XX省專用學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 階段驗(yàn)收評(píng)估一靜電場(chǎng)含解析新人教選修

PAGE階段驗(yàn)收評(píng)估（一）靜電場(chǎng)(時(shí)間：50分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分，第1～5小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意，第6～8小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題意；全選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1．(2016·浙江高考)如圖所示，兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體A和B，用一對(duì)絕緣柱支持使它們彼此接觸。把一帶正電荷的物體C置于A附近，貼在A、B下部的金屬箔都張開，()A．此時(shí)A帶正電，B帶負(fù)電B．此時(shí)A電勢(shì)低，B電勢(shì)高C．移去C，貼在A、B下部的金屬箔都閉合D．先把A和B分開，然后移去C，貼在A、B下部的金屬箔都閉合解析：選C帶電體C靠近導(dǎo)體A、B時(shí)，A、B發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象，使A端帶負(fù)電，B端帶正電，但A、B是一個(gè)等勢(shì)體，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；移去帶電體C后，A、B兩端電荷中和，其下部的金屬箔都閉合，選項(xiàng)C正確；若先將A、B分開，再移去帶電體C，A、B上的電荷不能中和，其下部的金屬箔仍張開，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.兩個(gè)固定的等量異號(hào)點(diǎn)電荷所產(chǎn)生電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖中虛線所示，一帶負(fù)電的粒子以某一速度從圖中A點(diǎn)沿圖示方向進(jìn)入電場(chǎng)在紙面內(nèi)飛行，最后離開電場(chǎng)，粒子只受靜電力作用，則粒子在電場(chǎng)中()A．做直線運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能先變小后變大B．做直線運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能先變大后變小C．做曲線運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能先變小后變大D．做曲線運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能先變大后變小解析：選C由題圖等勢(shì)面可知兩固定的等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布如圖所示。帶負(fù)電的粒子在等量異號(hào)點(diǎn)電荷所產(chǎn)生電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則粒子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)。電場(chǎng)力對(duì)帶負(fù)電的粒子先做正功后做負(fù)功，電勢(shì)能先變小后變大，故C正確。3.Q1、Q2為兩個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)，帶正電的檢驗(yàn)電荷q沿中垂線向上移動(dòng)時(shí)，q在各點(diǎn)所受Q1、Q2作用力的合力大小和方向如圖中細(xì)線所示(力的方向都是向左側(cè))，由此可以判斷()A．Q2可能帶負(fù)電荷B．Q1、Q2可能為等量異種電荷C．Q2電荷量一定大于Q1的電荷量D．中垂線上的各點(diǎn)電勢(shì)相等解析：選C由圖可知帶正電的檢驗(yàn)電荷受到兩個(gè)電荷的庫(kù)侖力的合力方向?yàn)樽笊戏交蜃笙路?，所以Q2一定帶正電荷，Q1可能帶正電荷也可能帶負(fù)電荷，且Q2>Q1，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)，C正確。4.如圖，兩平行的帶電金屬板水平放置。若在兩板中間a點(diǎn)從靜止釋放一帶電微粒，微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)將兩板繞過a點(diǎn)的軸(垂直于紙面)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°，再由a點(diǎn)從靜止釋放一同樣的微粒，該微粒將()A．保持靜止?fàn)顟B(tài)B．向左上方做勻加速運(yùn)動(dòng)C．向正下方做勻加速運(yùn)動(dòng)D．向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng)解析：選D兩板水平放置時(shí)，放置于兩板間a點(diǎn)的帶電微粒保持靜止，帶電微粒受到的電場(chǎng)力與重力平衡。當(dāng)將兩板逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°時(shí)，電場(chǎng)力大小不變，方向逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)45°，受力如圖，則其合力方向沿二力角平分線方向，微粒將向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng)。選項(xiàng)D正確。5.如圖所示，足夠長(zhǎng)的兩平行金屬板正對(duì)豎直放置，它們通過導(dǎo)線與電源E、定值電阻R、開關(guān)S相連。閉合開關(guān)后，一個(gè)帶電的液滴從兩板上端的中點(diǎn)處無初速度釋放，最終液滴落在某一金屬板上。下列說法中正確的是()A．液滴在兩板間運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線B．電源電動(dòng)勢(shì)越大，液滴在板間運(yùn)動(dòng)的加速度越大C．電源電動(dòng)勢(shì)越大，液滴在板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)D．定值電阻的阻值越大，液滴在板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)解析：選B電容器充滿電荷后，極板間的電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)，極板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，液滴受水平方向的電場(chǎng)力和豎直方向的重力作用，合力為恒力，而初速度為零，所以液滴做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)；電源電動(dòng)勢(shì)越大，則液滴受到的電場(chǎng)力也越大，合力越大，加速度也越大，B項(xiàng)對(duì)；電源電動(dòng)勢(shì)越大，加速度越大，同時(shí)位移越小，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短，C錯(cuò)；定值電阻不會(huì)影響兩極板上電壓的大小，對(duì)液滴的運(yùn)動(dòng)沒有影響，D項(xiàng)錯(cuò)。6．用控制變量法，可以研究影響平行板電容器電容的因素，如圖，現(xiàn)將一正電泡沫板靠近A極板，然后用手觸碰A板并迅速離開，再移開泡沫板，此時(shí)指針張開。設(shè)兩極板正對(duì)面積為S，極板間的距離為d，靜電計(jì)指針偏角為θ。實(shí)驗(yàn)中，極板所帶電荷量不變，則()A．移開泡沫板后A板帶負(fù)電B．移開泡沫板后A板帶正電C．保持S不變，增大d，則θ變小D．保持d不變，減小S，由θ變大解析：選AD正電泡沫板靠近A極板后，根據(jù)靜電感應(yīng)原理可知A極板靠近泡沫板處帶負(fù)電荷，用手觸碰A極板后，大地電子流向A極板帶上更多的負(fù)電，移走正電泡沫板后，A極板上負(fù)電荷較多，所以帶負(fù)電，A正確，B錯(cuò)誤；兩極板所帶電荷量恒定不變，保持S不變，增大d，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)可知C減小，根據(jù)C＝eq\f(Q,U)可知U增大，即θ變大，C錯(cuò)誤；保持d不變，減小S，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)可知C減小，根據(jù)C＝eq\f(Q,U)可知U增大，即θ變大，D正確。7．如圖所示的U-x圖像表示三對(duì)平行金屬板間電場(chǎng)的電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)方向上距離的關(guān)系。若三對(duì)金屬板的負(fù)極板接地，圖中x均表示到正極板的距離，則下述結(jié)論中正確的是()A．三對(duì)金屬板正極電勢(shì)的關(guān)系φ1＞φ2＞φ3B．三對(duì)金屬板間場(chǎng)強(qiáng)大小有E1＞E2＞E3C．若沿電場(chǎng)方向每隔相等的電勢(shì)差值作一等勢(shì)面，則三個(gè)電場(chǎng)等勢(shì)面分布的關(guān)系是1最密，3最疏D．若沿電場(chǎng)方向每隔相等距離作一等勢(shì)面，則三個(gè)電場(chǎng)中相鄰等勢(shì)面差值最大的是1，最小的是3解析：選BCD通過U-x圖像分析可得，三對(duì)金屬板的板間電勢(shì)差相同，又因?yàn)榻饘侔宓呢?fù)極板都接地，所以三個(gè)正極板的電勢(shì)相等，A錯(cuò)誤。又因?yàn)榘彘g距離不同，由E＝eq\f(UAB,d)可得E1＞E2＞E3，B正確。每隔相等的電勢(shì)差值作一等勢(shì)面，由d＝eq\f(UAB,E)可得，場(chǎng)強(qiáng)越大，等勢(shì)面間距越小，分析得等勢(shì)面分布的關(guān)系是1最密，3最疏，C正確。沿電場(chǎng)方向每隔相等距離作一等勢(shì)面，由UAB＝Ed可得，場(chǎng)強(qiáng)越大，電勢(shì)差越大，分析得相鄰等勢(shì)面差值最大的是1，最小的是3，D正確。8.如圖所示為兩個(gè)固定在同一水平面上的點(diǎn)電荷，距離為d,電荷量分別為＋Q和－Q。在它們的水平中垂線上固定一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、內(nèi)壁光滑的絕緣細(xì)管，有一電荷量為＋q的小球以初速度v0從管口射入，則小球()A．速度一直增大B．受到的庫(kù)侖力先做負(fù)功后做正功C．受到的庫(kù)侖力最大值為8kqQ/d2D．管壁對(duì)小球的彈力最大值為4kqQ/d2解析：選AC對(duì)小球受力分析可知小球受到庫(kù)侖力的合力方向與速度方向垂直，故庫(kù)侖力不做功，只有重力做功，小球的速度一直增大，A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到＋Q和－Q的中點(diǎn)時(shí)，受到的庫(kù)侖力最大，大小為F＝2eq\f(kQq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2)＝eq\f(8kQq,d2)，大小等于管壁對(duì)小球的彈力，C正確，D錯(cuò)誤。二、計(jì)算題(本題共3小題，共52分)9．(15分)如圖，一質(zhì)量為m、電荷量為q(q＞0)的粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，A、B為其運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)。已知該粒子在A點(diǎn)的速度大小為v0，方向與電場(chǎng)方向的夾角為60°；它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度大小為v，方向與電場(chǎng)方向的夾角為30°。不計(jì)重力。求A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。解析：設(shè)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為UAB，由動(dòng)能定理得qUAB＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv02③解得UAB＝eq\f(mv2－v02,2q)。答案：eq\f(mv2－v02,2q)10．(17分)(2017·北京高考)如圖所示，長(zhǎng)l＝1m的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定，下端連接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球，小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，繩與豎直方向的夾角θ＝37°。已知小球所帶電荷量q＝1.0×10－6C，勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E＝3.0×103N/C，取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：(1)小球所受電場(chǎng)力F的大小。(2)小球的質(zhì)量m。解析：(1)F＝qE＝3.0×10－3N。(2)由eq\f(qE,mg)＝tan37°，得m＝4.0×10－4kg。答案：(1)3.0×10－3N(2)4.0×10－4kg11．(20分)如圖甲所示，A和B是真空中正對(duì)面積很大的平行金屬板，O點(diǎn)是一個(gè)可以連續(xù)產(chǎn)生粒子的粒子源，O點(diǎn)到A、B的距離都是l?，F(xiàn)在A、B之間加上電壓，電壓UAB隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。已知粒子源在交變電壓的一個(gè)周期內(nèi)可以均勻產(chǎn)生300個(gè)粒子，粒子質(zhì)量為m、電荷量為－q。這種粒子產(chǎn)生后，在電場(chǎng)力作用下從靜止開始運(yùn)動(dòng)。設(shè)粒子一旦碰到金屬板，它就附在金屬板上不再運(yùn)動(dòng)，且電荷量同時(shí)消失，不影響A、B板電勢(shì)。不計(jì)粒子的重力，不考慮粒子之間的相互作用力。已知上述物理量l＝0.6m，U0＝1.2×103V，T＝1.2×10－2s，m＝5×10－10kg，q＝1.0×10－7C。(1)在t＝0時(shí)刻產(chǎn)生的粒子，會(huì)在什么時(shí)刻到達(dá)哪個(gè)極板？(2)在t＝0到t＝eq\f(T,2)這段時(shí)間內(nèi)哪個(gè)時(shí)刻產(chǎn)生的粒子剛好不能到達(dá)A板？(3)在t＝0到t＝eq\f(T,2)這段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的粒子有多少個(gè)可到達(dá)A板？解析：(1)根據(jù)題圖乙可知，從t＝0時(shí)刻開始，A板電勢(shì)高于B板電勢(shì)，粒子向A板運(yùn)動(dòng)。因?yàn)閤＝eq\f(qU0,4lm)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T,2)))2＝3.6m>l，所以粒子從t＝0時(shí)刻開始，一直加速到達(dá)A板。設(shè)粒子到達(dá)A板的時(shí)間為t，則l＝eq\f(1,2)·eq\f(qU0,2lm)t2解得t＝eq\r(6)×10－3s。(2)在0～eq\f(T,2)時(shí)間內(nèi)，粒子的加速度大小為a1＝eq\f(qU0,2lm)＝2×105m/s2在eq\f(T,2)～T時(shí)間內(nèi)，粒子的加速度大小為a2＝eq\f(2qU0,2lm)＝4×105m/s2可知a2＝2a1，若粒子在0～eq\f(T,2)時(shí)間內(nèi)加速Δt，再在eq\f(T,2)～T時(shí)間內(nèi)減速eq\f(Δt,2)剛好不能到達(dá)A板，則l＝eq\f(1,2)a1Δt2＋a1Δt·eq\f(Δt,2)－eq\f(1,2)a2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Δt,2)))2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或l＝\f(1,2)a1Δt·\f(3,2)Δt))解得Δt＝2×10－3s