2024-2025學(xué)年高中物理第一章靜電澄時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3-1

PAGE8-單元質(zhì)量評(píng)估(一)(第一章)(60分鐘100分)一、選擇題(本題共10小題,1～6為單選題,7～10為多選題,每小題6分,共60分)1.國(guó)際單位制中,不是電場(chǎng)強(qiáng)度的單位是 ()A.N/C B.V/m C.J/C D.T·m/s【解析】選C。依據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度定義E=可知,N/C是電場(chǎng)強(qiáng)度的單位;依據(jù)E=可知,V/m是電場(chǎng)強(qiáng)度的單位;依據(jù)U=Bdv,E=,可得E=Bv,故T·m/s是電場(chǎng)強(qiáng)度的單位;依據(jù)U=可知,J/C是電壓的單位,故C符合題意。2.如圖所示的真空空間中,僅在正方體中的黑點(diǎn)處存在著電荷量大小相等的點(diǎn)電荷,則圖中a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)均相同的是 ()【解析】選C。C圖中a、b兩點(diǎn)處在+q、-q連線的中垂線上,且關(guān)于兩電荷連線對(duì)稱分布,電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)均相同。3.在靜電場(chǎng)中,將一電子由a點(diǎn)移到b點(diǎn),電場(chǎng)力做功5eV,則下列結(jié)論錯(cuò)誤的是()A.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向肯定是由b到aB.a、b兩點(diǎn)間的電壓是5VC.電子的電勢(shì)能削減了5eVD.因零電勢(shì)點(diǎn)未確定,故不能確定a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)【解析】選A。由Uab===-5V知a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為-5V,即電壓為5V,但電場(chǎng)強(qiáng)度方向不肯定由b到a,所以A錯(cuò)。電場(chǎng)力對(duì)電荷做功5eV,其電勢(shì)能肯定削減了5eV,而零電勢(shì)點(diǎn)未確定,我們只能確定a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差,無(wú)法確定a、b兩點(diǎn)的電勢(shì),所以,C、D對(duì),本題應(yīng)選A。4.如圖所示,一圓環(huán)上勻稱分布著正電荷,x軸垂直于環(huán)面且過(guò)圓心O。下列關(guān)于x軸上的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的說(shuō)法中正確的是 ()A.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,電勢(shì)最低B.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,電勢(shì)最高C.從O點(diǎn)沿x軸正方向,電場(chǎng)強(qiáng)度減小,電勢(shì)上升D.從O點(diǎn)沿x軸正方向,電場(chǎng)強(qiáng)度增大,電勢(shì)降低【解析】選B。依據(jù)電場(chǎng)的對(duì)稱性和電場(chǎng)的疊加原理知,O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零。在x軸上,電場(chǎng)強(qiáng)度的方向自O(shè)點(diǎn)分別指向x軸正方向和x軸負(fù)方向,且沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來(lái)越低,所以O(shè)點(diǎn)電勢(shì)最高。A錯(cuò)誤,B正確。在x軸上離O點(diǎn)無(wú)限遠(yuǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,故沿x軸正方向和x軸負(fù)方向的電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小,C、D錯(cuò)誤。5.(2024·北京高考)探討與平行板電容器電容有關(guān)因素的試驗(yàn)裝置如圖所示,下列說(shuō)法正確的是 ()A.試驗(yàn)前,只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸,能使電容器帶電B.試驗(yàn)中,只將電容器b板向上平移,靜電計(jì)指針的張角變小C.試驗(yàn)中,只在極板間插入有機(jī)玻璃板,靜電計(jì)指針的張角變大D.試驗(yàn)中,只增加極板帶電量,靜電計(jì)指針的張角變大,表明電容增大【解析】選A。當(dāng)用帶電玻璃棒與電容器a板接觸,由于靜電感應(yīng),從而在b板感應(yīng)出等量的異種電荷,從而使電容器帶電,故選項(xiàng)A正確;依據(jù)電容的確定式:C=,將電容器b板向上平移,即正對(duì)面積S減小,則電容C減小,依據(jù)C=可知,電量Q不變,則電壓U增大,則靜電計(jì)指針的張角變大,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;依據(jù)電容的確定式:C=,只在極板間插入有機(jī)玻璃板,則介電系數(shù)ε增大,則電容C增大,依據(jù)C=可知,電量Q不變,則電壓U減小,則靜電計(jì)指針的張角減小,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;依據(jù)電容確定式C=可知,電容C的變更與電量并無(wú)關(guān)系,因此電量的變更并不會(huì)導(dǎo)致電容的變更,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6.(2024·江蘇高考)如圖所示,水平金屬板A、B分別與電源兩極相連,帶電油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將B板右端向下移動(dòng)一小段距離,兩金屬板表面仍均為等勢(shì)面,則該油滴 ()A.仍舊保持靜止 B.豎直向下運(yùn)動(dòng)C.向左下方運(yùn)動(dòng) D.向右下方運(yùn)動(dòng)【解析】選D。將B板右端向下移動(dòng)一小段距離后,電容器內(nèi)部電荷重新分布,右側(cè)電荷稀疏,左側(cè)電荷密集,電場(chǎng)力方向不再豎直向上,而是向右側(cè)傾斜,使得帶電油滴不再受力平衡,合力方向向右下方,如圖所示,油滴向右下方運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D正確。7.(2024·江蘇高考)如圖所示,△ABC為等邊三角形,電荷量為+q的點(diǎn)電荷固定在A點(diǎn)。先將一電荷量也為+q的點(diǎn)電荷Q1從無(wú)窮遠(yuǎn)處(電勢(shì)為0)移到C點(diǎn),此過(guò)程中,電場(chǎng)力做功為-W。再將Q1從C點(diǎn)沿CB移到B點(diǎn)并固定。最終將一電荷量為-2q的點(diǎn)電荷Q2從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到C點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的有()A.Q1移入之前,C點(diǎn)的電勢(shì)為B.Q1從C點(diǎn)移到B點(diǎn)的過(guò)程中,所受電場(chǎng)力做的功為0C.Q2從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到C點(diǎn)的過(guò)程中,所受電場(chǎng)力做的功為2WD.Q2在移到C點(diǎn)后的電勢(shì)能為-4W【解析】選A、B、D。電荷Q1從無(wú)窮遠(yuǎn)處(電勢(shì)為0)移到C點(diǎn)的過(guò)程中,克服電場(chǎng)力做的功為W,即電勢(shì)能增大了Ep=W,依據(jù)電勢(shì)的定義,C點(diǎn)的電勢(shì)為φC==,選項(xiàng)A正確;在A點(diǎn)的固定電荷在B、C兩點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)的電勢(shì)相同,所以電荷Q1從C點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做的功為0,選項(xiàng)B正確;由于B、C兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,所以當(dāng)在B點(diǎn)固定Q1后,C點(diǎn)的電勢(shì)為,所以Q2從無(wú)窮遠(yuǎn)移到C點(diǎn)過(guò)程中,電場(chǎng)力做功為:W=qU=-2q×(0-)=4W,故C錯(cuò)誤;由于C點(diǎn)的電勢(shì)為,所以Q2的電勢(shì)能為Ep′=-4W,故D正確。8.如圖為一勻強(qiáng)電場(chǎng),某帶電粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),在這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服重力做的功為2.0J,電場(chǎng)力做的功為1.5J。則下列說(shuō)法正確的是 ()A.粒子帶負(fù)電B.粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)少1.5JC.粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)多0.5JD.粒子在A點(diǎn)的機(jī)械能比在B點(diǎn)少1.5J【解析】選C、D。粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,且沿著電場(chǎng)線,故粒子帶正電,所以選項(xiàng)A錯(cuò);粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能削減,故粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)多1.5J,故選項(xiàng)B錯(cuò);由動(dòng)能定理,WG+W電=ΔEk,-2.0J+1.5J=EkB-EkA,所以選項(xiàng)C對(duì);其他力(在這里指電場(chǎng)力)做功等于機(jī)械能的增加,所以選項(xiàng)D對(duì)。9.如圖所示,一帶正電的點(diǎn)電荷固定于O點(diǎn),兩虛線圓均以O(shè)為圓心,兩實(shí)線分別為帶電粒子M和N先后在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡,a、b、c、d、e為軌跡和虛線圓的交點(diǎn)。不計(jì)重力。下列說(shuō)法正確的是 ()A.M帶負(fù)電荷,N帶正電荷B.M在b點(diǎn)的動(dòng)能小于它在a點(diǎn)的動(dòng)能C.N在d點(diǎn)的電勢(shì)能等于它在e點(diǎn)的電勢(shì)能D.N在從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過(guò)程中克服電場(chǎng)力做功【解析】選A、B、C。從粒子的軌跡可以看出,O點(diǎn)的正電荷與粒子M相互吸引,與粒子N相互排斥,故M帶負(fù)電荷,N帶正電荷,A正確;Uab>0,所以從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),M所受的電場(chǎng)力做負(fù)功,動(dòng)能減小,故B正確;d、e兩點(diǎn)電勢(shì)相等,N在d、e兩點(diǎn)的電勢(shì)能相等,故C正確;Ucd>0,N從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,故D錯(cuò)誤。10.如圖所示,光滑絕緣水平面上有三個(gè)帶電小球a,b,c(可視為點(diǎn)電荷),三球沿一條直線擺放,僅在它們之間的靜電力作用下靜止,則以下推斷正確的是()A.a對(duì)b的靜電力肯定是引力B.a對(duì)b的靜電力可能是斥力C.a的電量可能比b少D.a的電量肯定比b多【解析】選A、D。由三個(gè)電荷平衡的規(guī)律“三點(diǎn)共線,兩同夾異,兩大夾小,近小遠(yuǎn)大”可知,a和c肯定是同種電荷,a和b肯定是異種電荷,并且a的電量肯定比b的帶電量要多,這樣c才可能平衡,所以本題正確答案應(yīng)選A、D。二、計(jì)算題(本題共2小題,共40分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11.(20分)如圖所示,在一個(gè)水平方向(平行紙面方向)的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。用上端固定,長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線,拴一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球,起先時(shí)將細(xì)線拉至水平至A點(diǎn),突然松開后,小球由靜止起先向下?lián)u擺,當(dāng)細(xì)線轉(zhuǎn)過(guò)60°角到B點(diǎn)時(shí),速度恰好為零,求A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB的大小。【解析】帶電小球由A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得mgLsin60°+qUAB=0,則UAB==-。答案:12.(20分)(2024·全國(guó)卷Ⅲ)如圖,在豎直平面內(nèi),一半徑為R的光滑圓弧軌道ABC和水平軌道PA在A點(diǎn)相切,BC為圓弧軌道的直徑,O為圓心,OA和OB之間的夾角為α,sinα=。一質(zhì)量為m的小球沿水平軌道向右運(yùn)動(dòng),經(jīng)A點(diǎn)沿圓弧軌道通過(guò)C點(diǎn),落至水平軌道;在整個(gè)過(guò)程中,除受到重力及軌道作用力外,小球還始終受到一水平恒力的作用。已知小球在C點(diǎn)所受合力的方向指向圓心,且此時(shí)小球?qū)壍赖膲毫η『脼榱?。重力加速度大小為g。求:(1)水平恒力的大小和小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度的大小。(2)小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)動(dòng)量的大小。(3)小球從C點(diǎn)落至水平軌道所用的時(shí)間。【解析】(1)由力的合成可得恒力F=mg,F合=mg據(jù)牛頓其次定律有F合=m聯(lián)立方程解得vC=。(2)小球從A到C過(guò)程,據(jù)動(dòng)能定理有-mgR(1+cosα)-FRsinα=m-m解得vA=由p=mv得小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)動(dòng)量的大小pA=。(3)將C點(diǎn)速度分解為水平和豎直方向上的兩個(gè)速度,豎直方向以初速度vCy、加速度g做勻加速直線運(yùn)動(dòng),落到水平軌道時(shí)豎直方向速度設(shè)為vty,據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律有-=2gR(1+cosα)t=解得t=。答案:(1)mg(2)(3)【補(bǔ)償訓(xùn)練】一束電子流在經(jīng)U=5000V的加速電壓加速后,在距兩極板等距離處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電