2024-2025學(xué)年新教材高中物理第二章靜電場的應(yīng)用測評含解析粵教版必修第三冊

PAGEPAGE11其次章測評(時間:75分鐘滿分:100分)一、單項選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分.在每小題給出的四個選項中,只有一個選項符合題目要求)1.如圖所示,靜電噴涂時,被噴工件接正極,噴槍口接負極,它們之間形成高壓電場,涂料微粒從噴槍口噴出后,只在靜電力作用下向工件運動,最終吸附在工件表面,圖中虛線為涂料微粒的運動軌跡.下列說法正確的是()A.涂料微?？隙◣д夿.圖中虛線可視為高壓電場的部分電場線C.微粒做加速度先減小后增大的曲線運動D.噴射出的微粒動能不斷轉(zhuǎn)化為電勢能解析由工件接電源的正極,可知涂料微粒肯定帶負電,選項A錯誤;虛線為涂料微粒的運動軌跡,不能視為高壓電場的部分電場線,選項B錯誤;從噴槍口到工件的電場先減弱后增加,可知微粒加速度先減小后增大,因電場力方向變更,故微粒做曲線運動,選項C正確;因電場力對微粒做正功,故微粒的電勢能漸漸減小,選項D錯誤.答案C2.如圖所示,讓平行板電容器帶電后,靜電計的指針偏轉(zhuǎn)肯定角度,若不變更A、B兩極板帶的電荷量而減小兩極板間的距離,同時在兩極板間插入電介質(zhì),那么靜電計指針的偏轉(zhuǎn)角度()A.肯定增大 B.肯定減小C.肯定不變 D.可能不變解析極板帶的電荷量Q不變,減小兩極板間距離,同時插入電介質(zhì),則電容C肯定增大.由U=可知兩極板間電壓U肯定減小,靜電計指針的偏轉(zhuǎn)角度也肯定減小,選項B正確.答案B3.在暴雨前,有一帶電云團(可近似看作帶電絕緣小球)正漸漸靠近地面,某野外地面旁邊有一質(zhì)量較小的帶電體被吸上天空,帶電體在上升過程中,以下說法正確的是()A.帶電體的電勢能肯定越來越大B.帶電體所經(jīng)過的不同位置的電勢肯定越來越高C.帶電體所經(jīng)過的不同位置的電場強度肯定越來越大D.帶電體的加速度肯定越來越小解析帶電體在上升的過程中,電場力做正功,電勢能減小,故A錯誤;由于不知道云層所帶電荷的電性,所以帶電體上升的過程中,不能推斷出電勢的變更,故B錯誤;因為帶電云團可看作帶電小球,所以越靠近場源,場強越大,故帶電體在上升中的電場強度是越來越大,故C正確;電場強度越來越大,則電場力越來越大,則合力越來越大,依據(jù)牛頓其次定律知,加速度越來越大,故D錯誤.答案C4.人們行走時鞋子和地板由于摩擦產(chǎn)生靜電,帶電的離子會在地板表面對空氣中的灰塵產(chǎn)生吸引,對電腦機房、電子廠房等地點會造成肯定的影響.防靜電地板又叫作耗散靜電地板,當它接地時,能夠使電荷耗散.地板在施工時,地板下面要鋪設(shè)鋁箔,鋁箔要連接到地下預(yù)埋的導(dǎo)體上.下列關(guān)于防靜電地板的說法,正確的是()A.地板下面鋪設(shè)鋁箔的作用是防潮B.地板必需是絕緣材料C.地板必需是導(dǎo)電的,如地板中含有導(dǎo)電纖維D.只要地板下面鋪設(shè)鋁箔,地板材料是絕緣的或?qū)щ姷木山馕龅匕逶谑┕r,地板下面要鋪設(shè)鋁箔,即要將地板上的靜電通過鋁箔導(dǎo)走,所以防靜電地板必需是導(dǎo)電的,如地板中含有導(dǎo)電纖維,故選項C正確.答案C5.如圖所示,在豎直向上的勻強電場中,一根不行伸長的絕緣細繩的一端系著一個帶電小球,另一端固定于O點,小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動,最高點為a,最低點為b.不計空氣阻力,則下列說法正確的是()A.小球帶負電B.電場力跟重力平衡C.小球在從a點運動到b點的過程中,電勢能減小D.小球在運動過程中機械能守恒解析由于小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動,所以重力與電場力的合力為0,電場力方向豎直向上,小球帶正電,A錯誤,B正確;從a→b,電場力做負功,電勢能增大,C錯誤;由于有電場力做功,所以機械能不守恒,D錯誤.答案B6.示波管是一種多功能電學(xué)儀器,它的工作原理可以等效成下列狀況:如圖所示,真空室中電極K發(fā)出電子(初速度不計),經(jīng)過電壓為U1的加速電場后,由小孔S沿水平金屬板A、B間的中心線射入板中,金屬板長為L,相距為d.當A、B間電壓為U2時電子偏離中心線飛出電場打到熒光屏上面顯示亮點.已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為e,不計電子重力,下列狀況中肯定能使亮點偏離中心距離變大的是()A.U1變大,U2變大 B.U1變小,U2變大C.U1變大,U2變小 D.U1變小,U2變小解析當電子離開偏轉(zhuǎn)電場時速度的反向延長線肯定經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場中水平位移的中點,所以電子離開偏轉(zhuǎn)電場時偏轉(zhuǎn)角度越大(偏轉(zhuǎn)距離越大),亮點距離中心就越遠.設(shè)電子經(jīng)過U1加速后速度為v0,離開偏轉(zhuǎn)電場時豎直方向速度為vy,依據(jù)題意得eU1=,電子在A、B間做類平拋運動,當其離開偏轉(zhuǎn)電場時豎直方向速度為vy=at=,解得速度的偏轉(zhuǎn)角θ滿意tanθ=,欲使θ變大,應(yīng)當增大U2,減小U1,故選B.答案B7.如圖所示,一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子,以初速度v0從a點豎直向上射入勻強電場中,勻強電場方向水平向右.粒子通過電場中的b點時,速率為2v0,方向與電場方向一樣,則a、b兩點間的電勢差為()A. B.C. D.解析由題意可知,粒子受重力和水平方向的靜電力作用,由加速度定義a=,可得加速度的大小ax=2ay=2g,由牛頓其次定律可知,qE=2mg,水平位移x=t,豎直位移y=t,即x=2y,因此靜電力做功W1=qEx=qUab,重力做功W2=-mgy=,由動能定理得W1+W2=m(2v0)2-,解得Uab=.答案C二、多項選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個選項中,有多個選項符合題目要求,全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)8.如圖所示,用電池對電容器充電,電路a、b之間接有一靈敏電流表,兩極板之間有一個電荷q處于靜止狀態(tài).現(xiàn)將兩極板的間距變小,則()A.電荷q帶正電B.電荷q帶負電C.電流表中將有從a到b的電流D.電流表中將有從b到a的電流解析電荷q處于靜止狀態(tài),受到重力與電場力而平衡,電容器上極板帶正電,電場方向向下,而電場力方向向上,故電荷q帶負電,故A錯誤,B正確;將兩極板的間距變小,依據(jù)電容的確定式C=可知,電容增大,電容器的電壓U不變,由電容的定義式C=分析得知,電容器的電荷量增大,電容器充電,而電容器上極板帶正電,則電流表中將有從a到b的電流,故D錯誤,C正確.答案BC9.測定電子的電荷量的試驗裝置示意圖如圖所示,置于真空中的油滴室內(nèi)有兩塊水平放置的平行金屬板M、N,并分別與電壓為U的恒定電源兩極相連,板的間距為d.現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板間勻速下落,已知元電荷為e、重力加速度為g,則()A.油滴中電子的數(shù)目為B.油滴從小孔運動至N板過程中,電勢能增加mgdC.油滴從小孔運動至N板過程中,機械能增加eUD.若將極板M向下緩慢移動一小段距離,油滴將加速下降解析帶電油滴在極板間勻速下落,故受力平衡,則有mg=q,所以油滴帶電荷量q=,所以電子的數(shù)目為n=,故A正確.油滴下降過程中,靜電力方向向上,靜電力做的功為-mgd,電勢能增加mgd,故B正確.機械能削減,故C錯誤.若將極板M向下緩慢移動一小段距離,d減小,靜電力F=q增大,合外力豎直向上,油滴將減速下降,故D錯誤.答案AB10.(2024廣東廣州檢測)帶正電的微粒放在電場中,場強的大小和方向隨著時間變更的規(guī)律如圖所示,微粒只在電場力的作用下由靜止起先運動,則下列說法中正確的是()A.微粒在0~1s內(nèi)的加速度與1~2s內(nèi)的加速度相同B.微粒將沿著一條直線運動C.微粒做往復(fù)運動D.微粒在第1s內(nèi)的位移與第3s內(nèi)的位移相同解析0~1s內(nèi)和1~2s內(nèi)微粒的加速度大小相等,方向相反,A錯誤;0~1s內(nèi)和1~2s內(nèi)微粒分別做勻加速直線運動和勻減速直線運動,依據(jù)這兩段運動的對稱性,2s末的速度為0,所以每個1s內(nèi)的位移均相同且2s以后的運動重復(fù)0~2s內(nèi)的運動,是單向直線運動,B、D正確,C錯誤.答案BD三、非選擇題(本題共5小題,共54分)11.(7分)圖甲是視察用干電池對電容器充電過程中電容器兩端電壓隨時間變更的圖像,圖乙是其對應(yīng)的充電電流隨時間變更的圖像.在充電的起先階段,充電電流較大,電容器兩端電壓U增加(選填“較快”或“較慢”),隨著電容器兩端電壓的增加,充電電流(選填“漸漸減小”或“漸漸增加”),且電容器兩端電壓U的上升速度變緩,電壓U向著趨近.在充電過程中電容器的電能(選填“增加”或“削減”).充電起先的瞬間電容器兩端電壓(選填“能突變”或“不能突變”).

解析起先階段U-t圖像的斜率較大,故電容器兩端電壓U增加較快,由題圖乙可知充電電流漸漸減小,由題圖甲可知,電容器兩端電壓U的上升速度變緩,且向著10V趨近.在充電過程中電容器不斷聚集電荷量,電能增加,由題圖甲可知,充電起先的瞬間電容器兩端電壓的變更有一個過程,即不能突變.答案較快漸漸減小10V增加不能突變12.(9分)在測定電容器電容值的試驗中,將電容器、電壓傳感器、阻值為R的電阻、電源、單刀雙擲開關(guān)按圖甲所示電路圖進行連接.先使開關(guān)S與1端相連,電源向電容器充電,充電完畢后把開關(guān)S擲向2端,電容器放電,直至放電完畢.試驗得到的與電壓傳感器相連接的計算機所記錄的電壓隨時間變更的u-t曲線如圖乙所示,圖丙為由計算機對圖乙進行數(shù)據(jù)處理后記錄了“峰值”及曲線與時間軸所圍“面積”的圖.(1)依據(jù)圖甲所示的電路和圖乙可知,充電電流與放電電流方向(選填“相同”或“相反”),大小都隨時間(選填“增加”或“減小”).

(2)當開關(guān)S接“1”時,上極板帶(選填“正”或“負”)電.

(3)某同學(xué)認為:仍利用上述裝置,將電壓傳感器從電阻兩端改接在電容器的兩端,也可以測出電容器的電容值.該同學(xué)的說法(選填“正確”或“錯誤”),理由是(理由中要寫出電容值的計算方法).

解析(1)依據(jù)題圖甲所示的電路和題圖乙可知,充電電流與放電電流方向相反,大小都隨時間減小.(2)當開關(guān)S接“1”時,是與電源連接,是充電,上極板帶正電.(3)該同學(xué)的說法正確.開關(guān)S與2連接,電容器放電的過程中,電容器C與電阻R上的電壓大小相等,通過對放電曲線進行數(shù)據(jù)處理后得出“峰值Um”及曲線與時間軸所圍“面積S”,可用C=計算電容值.答案(1)相反減小(2)正(3)正確理由見解析13.(10分)如圖所示,某空間有一豎直向下的勻強電場,電場強度E=1.0×102V/m,一塊足夠大的接地金屬板水平放置在勻強電場中,在金屬板的正上方高度h=0.80m的a處有一粒子源,盒內(nèi)粒子以v0=2.0×102m/s的初速度向水平面以下的各個方向勻稱放出質(zhì)量為m=2.0×10-15kg、電荷量為q=+1.0×10-12C的帶電粒子,粒子最終落在金屬板b上,若不計粒子重力.(1)求帶電粒子打在金屬板上時的動能;(2)求從粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍(所形成的面積,結(jié)果保留2位有效數(shù)字);若使帶電粒子打在金屬板上的范圍減小,可以通過變更哪些物理量來實現(xiàn)?解析(1)不計粒子重力,只有靜電力做功,對粒子由動能定理得qUab=Ek-可得帶電粒子打在金屬板上時的動能為Ek=qEh+=1.2×10-10J.(2)粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍以粒子水平拋出的落點為邊界.設(shè)水平拋出后t時刻落在板上,x=v0t,h=at2,a=,S=πx2聯(lián)立以上各式得所形成的面積S==4.0m2,可以通過減小h或增大E來實現(xiàn).答案(1)1.2×10-10J(2)面積為4.0m2可以通過減小h或增大E來實現(xiàn)14.(12分)如圖所示,在E=1×103V/m的水平向左勻強電場中,有一光滑半圓形絕緣軌道豎直放置,軌道與一水平絕緣軌道MN連接,半圓軌道所在豎直平面與電場線平行,其半徑R=0.4m.一帶正電荷q=1×10-4C的小滑塊,質(zhì)量為m=0.04kg,與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,g取10m/s2.(1)要使小滑塊能運動到半圓軌道的最高點Q,滑塊應(yīng)在水平軌道上離N點多遠處釋放?(2)這樣釋放的滑塊通過P點時對軌道的壓力是多大?(P為半圓軌道中點)解析(1)滑塊剛能通過軌道最高點的條件是mg=m,v==2m/s,滑塊由釋放點到最高點的過程中,由動能定理得qEx-μmgx-2mgR=mv2,所以x=,代入數(shù)據(jù)得x=20m.(2)從P到Q,由動能定理得-mgR-qER=mv2-,所以=v2+2g+R,在P點由牛頓其次定律得FN-qE=,所以FN=3(mg+qE),代入數(shù)據(jù)得FN=1.5N.由牛頓第三定律得,滑塊對軌道的壓力大小為1.5N.答案(1)20m(2)1.5N15.(16分)(2024全國卷Ⅰ)在一柱形區(qū)域內(nèi)有勻強電場,柱的橫截面是以O(shè)為圓心、半徑為R的圓,AB為圓的直徑,如圖所示.質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的帶電粒子在紙面內(nèi)自A點先后以不同的速度進入電場,速度方向與電場的方向垂直.已知剛進入電場時速度為零的粒子,自圓周上的C點以速率v0穿出電場,AC與AB的夾角θ=60°.運動中粒子僅受電場力作用.(1)求電場強度的大小.(2)為使粒子穿過電場后的動能增量最大,該粒子進入電場時的速度應(yīng)為多大?(3)為