2022高考物理一輪復習 第七章 靜電場單元質(zhì)檢 新人教版

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1、2022高考物理一輪復習 第七章 靜電場單元質(zhì)檢 新人教版 一、選擇題(本題共9小題,每小題6分,共54分。在每小題給出的四個選項中,第1~5題只有一項符合題目要求,第6~9題有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分) 1.在電場中有一點P,下列說法正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.若放在P點的電荷帶的電荷量加倍,則P點的電場強度加倍 B.若P點沒有檢驗電荷,則P點的電場強度為零 C.P點的電場強度越小,則同一電荷在P點受到的電場力越小 D.P點的電場強度方向為放在該點的電荷的受力方向 答案C 解析電場強度取決于電場

2、本身,與有無試探電荷無關(guān),所以在P點電荷減半或無檢驗電荷,P點的電場強度不變,故A、B錯誤;據(jù)F=Eq知,P點的電場強度越小,則同一電荷在P點所受的電場力越小,故C正確;據(jù)電場強度方向的規(guī)定,正電荷所受電場力的方向與電場強度方向相同,所以P點的電場強度方向為正電荷在該點的受力方向,故D錯誤。 2.(2017·陜西西安檢測)關(guān)于靜電場的電場強度和電場線,下列說法正確的是(　　) A.在一個以點電荷為中心,r為半徑的球面上,各處的電場強度都相同 B.E=僅適用于真空中點電荷形成的電場 C.電場強度的方向就是放入電場中的電荷受到的電場力的方向 D.當初速度為零時,放入電場中的電荷在電場力作

3、用下的運動軌跡一定與電場線重合 答案B 解析在一個以點電荷為中心,r為半徑的球面上,各處的電場強度大小都相等,但方向不同,選項A錯誤;E=僅適用于真空中點電荷形成的電場,選項B正確;電場強度的方向就是放入電場中的正電荷受到的電場力的方向,選項C錯誤;若電場線是曲線,則電荷受到的力將發(fā)生方向的變化,則其軌跡不可能與電場線重合,選項D錯誤。 3.以下說法正確的是(　　) A.在靜電場中,沿著電場線方向電勢逐漸降低 B.外力對物體所做的功越多,對應的功率越大 C.電容器電容C與電容器所帶電荷量Q成正比 D.在超重和失重現(xiàn)象中,地球?qū)ξ矬w的實際作用力發(fā)生了變化 答案A 解析沿電場線方

4、向電勢逐漸降低,A選項正確;根據(jù)功率定義式P=,功率與功及時間都有關(guān)系,B選項錯誤;電容器電容的決定式為C=,與電荷量無關(guān),C選項錯誤;在超重和失重現(xiàn)象中,重力不變,D錯誤。 4. 如圖,平行板電容器兩極板的間距為d,極板與水平面成45°角,上極板帶正電。一電荷量為q(q>0)的粒子在電容器中靠近下極板處。以初動能Ek0豎直向上射出。不計重力,極板尺寸足夠大。若粒子能打到上極板,則兩極板間電場強度的最大值為(　　) A. B. C. D. 答案B 解析 根據(jù)電荷受力可以知道,粒子在電場中做曲線運動,如圖所示。當電場足夠大時,粒子到達上極板時速度恰好與上極板平行,如圖,將粒子

5、初速度v0分解為垂直極板的vy和平行極板的vx,根據(jù)運動的合成與分解,當分速度vy=0時,則粒子的速度正好平行上極板,則根據(jù)運動學公式:-=-2d,由于vy=v0cos 45°,Ek0=,聯(lián)立整理得到E=,故選項B正確。 5. 一金屬容器置于絕緣板上,帶電小球用絕緣細線懸掛于容器中,容器內(nèi)的電場線分布如圖所示。容器內(nèi)表面為等勢面,A、B為容器內(nèi)表面上的兩點,下列說法正確的是(　　) A.A點的電場強度比B點的大 B.小球表面的電勢比容器內(nèi)表面的低 C.B點的電場強度方向與該處內(nèi)表面垂直 D.將檢驗電荷從A點沿不同路徑移到B點,電場力所做的功不同 答案C 解析根據(jù)電場線的疏密

6、程度可得EAOQ,則(　　) A.P點的電場強度比Q點的小 B.P點的電勢比M點的低 C.OP兩點間的電勢差小于OQ兩點間的電勢差 D.一帶正電的試探電荷在

7、Q點的電勢能比在M點大 答案AD 解析根據(jù)電場的對稱性知P點電場強度小于Q點電場強度,選項A正確;ab和cd是兩條等勢線,所以φP=φQ,B錯誤;UOP=UOQ=0,C錯誤;由于φQ>φM,所以正試探電荷在Q點電勢能大,D正確。 7. 如圖所示,平行板電容器與電動勢為E'的直流電源(內(nèi)阻不計)連接,下極板接地,靜電計所帶電荷量很少,可被忽略。一帶負電油滴被固定于電容器中的P點?，F(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動一小段距離,則(　　) A.平行板電容器的電容將變小 B.靜電計指針張角變小 C.帶電油滴的電勢能將減少 D.若先將上極板與電源正極的導線斷開,再將下極板向下移動一

8、小段距離,則帶電油滴所受電場力不變 答案ACD 解析將平行板電容器的下極板豎直向下移動一小段距離時,兩極板的正對面積S不變,間距d變大,根據(jù)關(guān)系式C=可知,電容C減小,選項A正確;因為靜電計指針的變化表征了電容器兩極板電勢差的變化,題中電容器兩極板間的電勢差U不變,所以靜電計指針張角不變,選項B錯誤;U不變,極板間距d變大時,板間電場強度E=減小,帶電油滴在P點的電勢φ=Ed1增大,其中d1為油滴到下極板的距離,又因為油滴帶負電,所以其電勢能將減少,選項C正確;若先將上極板與電源正極的導線斷開,再將下極板向下移動一小段距離,則電容器帶電荷量Q不變,極板間距d變大,根據(jù)Q=CU,E=和C=可

9、知E∝,可見,極板間電場強度E不變,所以帶電油滴所受電場力不變,選項D正確。 8.(2017·河北衡水調(diào)研)美國物理學家密立根通過研究平行板間懸浮不動的帶電油滴,準確地測定了電子的電荷量。如圖所示,平行板電容器兩極板M、N與電壓為U的恒定電源兩極相連,板的間距為d?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板間勻速下落,則 (　　) A.此時極板間的電場強度E= B.油滴帶電荷量為 C.減小極板間電壓,油滴將加速下落 D.將極板N向下緩慢移動一小段距離,油滴將向上運動 答案AC 解析極板間電壓為U,間距為d,是勻強電場,故電場強度E=,故A正確;油滴受重力和電場力,處于平衡狀態(tài),故mg=q

10、,解得q=,故B錯誤;減小極板間電壓,電場強度減小,電場力小于重力,合力向下,故油滴將加速下落,故C正確;將極板N向下緩慢移動一小段距離,板間距增加,電場強度減小,電場力減小,電場力小于重力,合力向下,故油滴將加速下落,故D錯誤。 9.(2017·湖北潛江、天門、仙桃期末聯(lián)考)如圖甲所示,Q1、Q2為兩個固定著的點電荷,a、b是它們連線的延長線上的兩點?，F(xiàn)有一電子,只在電場力作用下,以一定的初速度沿直線從a點開始經(jīng)b點向遠處運動,v-t圖象如圖乙所示,電子經(jīng)過a、b兩點的速度分別為va、vb,則(　　) A.Q1一定帶負電 B.Q1的電荷量一定大于Q2的電荷量 C.b點的電勢高于a

11、點的電勢 D.電子離開b點后所受靜電力一直減小 答案BC 解析由圖象可知,電子從a到b做加速度減小的加速運動,所以ab之間電場方向向左,在b點時電子運動的加速度為零,則電場力為零,所以該點電場強度為零,過b點后電子做減速運動,加速度先增大后減小,所以電場的方向向右,電子離開b點后所受靜電力先增大后減小,則Q1一定帶正電,Q2一定帶負電,且Q1的電荷量一定大于Q2的電荷量,b點的電勢高于a點的電勢。 二、計算題(本題共3小題,共46分) 10.(14分)如圖所示,兩平行金屬板A、B長為l=8 cm,兩板間距離d=8 cm,A板比B板電勢高300 V,一帶正電的粒子電荷量為q=1.0×1

12、0-10 C、質(zhì)量為m=1.0×10-20 kg,沿電場中心線RO垂直電場線飛入電場,初速度v0=2.0×106 m/s,粒子飛出電場后經(jīng)過界面MN、PS間的無電場區(qū)域,然后進入固定在O點的點電荷Q形成的電場區(qū)域(設界面PS右側(cè)點電荷的電場分布不受界面的影響)。已知兩界面MN、PS相距為12 cm,D是中心線RO與界面PS的交點,O點在中心線上,距離界面PS為9 cm,粒子穿過界面PS做勻速圓周運動,最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏bc上。(靜電力常量k=9.0×109 N·m2/C2,粒子的重力不計) (1)求粒子穿過界面MN時偏離中心線RO的距離為多遠;到達PS界面時離D點為多遠;

13、 (2)在圖上粗略畫出粒子的運動軌跡; (3)確定點電荷Q的電性并求其電荷量的大小。 答案(1)3 cm　12 cm　(2)見解析　(3)負電　1.04×10-8 C 解析(1)粒子穿過界面MN時偏離中心線RO的距離(偏轉(zhuǎn)位移): y=at2 a= l=v0t 則y=at2=2=0.03 m=3 cm 粒子在離開電場后將做勻速直線運動,其軌跡與PS交于H點,設H點到D點的距離為y',打到屏上的粒子好像是從極板中心沿直線打到屏上,則有,解得y'=4y=12 cm (2)第一段是拋物線、第二段是直線、第三段是圓弧 (3)粒子到達H點時,其水平速度vx=v0=2.0×106

14、 m/s 豎直速度vy=at=1.5×106 m/s 則v合=2.5×106 m/s 由于帶正電的粒子在穿過界面PS后繞點電荷Q做勻速圓周運動,所以Q帶負電。 根據(jù)幾何關(guān)系可知半徑r=15 cm k=m 解得Q≈1.04×10-8 C。 11. (15分)(2017·山西太原考試)如圖所示,直角坐標系xOy位于同一豎直平面內(nèi),其中x軸水平、y軸豎直,xOy平面內(nèi)長方形區(qū)域OABC內(nèi)有方向垂直O(jiān)A的勻強電場,OA長為l,與x軸間的夾角θ=30°。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球(可看作質(zhì)點)從y軸上的P點沿x軸方向以一定速度射出,恰好從OA的中點M垂直O(jiān)A進入電場區(qū)域。已知

15、重力加速度為g。 (1)求P的縱坐標yP及小球從P射出時的速度v0; (2)已知電場強度的大小為E=,若小球不能從BC邊界離開電場,OC長度應滿足什么條件? 答案(1)l　　(2)d> 解析(1)設小球從P運動到M所用時間為t1,則有 yP-sin θ= cos θ=v0t1 =gt1 解得yP=l v0=。 (2)設小球到達M時速度為vM,進入電場后加速度為a,有 vM= 又mgcos θ=qE 小球在電場中沿vM方向做勻速直線運動,沿與vM垂直方向做加速度為a的勻加速運動,設邊界OC的長度為d時,小球不從BC邊射出,在電場中運動時間為t2 mgsin θ=ma

16、 d>vMt2 解得d>l。 12.(17分)一平行板電容器長l=10 cm,寬a=8 cm,板間距d=4 cm,在板左側(cè)有一足夠長的“狹縫”離子源,沿著兩板中心平面,連續(xù)不斷地向整個電容器射入離子,它們的比荷均為2×1010 C/kg,速度均為4×106 m/s,距板右端處有一屏,如圖甲所示。如果在平行板電容器的兩極板間接上如圖乙所示的交流電壓,由于離子在電容器中運動所用的時間遠小于交流電的周期,故離子通過電場的時間內(nèi)電場可視為勻強電場。忽略離子間的相互作用。試求: (1)離子打在屏上的區(qū)域面積; (2)在一個周期內(nèi),離子打到屏上的時間。 答案(1)64 cm2　(2)0.012 8 s 解析(1)設離子恰好從極板邊緣射出時極板兩端的電壓為U0。 水平方向:l=v0t ① 豎直方向:at2 ② 又a= ③ 由①②③得U0==128 V 即當U>128 V時離子打到極板上,當U≤128 V時離子打到屏上。 利用推論:打到屏上的離子好像是從極板中心沿直線射到屏上,由此可得 解得y=d 又由對稱性知,打到屏上的總長度為2d。 則離子打到屏上的區(qū)域面積為S=(2d)2=64 cm2。 (2)在前T,離子打到屏上的時間 t0=×0.005 s=0.003 2 s 又由對稱性知,在一個周期內(nèi),打到屏上的總時間t=4t0=0.012 8 s。