版选修3_1.docx

《版选修3_1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《版选修3_1.docx（8页珍藏版）》请在麦多课文档分享上搜索。

1、1第一章 静电场测评(时间:60 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题共 8 小题,每小题 6 分,共 48 分。其中第 15 题为单选题;第 68 题为多选题,全部选对得 6 分,选不全得 3 分,有选错或不答的得 0 分)1.下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解,其中正确的是( )A.根据电场强度的定义式 E= 可知,电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比FqB.根据电容的定义式 C= 可知,电容器的电容与其所带电荷量成正比,与两极板间电压成反比QUC.根据真空中点电荷的电场强度公式 E=k 可知,电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量无Qr2关D.根据电势差的定义

2、式 UAB= 可知,带电荷量为 1 C 的正电荷,从 A 点移动到 B 点克服电场力做功为WABq1 J,则 A、 B 两点间的电势差为 -1 V解析 电场强度 E 与 F、 q 无关,由电场本身决定,A 错误;电容 C 与 Q、 U 无关,由电容器本身决定,B错误; E=k 是决定式,C 错误;在电场中,克服电场力做功,电势能增大,D 正确。Qr2答案 D2.关于静电场,下列结论普遍成立的是( )A.电场强度大的地方电势高,电场强度小的地方电势低B.电场中任意两点之间的电势差只与这两点的电场强度有关C.在正电荷或负电荷产生的静电场中,电场强度方向都指向电势降落最快的方向D.将正点电荷从电场强

3、度为零的一点移动到电场强度为零的另一点,静电力做功为零解析 电势与电场强度在量值上没有必然的关系,电场强度大的地方电势不一定高,所以 A 项错误;电场中任意两点之间的电势差与这两点的电场强度没有必然的关系,所以 B 项错误;电场强度的方向就是电势降落最快的方向,C 项正确;静电力做功只与两点之间的电势差有关,所以 D 项错误。答案 C3.如图所示, abcde 是半径为 r 的圆的内接正五边形,当在顶点 a、 b、 c、 d、 e 处各固定一带电荷量为+Q 的点电荷时, O 点的电场强度为零;若在 e 处改为固定一带电荷量为 -3Q 的点电荷, a、 b、 c、 d 各处点电荷不变,则圆心 O

4、 处的电场强度大小为(静电力常量为 k)( )A. B. C. D.4kQr2 3kQr2 2kQr2 kQr22解析 初始时, O 点的电场强度大小为零,若取走 e 处的点电荷,则其余点电荷在 O 处产生的合电场强度大小为 k ,方向为 O e;若在 e 处换上电荷量为 -3Q 的点电荷,则该点电荷在 O 处产生的电场强度Qr2大小为 k ,方向也为 O e,因此叠加可得,圆心 O 处的电场强度大小为 ,故 A 正确。3Qr2 4kQr2答案 A4.空间存在甲、乙两相邻的金属球,甲球带正电,乙球原来不带电,由于静电感应,两球在空间形成了如图所示稳定的静电场。实线为其电场线,虚线为其等势线,

5、A、 B 两点与两球球心连线位于同一直线上, C、 D 两点关于直线 AB 对称,则( )A.A 点和 B 点的电势相同B.C 点和 D 点的电场强度相同C.正电荷从 A 点移至 B 点,静电力做正功D.负电荷从 C 点沿直线 CD 移至 D 点,电势能先增加后减少解析 由题图可知 A B,所以正电荷从 A 移至 B,电势减小,静电力做正功,故 A 错误,C 正确。 C、 D两点电场强度方向不同,故 B 错误。负电荷从 C 点沿直线 CD 移至 D 点,电势能先减少后增加,所以D 错误,故选 C。答案 C5.如图所示,四个质量均为 m、带电荷量均为 +q 的微粒 a、 b、 c、 d 距离地面

6、的高度相同,以相同的水平速度被抛出,除了 a 微粒没有经过电场外,其他三个微粒均经过电场强度大小为 E 的匀强电场(mgqE),这四个微粒从被抛出到落地所用的时间分别是 ta、 tb、 tc、 td,不计空气阻力,则( )A.tbaa=adac,又由 h= at2得 tbta=tdtc,选项 D 正确。12答案 D6.3如图所示,平行金属板 A、 B 之间有加速电场, C、 D 之间有偏转电场, M 为荧光屏。今有质子、氘核和 粒子均从 A 板由静止开始经加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场,最后打在荧光屏上。已知质子、氘核和 粒子的质量之比为 1 2 4,电荷量之比为 1 1 2,则下列

7、判断正确的是( )A.三种粒子从 B 板运动到荧光屏经历的时间相同B.三种粒子打到荧光屏上的位置相同C.加速电场的静电力对三种粒子做功之比为 1 2 4D.偏转电场的静电力对三种粒子做功之比为 1 1 2解析 设加速电场的电压为 U1,偏转电场的电压为 U2,偏转极板的长度为 L,板间距离为 d。在加速电场中,由动能定理得 qU1= ,故加速电场的静电力对三种粒子做功之比等于电荷量之比,即12mv021 1 2,故 C 错误。经加速电场获得的速度为 v0= ,三种粒子从 B 板运动到荧光屏的过程,在水2qU1m平方向做速度为 v0的匀速直线运动,由于三种粒子的比荷不同,则 v0不同,所以三种粒

8、子从 B 板运动到荧光屏经历的时间不同,故 A 错误。根据 y= 可知, y 与粒子的种类、质量、电荷量无关,故三U2L24dU1种粒子偏转距离相同,打到荧光屏上的位置相同,故 B 正确。偏转电场的静电力做功为 W= ,则 WqU2yd与 q 成正比,三种粒子的电荷量之比为 1 1 2,则偏转电场的静电力对三种粒子做功之比为1 1 2,故 D 正确。答案 BD7.如图所示的电路中, AB 是两金属板构成的平行板电容器。先将开关 K 闭合,等电路稳定后再将 K 断开,然后将 B 板向下平移一小段距离,并且保持两板间的某点 P 与 A 板的距离不变。则下列说法正确的是( )A.电容器的电容变小B.

9、电容器内部电场强度大小变大C.电容器内部电场强度大小不变D.P 点电势升高答案 ACD8.4如图,一带负电荷的油滴在匀强电场中运动,其轨迹在竖直面(纸面)内,且相对于过轨迹最低点 P 的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知( )A.Q 点的电势比 P 点高B.油滴在 Q 点的动能比它在 P 点的大C.油滴在 Q 点的电势能比它在 P 点的大D.油滴在 Q 点的加速度大小比它在 P 点的小解析 由于轨迹关于 P 点对称,根据曲线运动合力方向应指向曲线内侧,在 P 点合力方向竖直向上,则电场线方向竖直向下,沿电场线方向电势降低,选项 A 正确;根据 Ep=q 可知,油滴在 Q 点的电势能小于在 P

10、点的电势能,选项 C 错误;油滴所受合力竖直向上,根据动能定理可知,油滴在 Q 点的动能大于 P 点,选项 B 正确;油滴所受合力大小不变,加速度也始终不变,选项 D 错误。答案 AB二、实验题(本题共 2 小题,共 18 分。把答案填在题中的横线上)9.(9 分)在探究“两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关”的实验中,一同学猜想可能与两电荷的距离和电荷量有关。他选用带正电的小球 A 和 B,A 球放在可移动的绝缘座上, B 球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒 C 点,如图所示。实验时,先保持两球电荷量不变,使 A 球从远处逐渐向 B 球靠近,观察到两球距离越小, B 球悬线的偏角越大;再保持两球的距

11、离不变,改变小球所带的电荷量,观察到电荷量越大, B 球悬线的偏角越大。实验表明:两电荷之间的相互作用力,随其距离的 而增大,随其所带电荷量的 而增大。此同学在探究中应用的科学方法是 (选填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”)。 解析 由题意知,悬线夹角越大,说明受力越大,故两电荷之间的相互作用力,随其距离的减小而增大,随其所带电荷量的增大而增大。此同学在探究中应用的科学方法是控制变量法。答案 减小 增大 控制变量法10.(9 分)定性研究平行板电容器的电容与结构之间的关系的装置如图所示,平行板电容器的 A 板与静电计相连, B 板和静电计金属壳都接地。若充电后保持电容器所带电

12、荷量不变,试指出下列三种情况下,静电计指针的偏转角度变化情况。(均选填“变大”“变小”或“不变”)5(1)正对面积减小时,静电计指针的偏转角度将 。 (2)板间距离增大时,静电计指针的偏转角度将 。 (3)插入电介质时,静电计指针的偏转角度将 。 解析 (1)电容器所带电荷量一定,正对面积减小时,由 C= 知,电容 C 减小,由 C= 知,电势差 U 变大,故 rS4kd QU指针的偏转角度变大;(2)板间距离增大时,由 C= 知,电容 C 减小,由 C= 知,电势差 U 变大,故指 rS4kd QU针的偏转角度变大;(3)插入电介质时,由 C= 知,电容 C 变大,由 C= 知,电势差 U

13、变小,故指针的 rS4kd QU偏转角度变小。答案 (1)变大 (2)变大 (3)变小三、解答题(本题共 3 小题,共 34 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)11.(10 分)在电场强度为 E 的匀强电场中,取 O 点为圆心、 r 为半径作一圆周,在 O 点固定一电荷量为+Q 的点电荷, a、 b、 c、 d 为相互垂直的两条直线和圆周的交点。当把一试探电荷 +q 放在 d 点恰好平衡(如图所示,不计重力),求:(1)匀强电场电场强度 E 的大小、方向。(2)试探电荷 +q 放在点 c 时,受力 Fc的大小。(3)试探电荷 +

14、q 放在点 b 时,受力 Fb的大小、方向。解析 (1)试探电荷 +q 放在 d 点时,受 +Q 的作用力方向竖直向上。根据平衡条件可知 qE=k ,匀强电场对 +q 的作用力方向向下,Qqr2解得 E=k ,方向竖直向下。Qr26(2)试探电荷 +q 放在点 c 时,受 +Q 的作用力方向向左,大小为 k ,受匀强电场的作用力方向向下,大Qqr2小为 qE=kQqr2所以 +q 放在点 c 时受力 Fc= 。2kQqr2(3)试探电荷 +q 放在点 b 时,受 +Q 的作用力方向向下,大小为 k ,受匀强电场的作用力方向向下,大Qqr2小为 qE=kQqr2所以 +q 放在点 d 时受力 F

15、d= ,方向竖直向下。2kQqr2答案 (1)k ,方向竖直向下 (2) (3) ,方向竖直向下Qr2 2kQqr2 2kQqr212.(12 分)一个初速度为零的电子通过电压为 U=4 500 V 的电场加速后,从 C 点沿水平方向飞入电场强度为 E=1.5105 V/m 的匀强电场中,到达该电场中另一点 D 时,电子的速度方向与电场强度方向的夹角正好是 120,如图所示。试求 C、 D 两点沿电场强度方向的距离 y。解析 电子加速过程:由 eU= 得 v0=12mv02 2eUm电子飞入匀强电场中:在竖直方向 vy=v0tan 30=at,a= ,eEm解得 t= ;C、 D 两点沿电场强

16、度方向的距离 y= at2=1E 2mU3e 12 U3E代入数据解得 y= m=0.01 m。4 50031.5105答案 0.01 m13.(12 分)如图所示,某空间有一竖直向下的匀强电场,电场强度 E=1.0102 V/m,一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中,在金属板的正上方高度 h=0.80 m 的 a 处有一粒子源,盒内粒子以v0=2.0102 m/s 的初速度向水平面以下的各个方向均匀放出质量为 m=2.010-15 kg、电荷量为q=+10-12 C 的带电粒子,粒子最终落在金属板 b 上,若不计粒子重力,求:(结果保留两位有效数字)(1)带电粒子打在金属板上时的动能。

17、7(2)从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围(所形成的面积);若使带电粒子打在金属板上的范围减小,可以通过改变哪些物理量来实现?解析 (1)不计粒子重力,只有电场力做功,对粒子由动能定理得 qUab=Ek-12mv02可得带电粒子打在金属板上时的动能为 Ek=qUab+ =1.210-10 J。12mv02(2)粒子源射出的粒子打在金属板上的范围以粒子水平抛出的落点为边界,设水平抛出后 t 时刻落在板上: x=v0t,h= at2,a= ,S= x212 qEm联立以上各式得所形成的面积 S= 4 .0 m2,可以通过减小 h 或增大 E 来实现。2mv02hqE答案 (1)1.210-10 J (2)面积为 4.0 m2 可以通过减小 h 或增大 E 来实现8