备战期末届高三上学期期末模拟练习《静电场》含答案.docx
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备战期末届高三上学期期末模拟练习《静电场》含答案
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2020届高三上学期期末模拟练习《静电场》
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共100分
一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)
1.如图,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ,一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等,则
A.直线a位于某一等势面内,φM>φQ
B.直线c位于某一等势面内,φM>φN
C.若电子有M点运动到Q点,电场力做正功
D.若电子有P点运动至Q点,电场力做负功
2.质量为m的带电小球射入匀强电场后,以方向竖直向上、大小为2g的加速度向下运动,在小球下落h的过程中( )
A.小球的重力势能减少了2mgh
B.小球的动能减少了2mgh
C.电场力做负功2mgh
D.小球的电势能增加了2mgh
3.如图所示,一带电粒子(不计重力)以速度v垂直于场强方向沿上板边缘射入匀强电场,刚好贴下边缘飞出,已知产生场强的金属板长为L,如果带电粒子的速度为2v时,当它的竖直位移等于板间距离d时,它的水平射程x为( )
A.1.5L
B.2L
C.2.5L
D.3L
4.如图是一个点电荷电场中的等势面的一部分,下列说法中正确的是( )
A.A点的场强一定大于B点的场强
B.A点的场强可能等于B点的场强
C.A点的电势一定高于B点的电势
D.A点的电势一定低于B点的电势
5.如图所示,实线是一个电场中的电场线,虚线是一个负检验电荷在这个电场中的轨迹,若电荷是从a处运动到b处,以下判断正确的是( )
A.电荷从a到b加速度减小
B.b处电势能较大
C.b处电势较高
D.电荷在b处速度大
6.关于电场强度的定义式
,下列说法中正确的是()
A.E和F成正比,F越大E越大
B.E和q成反比,q越大E越小
C.E的大小是由F和q的大小共同决定的
D.E的方向与+q受力F的方向相同
7.如图所示,在竖直面内有一以O点为圆心的圆,AB、CD分别为这个圆沿竖直和水平方向的直径,该圆处于静电场中.将带负电荷的小球从O点以相同的动能分别沿竖直平面向不同方向射出,小球会沿圆所在平面运动并经过圆周上不同的点.已知小球从O点分别到A、B两点的过程中电场力对它做的功相同,小球到达D点时的电势能最大.若小球只受重力和电场力的作用,则下列说法中正确的是( )
A.此电场可能是位于C点的正点电荷形成的
B.小球到达B点时的动能等于到达点A时的动能
C.小球到达B点时的机械能与它在圆周上其他各点相比最小
D.小球到达A点时的电势能和重力势能之和与它在圆周上其他各点相比最小
8.如图所示,在矩形ABCD的AD边和BC边的中点M和N处各放一个点电荷,它们带等量异种电荷.E、F分别是AB边和CD边的中点,P、Q两点在MN的连线上,且MP=QN,则电场强度和电势都相同的两点是( )
A.E和F
B.P和Q
C.A和B
D.C和D
9.物理是一门精确的学科,但在某些问题未得到证实之前,通常可以通过猜想、类比等知识迁移来判断结论是否正确.现有一外径为R2、内径为R1的球壳,球壳单位体积带电荷量为ρ=
,在r>R2的范围时,可以将其看为一个点电荷在空间激发的电场,即电场强度为E=k
,下面对于该球壳在空间中产生的电场强度说法正确的是( )
A.在r<R1的范围内,其场强一定为零
B.当r>R2时,根据题目已知信息,电场强度应为E=k
C.当r>R2时,根据题目已知信息,电场强度应为E=k
D.在r<R1的范围内,其场强不可能为零
10.如图所示是电容式话筒的示意图,它是利用电容制作的传感器,话筒的振动膜前面有薄薄的金属层,膜后距离膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极,在两极间加一个电压U,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使电容发生变化,使声音信号被话筒转化为电信号,其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的( )
A.介质变化
B.正对面积变化
C.距离变化
D.电压变化
二、多选题(共5小题,每小题6.0分,共30分)
11.(多选)如图所示,一质量为m、电荷量为q的小球在电场强度为E、区域足够大的匀强电场中,以初速度v0沿ON在竖直面内做匀变速直线运动.ON与水平面的夹角为30°,且mg=Eq,则( )
A.电场方向竖直向上
B.小球运动的加速度大小为
g
C.小球上升的最大高度为
D.小球返回原位置所用时间为
12.(多选)如图所示,两对金属板A、B和C、D分别竖直和水平放置,A、B接在电路中,C、D板间电压为U.A板上O处发出的电子经加速后,水平射人C、D板间,电子最终都能打在屏光屏M上.关于电子的运动,下列说法正确的是( )
A.S闭合,只向右移动滑片P,P越靠近b端,电子打在M上的位置越高
B.S闭合,只改变A、B板间的距离,改变前后,电子由O至M经历的时间相同
C.S闭合,只改变A、B板间的距离,改变前后,电子到达M前瞬间的动能相同
D.S闭合后再断开,只向左平移B,B越靠近A板,电子打在M上的位置越高
13.(多选)一带电粒子从电场中的A点运动到B点,轨迹如图中虚线所示,电场线如图中实线所示,不计粒子所受重力,则( )
A.粒子带正电荷
B.粒子加速度逐渐减小
C.粒子在A点的速度大于在B点的速度
D.粒子的初速度不为零
14.(多选)如图所示,在真空中固定两个等量异种点电荷+Q和-Q,图中O点为两点电荷的连线中点,P点为连线上靠近-Q的一点,MN为过O点的一条线段,且M点与N点关于O点对称.则下列说法正确的是( )
A.M、N两点的电势相同
B.M、N两点的电场强度相同
C.将带正电的试探电荷从M点沿直线移到N点的过程中,电荷的电势能先增大后减小
D.只将-Q移到P点,其他点在空间的位置不变,则O点的电场强度变大
15.(多选)下列说法中正确的是( )
A.电势差和电势一样,是相对量,与参考零点的选择有关
B.电势差是一个标量,但是有正值和负值之分
C.由于静电力做功跟电荷移动的路径无关,所以电势差也跟移动电荷的路径无关,只跟这两点的位置有关
D.A、B两点的电势差是恒定的,不随零势面的不同而改变,所以UAB=UBA
三、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分)
16.如图所示,一个电子(质量为m)电荷量大小为e,以初速度v0沿着匀强电场的电场线方向飞入匀强电场,已知匀强电场的场强大小为E,不计重力,求:
(1)电子进入电场的最大距离.
(2)电子进入电场最大距离的一半时的动能.
17.如图所示,在场强为E的水平匀强电场中,一根长为l的绝缘杆,两端分别固定着带有电荷量+q和-q的小球(大小不计).现让绝缘杆绕中点O逆时针转动α角,求转动中带电小球克服电场力所做的功.
18.如图所示为一组未知方向的匀强电场的电场线,将1×10-6C的负电荷由A点沿水平线移至B点,电场力做了2×10-6J的功,A、B间的距离为2cm.问:
(1)匀强电场场强多大?
方向如何?
(2)A、B两点间的电势差多大?
若B点电势为1V,A点电势为多少?
答案
1.【答案】B
【解析】电子带负电荷,从M到N和P做功相等,说明电势差相等,即N和P的电势相等,匀强电场中等势线为平行的直线,所以NP和MQ分别是两条等势线,从M到N,电场力对负电荷做负功,说明MQ为高电势,NP为低电势.所以直线c位于某一等势线内,且φM>φN,选项A错,B对.电子从M点运动到Q点,初末位置电势相等,电场力不做功,选项C错.电子作为负电荷从P到Q即从低电势到高电势,电场力做正功,电势能减少,选项D错.
2.【答案】B
【解析】带电小球受到向上的静电力和向下的重力,据牛顿第二定律F合=F电-mg=2mg,得F电=3mg.在下落过程中静电力做功W电=-3mgh,重力做功WG=mgh,总功W=W电+WG=-2mgh,根据做功与势能变化关系可判断:
小球重力势能减少了mgh,电势能增加了3mgh;根据动能定理,小球的动能减小了2mgh,综上所述只有B项正确.
3.【答案】C
【解析】带电粒子的初速度为v时,由类平抛运动的规律得:
d=
at2=
a(
)2
带电粒子的初速度变为2v,粒子离开电场时偏转的距离为y,速度的偏向角为φ.
则得:
y=
at′2=
a(
)2
由以上两式得:
y=
d
根据推论可知,粒子离开电场时速度的反向延长线交于上板的中点.则根据几何知识有
tanφ=
=
,又tanφ=
解得:
x=2.5L.故选C.
4.【答案】A
【解析】从等势面的疏密可知电场强度的强弱,所以A点的场强一定大于B点的场强.故A正确,B错误;由于不知点电荷的电性,所以电势的高低无法确定,因此,A点的电势可能低于B点的电势,也可能高低于B点的电势,故C、D错误.
5.【答案】B
【解析】电场线密的地方电场的强度大,电场线疏的地方电场的强度小,所以电荷从a到b加速度增大,所以A错误;
由图可知,离子受到的电场力的方向向下,所以从a到b的过程中,电场力做负功,电势能增加,所以b处电势能大,所以B正确;
根据粒子的运动的轨迹可以知道,负电荷受到的电场力的方向向下,所以电场线的方向向上,所以a点的电势大于b点的电势,所以C错误;
由B的分析可知,电场力做负功,电势能增加,速度减小,所以电荷在b处速度小,所以D错误.
6.【答案】D
【解析】电场强度的定义式
,采用比值法定义,适用于任何电场场强的计算,电场强度反映电场本身的特性,由电场本身决定,与试探电荷无关,E的方向与正试探电荷所受的电场力方向相同,与负试探电荷所受的电场力方向相反,D正确.
7.【答案】A
【解析】AB两点的电势相等,对于负电荷电势能大的地方的电势小,故D点的电势最低;说明了该区域内的电场可能具有一定的对称性,若是正电荷的电场,正电荷在OC的连线上或延长线上;若是负电荷,负电荷在OD上,或OD的延长线上.故A正确;AB两点的电势相等,物体在A点的重力势能要大于物体在B点的重力势能,小球在A点的动能小于在B点的动能,故B错误.AB两点处于CD之间,小球在AB两点的电势能也介于CD之间,不是最大,也不是最小,故C错误;小球从O点分别到A、B两点的过程中电场力对它做的功相同,说明AB两点的电势相等,物体在A点的重力势能要大于物体在B点的重力势能,故D错误.
8.【答案】A
【解析】由等量异种点电荷形成的电场特点知E、F两点的电场强度和电势都相同;P、Q两点的电场强度相同,但P点的电势比Q点的高;A、B两点的电场强度的大小相等,但方向不同,若无穷远处电势为0,则A点的电势为正,B点的电势为负,A点的电势高于B点,同理D、C两点的场强和电势也不同.故选A.
9.【答案】A
【解析】在r<R1的范围内,根据对称性和电场的叠加可知其场强一定为零,故A正确,D错误.当r>R2时,根据题目已知信息,球壳所带的电荷量为Q=ρ(
πR
-
πR
),场强为E=k
=k
,故B、C错误.
10.【答案】C
【解析】金属层和金属板之间电介质是空气,没有变化,不会导致电容变化.故A错误.振动膜前后振动,金属层和金属板正对面积没有变化,不会导致电容变化.故B错误.振动膜前后振动,金属层和金属板之间的距离发生变化,导致电容变化.故C正确.电容与电压无关,电压的变化不会导致电容变化.故D错误.
11.【答案】CD
【解析】小球做匀变速直线运动,合力应与速度在同一直线上,即在ON直线上,因mg=Eq,所以电场力Eq与重力关于ON对称,根据数学知识得:
电场力qE与水平方向的夹角应为30°,受力情况如图所示,合力沿ON方向向下,大小为mg,所以加速度为g,方向沿ON向下.故A、B错误.小球做匀减速直线运动,由运动学公式可得最大位移为x=
,则最大高度为h=xsin30°=
.故C正确.小球返回原位置所用时间为t,由于运动的对称性可得返回时的速度大小与开始时相等,方向相反,得:
t=
=
.故D正确.
12.【答案】CD
【解析】S闭合,只向右移动滑片P,P越靠近b端,加速获得的动能越大,穿过CD板的时间越短,电子打在M上的位置越接近中间虚线,越低,故A错误;S闭合,若只增加A、B板间的距离,加速度减小,加速时间变长,故总时间变大,故B错误;S闭合,只改变A、B板间的距离,穿出A、B间的速度不变,此后穿过C、D板的运动情况相同,故动能不变,故C正确;S闭合后再断开,A、B板的电荷量不变,只向左平移B,电场强度不变,B越靠近A板,加速距离越短,电子射出A、B间的速度越小;电子在C、D板间的运动时间增加,故竖直方向的位移偏转量变大,即电子打在M上的位置越高,故D正确.
13.【答案】BCD
【解析】带电粒子所受合外力(即静电力)指向轨迹凹侧,知静电力方向向左,粒子带负电荷.根据EA>EB,知B项正确;粒子从A运动到B受到的静电力为阻力,C项正确;由于电场线为直线且轨迹为曲线,故粒子在A点速度不为零,D正确.
14.【答案】BD
15.【答案】BC
【解析】电势差与参考零点的选择无关,故A错误;电势差是一个标量,但是有正值和负值之分,故B正确;由于静电力做功跟电荷移动的路径无关,由U=
可知,电势差也跟移动电荷的路径无关,只跟这两点的位置有关,故C正确;A、B两点的电势差是恒定的,不随零势面的不同而改变,UAB=-UBA,故D错误.
16.【答案】
(1)
(2)
mv
【解析】
(1)设电子进入电场的最大距离为d,根据动能定理eEd=
mv
,故d=
.
(2)设电子进入电场最大距离的一半时的动能为Ek,
由动能定理得-eE
=Ek-
mv
,
所以Ek=
mv
-eE
=
mv
17.【答案】qEl(1-cosα)
【解析】每个带电小球的初、末位置沿电场线方向的距离均为d=
(1-cosα);
每个带电小球克服电场力做功W=Fd=qE
(1-cosα);
故两个带电小球克服电场力做功
W′=2W=qEl(1-cosα).
18.【答案】
(1)200V/m 斜向上方
(2)-2V -1V
【解析】
(1)移动负电荷从A到B静电力做正功,负电荷受到的静电力的方向沿电场的反方向,所以电场方向斜向上.由公式W=qElcos60°得E=
=
V/m=200V/m.
(2)A、B两点间的电势差为U=Elcos60°=200×2×10-2×0.5V=2V,因A点电势低,UAB=-2V.
由UAB=φA-φB得φA=φB+UAB=1V+(-2V)=-1V.
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- 静电场 备战 期末 届高三上 学期 模拟 练习 答案