向水平向左。绝缘薄板B长l质量mB置于光滑水平面上，其左端与区域Ⅰ的左边界平齐。带电量为q=＋1.6×10－3C质量mA的带电体A可视为质点，与木板间的动摩擦因数μ，置于木板的最左端由静止释放。(g=10m/s2)求：（1）带电体A进入区域Ⅱ时的速度？（2）木板B的最终速度？20172018学年人教版高中物理选修31：第一章学业质量标准检测一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1.冬天当我们脱毛线衫时，静电经常会跟你开个小玩笑。下列一些相关的说法中正确的是()A.在脱衣过程中，内外衣间摩擦起电，内衣和外衣所带的电荷是同种电荷B.在脱衣过程中，有时会听到“啪”的声音，这是由于内外衣服上电荷放电引起的C.如果内外两件衣服可看作电容器的两极，并且在将外衣脱下的某个过程中两衣间电量一定，随着两衣间距离的增大，两衣间电容变小，则两衣间的电势差也将变小D.脱衣时如果人体带上了电，当手触摸金属门把时，一定会有电流通过金属门把流入大地，从而造成对人体轻微的电击【答案】B【解析】摩擦起电使相互摩擦的两个物体带上等量异种电荷，A错误；脱衣过程中，有时会听到“啪”的声音，这是由于内衣和外衣所带的电荷是异种电荷，内外衣服靠近的过程中电荷放电引起的，B正确；若将内外衣视为电容器，可以认为摩擦起电后电荷量不变，当距离增大的过程中，电容变小，电势差增大，C错误；当人因脱衣服时带上电，与金属门把接近时会使空气电离而放电，D错误．2.两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示。c是两负电荷连线的中点，d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则下列说法错误的是()A.a点的电场强度比b点的大B.a点的电势比b点的高C.c点的电场强度比d点的大D.c点的电势比d点的低【答案】B【解析】试题分析：由图看出，a点处电场线比b点处电场线密，则a点的场强大于b点的场强，故A正确．电场线从正电荷到负电荷，沿着电场线电势降低，所以b点的电势比a点的高，所以B错误；负电荷在c点的合场强为零，c点只有正电荷产生的电场强度，在d正电荷产生的场强向上，两个负电荷产生的场强向下，合场强是它们的差值，所以c点的电场强度比d点的大，所以C正确；正电荷到c点的平均场强大于正电荷到d点的平均场强，根据U=Ed可知，正电荷到c点电势降低的多，所以c点的电势比d点的低，所以D正确；故选B.考点：【名师点睛】本题考查了电场线、场强与电势的关系等；首先要掌握电场线所反映出的物理意义：电场线的疏密表示电场强度的大小，顺着电场线的方向电势逐渐降低，知道等量异种电荷连线的垂直平分线是一个等势面．3.地球表面附近某区域存在大小为150N/C、方向竖直向下的电场。一质量为1.00×10－4kg、带电量为－1.00×10－7C的小球从静止释放，在电场区域内下落10.0m。对此过程，该小球的电势能和动能的改变量分别为(重力加速度大小取9.80m/s2，忽略空气阻力)()A.－1.50×10－4J和9.95×10－3JB.1.50×10－4J和9.95×10－3JC.－1.50×10－4J和9.65×10－3JD.1.50×10－4J和9.65×10－3J【答案】D【解析】试题分析：根据功能关系可知，小球的电势能的改变量由电场力做的功决定，有：ΔEp=WE=qEh＝（1.00×107）×150×10.0J=1.50×104J，故选项A、C错误；小球动能的改变量由总功决定，有：ΔEk=mgh＋WE=mgh＋qEh=1.00×104×9.80×10.0J＋（1.00×107）×150×10.0J=9.65×103J，故选项C错误；选项D正确。考点：本题主要考查了功能关系的应用问题，属于中档题。4.如图所示，在粗糙绝缘水平面上固定两个等量同种电荷P、Q，在PQ连线上的M点由静止释放一带电滑块，则滑块会由静止开始一直向右运动到PQ连线上的另一点N而停下，则滑块由M到N的过程中，以下说法正确的是()A.滑块受到的电场力一定是先减小后增大B.滑块的电势能一直减小C.滑块的动能与电势能之和可能保持不变D.PM间距一定小于QN间距【答案】D学+科+网...学+科+网...学+科+网...学+科+网...5.水平放置的平行金属板A、B连接一恒定电压，两个质量相等的电荷M和N同时分别从极板A的边缘和两极板的正中间沿水平方向进入板间电场，两电荷恰好在板间某点相遇，如图所示。若不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用，则下列说法正确的是()A.电荷M的比荷大于电荷N的比荷B.两电荷在电场中运动的加速度相等C.从两电荷进入电场到两电荷相遇，电场力对电荷M做的功等于电场力对电荷N做的功D.电荷M进入电场的初速度大小与电荷N进入电场的初速度大小一定相同【答案】A【解析】若两板间电压为U，间距为d，长为L。则由题意：①②，由①式分析得vM、vN不一定相同，D错误；由②式分析得：，A正确，由进一步分析可得两个电荷的加速度，电场力对电荷所做的功，BC错误．6.真空中相距为3a的两个点电荷M、N分别固定于x轴上x1=0和x2=3a的两点上，在它们连线上各点场强随x变化关系如图所示，以下判断中正确的是()A.x=a点的电势高于x=2a点的电势B.点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为41C.点电荷M、N一定为异种电荷D.x=2a处的电势一定为零【答案】B【解析】由于不知道M、N的所带电荷的性质，故需要讨论，若都带正电荷，则0～2a场强的方向向右，而沿电场线方向电势降低，故x=a点的电势高于x=2a点的电势；若都带负电荷，则0～2a场强的方向向左，故x=a点的电势低于x=2a点的电势，A错误；M在2a处产生的场强，而N在2a处产生的场强，由于2a处场强为0，故，所以，B正确；由于M、N之间的场强的方向相反，故点电荷M、N一定为同种电荷，C错误；由于电势是一个相对性的概念，即零电势的选择是任意的，人为的，故x=2a处的电势可以为零，也可以不为零，D错误．7.如图所示，四组静电实验中，能使左边的验电器的金箔张开的是()A.B.C.D.【答案】AC【解析】处于静电平衡状态下的导体所带的电荷都分布在导体的外表面，故AC正确B错误；由于静电屏蔽的作用，验电器不受外电场的影响，故金箔是闭合的，D错误．8.如图所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相等，实线为一个带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点。下列说法中正确的是()A.三个等势面中，等势面c的电势最低B.带电质点一定是从Q点向P点运动C.带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时大D.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小【答案】ACD考点：电场线【名师点睛】解决这类带电粒子在电场中运动的思路是：根据运动轨迹判断出所受电场力方向，然后进一步判断电势、电场强度、电势能、动能等物理量的变化。9.如图所示，离地H高处有一个质量为m、带电量为＋q的物体处于电场强度随时间变化规律为(E0、k均为大于零的常数，电场水平向左为正方向)的电场中，物体与竖直绝缘墙壁间的动摩擦因数为μ，已知μqE0<mg。t=0时，物体从墙上静止释放，若物体所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当物体下滑后脱离墙面，此时速度大小为，物体最终落在地面上。则下列关于物体的运动说法正确的是()A.当物体沿墙壁下滑时，物体先加速再做匀速直线运动B.物体从脱离墙壁到落地之前的运动轨迹是一段直线C.物体克服摩擦力所做的功D.物体与墙壁脱离的时刻为【答案】CD【解析】试题分析：根据动能定理，抓住电场力在沿墙面下滑的过程中不做功，求出物体克服摩擦力做功的大小，抓住电场强度的变化规律，结合电场力为零时，物体脱离墙面求出运动的时间．根据牛顿第二定律通过加速度的变化判断物体的运动规律，根据合力与速度的方向确定物体的运动轨迹．竖直方向上有，随着电场强度E的减小，加速度a逐渐增大，当E=0时，加速度增大到重力加速度g，此后物块脱离墙面，A错误；物体脱离墙面时的速度向下，之后所受合外力与初速度不在同一条直线上，所以运动轨迹为曲线．故B错误；物体从开始运动到脱离墙面电场力一直不做功，由动能定理得，，C正确；当物体与墙面脱离时电场强度为零，所以E=E0kt=0，解得时间．故D正确．10.如图所示，A、B为两块水平放置的金属板，通过闭合的开关S分别与电源两极相连，两极中央各有一个小孔a和b，在a孔正上方某处放一带电质点由静止开始下落，若不计空气阻力，该质点到达b孔时速度恰为零，然后返回。现要使带电质点能穿过b孔，则可行的方法是()A.保持S闭合，将A板适当上移B.保持S闭合，将B板适当下移C.先断开S，再将A板适当下移D.先断开S，再将B板适当上移【答案】BC【解析】试题分析：由题质点到达b孔时速度恰为零，根据动能定理列式．若保持S闭合时，将A板适当上移，重力做功和电场做功没有变化，质点恰好到达b孔速度为零，不能穿过b孔；将B板适当下移，重力做功大于电场力做功，质点到达b孔的速度大于零，能穿过b孔．若断开S时，将A板或B板适当移动，根据动能定理分析研究．设质点距离A板的高度h，A、B两板原来的距离为d，电压为U．质点的电量为q．由题质点到达b孔时速度恰为零，根据动能定理得．若保持S闭合，将A板适当上移，设质点到达b时速度为v，由动能定理得，说明质点到达b孔时速度恰为零，然后返回，不能穿过b孔，A错误；若保持S闭合，将B板适当下移距离，由动能定理得，则v＞0，质点能穿过b孔，B正确；若断开S时，将A板适当下移，板间电场强度不变，设A板下移距离为，质点进入电场的深度为d′时速度为零．由动能定理得，又由原来情况有．比较两式得，，说明质点点能穿出b孔，故C正确；若断开S，再将B板适当上移，根据动能定理：，因U的减小，则d′＜d，可知，那么质点没到达b孔时速度减为零，故不能穿过b孔，D错误．二、填空题(共2小题，共14分。把答案直接填在横线上)11.空气中的负氧离子对于人的健康极为有益。人工产生负氧离子的方法最常见的是电晕放电法。如图所示一排针状负极和环形正极之间加上直流高压电，电压达5000V左右，使空气发生电离，从而产生负氧离子。在负极后面加上小风扇，将大量负氧离子排出，使空气清新化。针状负极与环形正极间距离为5mm，且视为匀强电场，则电场强度为__________V/m，电场对负氧离子的作用力为_________N。【答案】(1).1×106V/m(2).3.2×10－13N【解析】因为可视为匀强电场，所以，电场对负氧离子的作用为。12.密立根油滴实验首先测出了元电荷的数值，其实验装置如图所示，油滴从喷雾器喷出，以某一速度进入水平放置的平行板之间。今有一带负电的油滴，不加电场时，油滴由于受到重力作用加速下落，速率变大，受到的空气阻力也变大，因此油滴很快会以一恒定速率v1匀速下落。若两板间加一电压，使板间形成向下的电场E，油滴下落的终极速率为v2。已知运动中油滴受到的阻力可由斯托克斯公式f=6πηrv计算(其中r为油滴半径，η为空气粘滞系数)。实验时测出r、v1、v2，E、η为已知，则（1）油滴的带电量__________。（2）经多次测量得到许多油滴的Q测量值如下表(单位10－19C)分析这些数据可知__________。【答案】(1).(2).电荷的最小电量即元电荷为1.6×10－19C【解析】（1）没有加电压时，达到有加上电压后，受到向上的阻力和电场力，有解以上两式得到油滴电量（2）在误差范围内，可以认为油滴的带电量总是1.6×10－19C的整数倍，故电荷的最小电量即元电荷为1.6×10－19C。三、论述·计算题(共4小题，共46分。解答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)13.质量均为m的两个可视为质点的小球A、B，分别被长为L的绝缘细线悬挂在同一点O，给A、B分别带上一定量的正电荷，并用水平向右的外力作用在A球上，平衡以后，悬挂A球的细线竖直，悬挂B球的细线向右偏60°角，如图所示。若A球的带电量为q，则：（1）B球的带电量为多少；（2）水平外力多大。【答案】（1）（2）【解析】解：（1）当系统平衡以后，B球受到如图所示的三个力：重力mg、细线的拉力F1、库仑斥力F．由合力为零，由平衡条件得：Fcos30°﹣F1cos30°=02Fsin30°﹣mg=0由库仑定律：联立上述三式，可得B球的带电量（2）A球受到如图所示的四个力作用合力为零．得FT=F′•cos30°而F′=F=所以，A球受到的水平推力FT=mgcos30°=答：（1）B球的带量为量；（2）水平外力为=．【考点】共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用；库仑定律．【专题】共点力作用下物体平衡专题．【分析】（1）对B球研究，分析受力情况，作出力图，由平衡条件求出库仑力，再由库仑定律求解B球的带量．（2）对A球研究，分析受力情况，作出力图，由平衡条件求出水平外力．【点评】本题是简单的力平衡问题，考查选择研究对象，处理平衡问题的基本能力，采用的是隔离法．14.如图所示，固定于同一条竖直线上的A、B是两个等量异种电荷的点电荷，电荷量分别为＋Q和－Q，A、B间距离为2d，MN是竖直放置的光滑绝缘细杆，另有一个穿过细杆的带电小球P，其质量为m、电荷量为＋q(可视为点电荷，不影响电场分布)。现将小球P从与点电荷A等高的C处由静止开始释放，小球P向下运动到距C点距离为d的O点时，速度为v。已知MN与AB之间的距离为d，静电力常量为k，重力加速度为g。求：（1）C、O间的电势差；（2）O点的场强大小与方向。【答案】（1）（2），方向竖直向下【解析】（1）小球p由C点运用到O点时，由动能定理可得，．解得．（2）小球p经过O点的受力分析图如图所示．由库仑定律得电场力．O点的场强，方向竖直向下．15.如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两极板不带电，上极板接地，它的极板长L，两板间距离d，有一束相同的带电微粒以相同的初速度先后从两极板中央平行极板射入，由于重力作