高中物理教科版1本冊總復(fù)習(xí)總復(fù)習(xí)學(xué)業(yè)分層測評5

學(xué)業(yè)分層測評(五)(建議用時：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．正常情況下空氣是不導(dǎo)電的，但是如果空氣中的電場很強(qiáng)，空氣也可以被擊穿，空氣被擊穿時會看到電火花或閃電．若觀察到某次閃電的火花長約100m，且已知空氣的擊穿場強(qiáng)為3×106V/m，那么發(fā)生此次閃電的電勢差約為()【導(dǎo)學(xué)號：33410035】A．3×108VB．3×106VC．3×104V D．3×10－5V【解析】將空氣中的電場視為勻強(qiáng)電場，由U＝Ed，可得U＝3×108V，A正確．【答案】A2．如圖1-5-12所示是勻強(qiáng)電場中的一組等勢面，每兩個相鄰等勢面的距離是25cm，由此可確定電場強(qiáng)度的方向及大小為()圖1-5-12A．豎直向下，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】題圖為一組等差等勢面，電場方向垂直等勢面且指向電勢低的方向，故場強(qiáng)方向水平向右，E＝eq\f(U,d)＝eq\f(10V,m)＝40V/m.【答案】D3．(2023·商丘高二檢測)如圖1-5-13所示，勻強(qiáng)電場場強(qiáng)為1×103N/C，ab＝dc＝4cm，bc＝ad＝3cm，則下述計算結(jié)果正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：33410036】圖1-5-13A．a(chǎn)b之間的電勢差為4000VB．a(chǎn)c之間的電勢差為50VC．將q＝－5×10－3C的點(diǎn)電荷沿矩形路徑abcdaD．將q＝－5×10－3C的點(diǎn)電荷沿abc或adc從a移動到c電場力做功都是－【解析】Uab＝E·ab＝1×103×V＝40V，A錯；Uac＝Uab＝40V，B錯；將電荷移動一周，電勢差為零，電場力做功為零，故C對；Wac＝qUac＝(－5×10－3)×40J＝－J，D錯．【答案】C4．(多選)如圖1-5-14所示，實線為電場線，虛線為等勢面，且AB＝BC，電場中的A、B、C三點(diǎn)的場強(qiáng)分別為EA、EB、EC，電勢分別為φA、φB、φC，AB、BC間的電勢差分別為UAB、UBC，則下列關(guān)系中正確的有()圖1-5-14A．φA＞φB＞φC B．EC＞EB＞EAC．UAB＜UBC D．UAB＝UBC【解析】沿電場線方向電勢逐漸降低，A正確；電場線密處電場強(qiáng)度大，B正確；AB處的場強(qiáng)小于BC處的場強(qiáng)，且AB＝BC，故C正確，D錯誤．【答案】ABC5．(多選)如圖1-5-15所示，平行板電容器的兩個極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連．若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器，則在此過程中，該粒子()【導(dǎo)學(xué)號：33410037】圖1-5-15A．所受重力與電場力平衡B．電勢能逐漸增加C．動能逐漸增加D．做勻變速直線運(yùn)動【解析】對帶電粒子受力分析如圖所示，F(xiàn)合≠0，則A錯誤．由圖可知電場力與重力的合力與v0應(yīng)反向，F(xiàn)合對粒子做負(fù)功，其中mg不做功，Eq做負(fù)功，故粒子動能減少，電勢能增加，故B正確，C錯誤．F合恒定且F合與v0方向相反，粒子做勻減速運(yùn)動，D項正確．【答案】BD6．如圖1-5-16所示，有一帶電粒子貼著A板沿水平方向射入勻強(qiáng)電場，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U1時，帶電粒子沿①軌跡從兩板正中間飛出；當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U2時，帶電粒子沿②軌跡落到B板中間；設(shè)粒子兩次射入電場的水平速度相同，則兩次偏轉(zhuǎn)電壓之比為()圖1-5-16A．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項正確．【答案】A7．如圖1-5-17所示是一個說明示波管工作原理的示意圖，電子經(jīng)電壓U1加速后垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，離開電場時的偏轉(zhuǎn)量是h，兩平行板間的距離為d，電勢差為U2，板長為L.為了提高示波管的靈敏度(每單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)量eq\f(h,U2))，可采用的方法是()【導(dǎo)學(xué)號：33410038】圖1-5-17A．增大兩板間的電勢差U2B．盡可能使板長L短些C．盡可能使板間距離d小一些D．使加速電壓U1升【解析】電子經(jīng)電壓U1加速有：eU1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，①電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場的過程有：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).因此要提高靈敏度，若只改變其中的一個量，可采取的辦法為增大L、減小d，或減小U1，所以本題的正確選項為C.【答案】C8.一束質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子以平行于兩極板的速度v0進(jìn)入勻強(qiáng)電場．如圖1-5-18所示．如果兩極板間電壓為U，兩極板間的距離為d，板長為L.設(shè)粒子束不會擊中極板，則粒子從進(jìn)入電場到飛出極板時電勢能的變化量為多少？(粒子的重力忽略不計)圖1-5-18【解析】水平方向粒子做勻速運(yùn)動，則運(yùn)動時間t＝eq\f(L,v0)①豎直方向粒子做勻加速運(yùn)動，則側(cè)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))則電場力做功W＝qE·y＝q·eq\f(U,d)·eq\f(qUL2,2mdv\o\al(2,0))＝eq\f(q2U2L2,2md2v\o\al(2,0))由動能定理得電勢能減少了eq\f(q2U2L2,2md2v\o\al(2,0)).【答案】減少了eq\f(q2U2L2,2md2v\o\al(2,0))[能力提升]9．(多選)如圖1-5-19所示的同心圓(虛線)是電場中的一簇等勢線，一個電子只在電場力作用下沿著直線由A向C運(yùn)動時的速度越來越小，B為線段AC的中點(diǎn)，則有()【導(dǎo)學(xué)號：33410039】圖1-5-19A．電子沿AC運(yùn)動時受到的電場力越來越小B．電子沿AC運(yùn)動時它具有的電勢能越來越大C．電勢φA>φB>φCD．電勢差UAB＝UBC【解析】由題給的等勢線為同心圓可知場源為位于圓心處的點(diǎn)電荷，越靠近點(diǎn)電荷，電場強(qiáng)度越大，所以電子沿AC運(yùn)動時受到的電場力越來越大，選項A錯；由電子只在電場力作用下由A向C運(yùn)動時速度越來越小，可知電場力做負(fù)功，電子勢能越來越大，選項B正確；電子所受電場力方向沿CA方向，即電場方向沿AC方向，場源點(diǎn)電荷為負(fù)電荷，A、B、C三點(diǎn)電勢A點(diǎn)最高，C點(diǎn)最低，選項C正確；由A到C電場增強(qiáng)，因為B為AC中點(diǎn)．根據(jù)U＝Ed定性分析可以得出UAB<UBC，故D錯誤．【答案】BC10.(多選)M、N是真空中的兩塊平行金屬板，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，以初速度v0由小孔進(jìn)入電場，當(dāng)M、N間電壓為U時，粒子恰好能達(dá)到N板，如果要使這個帶電粒子到達(dá)M、N板間距的eq\f(1,2)后返回，下列措施中能滿足要求的是(不計帶電粒子的重力)()圖1-5-20A．使初速度減為原來的eq\f(1,2)B．使M、N間電壓加倍C．使M、N間電壓提高到原來的4倍D．使初速度和M、N間電壓都減為原來的eq\f(1,2)【解析】由題意知，帶電粒子在電場中做減速運(yùn)動；在粒子恰好能到達(dá)N板時，由動能定理可得－qU＝－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0).要使粒子到達(dá)兩極板中間后返回，設(shè)此時兩極板間電壓為U1，粒子的初速度為v1，則由動能定理可得－qeq\f(U1,2)＝－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，聯(lián)立兩方程解得eq\f(U1,2U)＝eq\f(v\o\al(2,1),v\o\al(2,0)).可見，選項B、D均符合等式的要求，本題的答案為B、D項．【答案】BD11．如圖1-5-21所示的電場，等勢面是一簇互相平行的豎直平面，間隔均為d，各面電勢已在圖中標(biāo)出，現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電小球以速度v0，方向與水平方向成45°角斜向上射入電場，要使小球做直線運(yùn)動．問：圖1-5-21(1)小球應(yīng)帶何種電荷？電荷量是多少？(2)在入射方向上小球最大位移量是多少？(電場足夠大)【導(dǎo)學(xué)號：33410040】【解析】(1)如圖甲所示，電場線水平向左，由題意知，只有小球受到向左的電場力，電場力和重力的合力才有可能與初速度的方向在一條直線上，所以小球帶正電．由圖乙可知，Eq＝mg，又E＝eq\f(U,d)，所以：q＝eq\f(mgd,U).甲乙(2)由圖乙可知，F(xiàn)合＝eq\r(mg2＋Eq2)＝eq\r(2)mg由動能定理得：－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)正電荷eq\f(mgd,U)(2)eq\f(\r(2)v\o\al(2,0),4g)12．如圖1-5-22所示，長L＝0.4m的兩平行金屬板A、B豎直放置，相距d＝0.02m，兩板間接入的恒定電壓為182V，B板接正極，一電子質(zhì)量m＝×10－31kg，電荷量e＝×10－19C，以v0＝4×107m/s的速度緊靠圖1-5-22【解析】設(shè)電子能射出極板，則t＝eq\f(L,v0)＝eq\f,4×107)s＝10－8s，水平方向加速度a