高中物理 第1、2章 靜電場(chǎng) 電勢(shì)能與電勢(shì)差單元測(cè)試24 魯科版選修31.doc

第1、2章靜電場(chǎng)電勢(shì)能與電勢(shì)差單元測(cè)試一、選擇題（每題4分，共40分)1如圖61所示，兩平行金屬板豎直放置，板上a、b兩孔正好水平相對(duì)，板間電壓500 v一個(gè)動(dòng)能為400 ev的電子從a孔沿垂直板方向射入電場(chǎng)中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間電子離開(kāi)電場(chǎng)，則電子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能大小為()a900 evb500 evc400 ev d100 ev解析：由于電子動(dòng)能ek400 ev500 ev，電子在電場(chǎng)中先做勻減速直線運(yùn)動(dòng)后反向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，最終從a孔射出，電場(chǎng)力做功為零，電子動(dòng)能大小不變答案：c2一個(gè)帶負(fù)電的小球，受電場(chǎng)力和重力的作用，由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，已知電場(chǎng)為水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，不計(jì)空氣阻力，設(shè)坐標(biāo)軸如圖62所示，x軸的正方向與電場(chǎng)方向一致，y軸的正方向豎直向下，原點(diǎn)為小球的起始位置，則可能表示此小球的運(yùn)動(dòng)軌跡的是()解析：小球受到水平向左的電場(chǎng)力和豎直向下的重力作用，合力恒定，軌跡在第三象限與坐標(biāo)軸成一定的夾角，小球做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，d項(xiàng)正確答案：d3(2009北京卷)某靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖63所示，圖中p、q兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小分別為ep和eq，電勢(shì)分別為up和uq，則()a.epeq，upuq bepeq，upuqcepeq，upuq depeq，upuq解析：從圖可以看出p點(diǎn)的電場(chǎng)線的密集程度大于q點(diǎn)電場(chǎng)線的密集程度，故p點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于q點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)因電場(chǎng)線的方向由p指向q，而沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸降低，p點(diǎn)的電勢(shì)高于q點(diǎn)的電勢(shì)，故a選項(xiàng)正確答案：a4某靜電場(chǎng)沿x方向的電勢(shì)分布如圖64所示，則()a.在ox1之間不存在沿x方向的電場(chǎng)b在ox1之間存在著沿x方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)c在x1x2之間存在著沿x方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)d在x1x2之間存在著沿x方向的非勻強(qiáng)電場(chǎng)解析：由圖象知，在o與x1這兩點(diǎn)之間不存在電勢(shì)差，故這兩點(diǎn)之間不存在電場(chǎng)，選項(xiàng)a是正確的在x1與x2這兩點(diǎn)之間存在著與距離成正比的電勢(shì)差，故可以確定存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)，選項(xiàng)c是正確的答案：ac5一帶負(fù)電小球在從空中的a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中，受重力、空氣阻力和電場(chǎng)力作用，小球克服重力做功5 j，小球克服空氣阻力做功1 j，電場(chǎng)力對(duì)小球做功2 j，則下列說(shuō)法中正確的是()a小球在a點(diǎn)的重力勢(shì)能比在b 點(diǎn)大5 jb小球在a點(diǎn)的機(jī)械能比在b點(diǎn)大1 jc小球在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)多2 jd小球在a點(diǎn)的動(dòng)能比在b點(diǎn)多4 j解析：重力勢(shì)能的變化只看重力做功，電勢(shì)能的變化只看電場(chǎng)力做功，機(jī)械能的變化看重力以外的其他力的功(空氣阻力和電場(chǎng)力的總功)，動(dòng)能的變化看合外力的總功(c、d對(duì))；重力和靜電場(chǎng)力都是保守力，它們的影響可以用做功來(lái)表示，也可用勢(shì)能的變化來(lái)表示答案：cd6(2009寧波模擬)如圖65所示的電容式話筒就是一種電容式傳感器，其原理是：導(dǎo)電性振動(dòng)膜片與固定電極構(gòu)成了一個(gè)電容器，當(dāng)振動(dòng)膜片在聲壓的作用下振動(dòng)時(shí)，兩個(gè)電極之間的電容發(fā)生變化，電路中電流隨之變化，這樣聲信號(hào)就轉(zhuǎn)化成了電信號(hào)，則當(dāng)振動(dòng)膜片向右振動(dòng)時(shí)()a電容器電容值增大b電容器帶電荷量減小c電容器兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)增大d電阻r上電流方向自左向右解析：振動(dòng)膜片向右振動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于兩極板間距減小，由c知c變大，a對(duì)；又由c，因電容式話筒始終與電源連接，u不變，故q變大，b錯(cuò)；由e知，d減小，e變大，c對(duì)；當(dāng)電容器電荷量變大時(shí)，由電源正負(fù)極知，電流方向自右向左流過(guò)電阻r，d錯(cuò)，故選a、c.答案：ac7.如圖66所示，在水平放置的光滑金屬板中心正上方有一帶正電的點(diǎn)電荷q，另一表面絕緣，帶正電的金屬小球(可視為質(zhì)點(diǎn)，且不影響原電場(chǎng))自左以初速度v0向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中()a小球做先減速后加速運(yùn)動(dòng)b小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)c小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的電場(chǎng)力是變力d小球受到的電場(chǎng)力做的功為零解析：由于金屬板處于點(diǎn)電荷q形成的電場(chǎng)中，達(dá)到靜電平衡后，在水平放置金屬板的上表面電場(chǎng)線是垂直向下的，金屬板的上表面是一個(gè)等勢(shì)面，所以小球運(yùn)動(dòng)時(shí)只在豎直方向上受力的作用，故小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，a錯(cuò)誤，b正確由電場(chǎng)線分布可知，小球受的電場(chǎng)力是變力，c正確根據(jù)力做功的條件，小球受到的電場(chǎng)力做功為零，d正確答案：bcd8如圖67所示，四個(gè)相同的金屬容器共軸排列，它們的間距與容器的寬度相同，軸線上開(kāi)有小孔在最左邊、最右邊兩個(gè)容器上加電壓u后，容器之間就形成了勻強(qiáng)電場(chǎng)今有一個(gè)電子從最左邊容器的小孔沿軸線入射，剛好沒(méi)有從最右邊容器出射，則該電子停止運(yùn)動(dòng)前()a通過(guò)各容器的速度比依次為1b通過(guò)各容器的時(shí)間比依次為531c通過(guò)各容器間隙所用的時(shí)間比依次為531d通過(guò)各容器間隙的加速度比依次為531解析：由qumv2，可得v，設(shè)每段電壓為u，則v3v2v11，故v1v2v31.因時(shí)間t，故t1t2t31.因勻強(qiáng)電場(chǎng)中電子受力相同，故加速度相同，通過(guò)各間隙的時(shí)間比為()()1.答案：a9真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷a和b，帶電荷量分別為qa和qb，相距為r.在它們共同形成的電場(chǎng)中只畫(huà)出一條電場(chǎng)線m，但沒(méi)有標(biāo)明方向，如圖68所示由圖可判定()aa、b為異種電荷bqaqbc.沿電場(chǎng)線由a到b電勢(shì)逐漸降低d沿電場(chǎng)線由a到b電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸減弱解析：電場(chǎng)線m連于a、b之間，說(shuō)明a、b為異種電荷，但從m的形狀分析知qaqb，從m的形狀可知，靠近b處電場(chǎng)線較密，所以沿電場(chǎng)線由a到b電場(chǎng)強(qiáng)度先減小后增強(qiáng)，因不知道a、b的正負(fù)，故不知道電勢(shì)高低答案：a10(2007全國(guó)高考)a、b、c、d是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)電場(chǎng)線與矩形所在平面平行已知a點(diǎn)的電勢(shì)為20 v，b點(diǎn)的電勢(shì)為24 v，d點(diǎn)的電勢(shì)為4 v，如圖69所示由此可知c點(diǎn)的電勢(shì)為()a.4 vb8 vc12 vd24 v解析：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，任意平行且等間距的兩點(diǎn)間電勢(shì)差一定相等則ubuaucud，代入數(shù)據(jù)可得uc8 v.答案：b二、實(shí)驗(yàn)題(共16分)11(6分)由絕緣介質(zhì)隔開(kāi)的兩個(gè)同軸的金屬圓筒構(gòu)成圓柱形電容器如圖610所示試根據(jù)你學(xué)到的有關(guān)平行板電容器電容的知識(shí)，推測(cè)影響圓柱形電容器電容的因素有_答案：h，r1，r2，(正對(duì)面積、極板間距離、極板間的介質(zhì))12. (10分)某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了一個(gè)方法來(lái)測(cè)量物體的帶電荷量如圖611所示，小球是一個(gè)外表面鍍有金屬膜的空心塑料球，用絕緣絲線懸掛于o點(diǎn)，o點(diǎn)固定一個(gè)可測(cè)量絲線偏離豎直方向角度的量角器，m、n是兩塊相同的、正對(duì)著平行放置的金屬板(加上電壓后其內(nèi)部電場(chǎng)可看做勻強(qiáng)電場(chǎng))，另外還要用到的器材有天平、刻度尺、電壓表、直流電流表、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器及導(dǎo)線若干，該小組的實(shí)驗(yàn)步驟如下，請(qǐng)你幫助該小組完成：(1)用天平測(cè)出小球的質(zhì)量m，按圖中所示進(jìn)行器材的安裝，并用刻度尺測(cè)出m、n兩板之間的距離d，使小球帶上一定的電荷量(2)連接電路(請(qǐng)?jiān)趫D中的虛線框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)所用的電路圖，電源、開(kāi)關(guān)已經(jīng)畫(huà)出)(3)閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片的位置，讀出多組相應(yīng)的電壓表的示數(shù)和絲線的偏轉(zhuǎn)角.(4)以電壓u為縱軸，以_為橫軸作出過(guò)原點(diǎn)的直線，求出直線的斜率k_.(5)小球的帶電荷量q_(用m、d、k等物理量表示)解析：由平衡條件得mgtanqe，umgdtan/q，以u(píng)為縱軸，tan為橫軸，圖線斜率kmgd/q.答案：(2)如圖612所示 (4)tan(5)三、計(jì)算題(共44分)13(10分)兩個(gè)半徑均為r的圓形平板電極，平行正對(duì)放置，相距為d，極板間的電勢(shì)差為u，極板間電場(chǎng)可以認(rèn)為是均勻的一個(gè)粒子從正極板邊緣以某一初速度垂直于電場(chǎng)方向射入兩極板之間，到達(dá)負(fù)極板時(shí)恰好落在極板中心已知質(zhì)子電荷量為e，質(zhì)子和中子的質(zhì)量均視為m，忽略重力和空氣阻力的影響，求：(1)極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度e；(2)粒子在極板間運(yùn)動(dòng)的加速度a；(3)粒子的初速度v0.解析：(1)極板間場(chǎng)強(qiáng)e.(2)粒子電荷量為2e，質(zhì)量為4m，所受電場(chǎng)力f2ee.粒子在極板間運(yùn)動(dòng)的加速度a.(3)由dat2，得t 2d.v0 .答案：(1)(2)(3) 14.(10分)如圖613所示，兩根長(zhǎng)為l的絲線下端分別懸掛一質(zhì)量為m、帶電荷量為q和q的小球a和b，處于場(chǎng)強(qiáng)為e、方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，使長(zhǎng)度也為l的連線ab拉緊，并使小球處于靜止?fàn)顟B(tài)求e的大小滿足什么條件時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)上述平衡狀態(tài)解析：首先，小球a、b均處于靜止?fàn)顟B(tài)，其所受合外力為零；其次，若撤去水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，則a、b兩小球在重力和彼此圖614間靜電引力作用下，回落到懸點(diǎn)正下方，可見(jiàn)只有勻強(qiáng)電場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí)，a、b間連線才能被拉緊設(shè)a、b間連線剛要被拉緊時(shí)，勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為e0，這時(shí)，小球a受力如圖614所示，由共點(diǎn)力平衡條件得：水平方向上有e0qftcos60f，豎直方向上有ftsin60mg，由庫(kù)侖定律得fk，解聯(lián)立方程組可得e0，故當(dāng)勻強(qiáng)電場(chǎng)e滿足ee0，即e時(shí)，a、b間連線才被拉緊答案：e15(12分)(2009福建卷)如圖615，在水平地面上固定一傾角為的光滑絕緣斜面，斜面處于電場(chǎng)強(qiáng)度大小為e、方向沿斜面向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中一勁度系數(shù)為k的絕緣輕質(zhì)彈簧的一端固定在斜面底端，整根彈簧處于自然伸長(zhǎng)狀態(tài)一質(zhì)量為m、帶電荷量為q(q0)的滑塊從距離彈簧上端s0處由靜止釋放，滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電荷量保持不變，設(shè)滑塊與彈簧接觸過(guò)程中沒(méi)有機(jī)械能損失，彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，重力加速度大小為g. (1)求滑塊從靜止釋放到與彈簧上端接觸瞬間所經(jīng)歷的時(shí)間t1；(2)若滑塊在沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中最大速度大小為vm，求滑塊從靜止釋放到速度大小為vm的過(guò)程中彈簧的彈力所做的功w；(3)從滑塊由靜止釋放瞬間開(kāi)始計(jì)時(shí)，請(qǐng)?jiān)趫D616中畫(huà)出滑塊在沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中速度與時(shí)間關(guān)系的vt圖象圖中橫坐標(biāo)軸上的t1、t2及t3分別表示滑塊第一次與彈簧上端接觸、第一次速度達(dá)到最大值及第一次速度減為零的時(shí)刻，縱坐標(biāo)軸上的v1為滑塊在t1時(shí)刻的速度大小，vm是題中所指的物理量(本小題不要求寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)解析：本題考查的是電場(chǎng)中斜面上的彈簧類問(wèn)題涉及勻變速直線運(yùn)動(dòng)、運(yùn)用動(dòng)能定理處理變力做功問(wèn)題、最大速度問(wèn)題和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析(1)滑塊從靜止釋放到與彈簧剛接觸的過(guò)程中做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度大小為a，則有qemgsinmas0at聯(lián)立可得t1(2)滑塊速度最大時(shí)受力平衡，設(shè)此時(shí)彈簧壓縮量為x0，則有mgsinqekx0從靜止釋放到速度達(dá)到最大的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得(mgsinqe)(s0x0)wmv0聯(lián)立可得wmv(mgsinqe)(s0)(3)如圖617答案：(1)；(2)mv(mgsinqe)(s0)(3)見(jiàn)圖61716(12分)如圖618所示，兩塊平行圖618金屬板m、n豎直放置，兩板間的電勢(shì)差u1.5103 v，現(xiàn)將一質(zhì)量m1102 kg、電荷量q4105 c的帶電小球從兩板上方的a點(diǎn)以v04 m/s的初速度水平拋出(a點(diǎn)距兩板上端的高度h20 cm)，之后小球恰好從靠近m板上端處進(jìn)入兩板間，沿