【三維設(shè)計(jì)】高中物理 第一章 靜電場(chǎng)階段質(zhì)量檢測(cè)（一）新人教版選修31(1).doc

【三維設(shè)計(jì)】2013-2014學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng)階段質(zhì)量檢測(cè)（一）新人教版選修3-1(時(shí)間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本大題共9個(gè)小題，每小題6分，共計(jì)54分。每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi))1.(2011全國(guó)新課標(biāo)卷)一帶負(fù)電荷的質(zhì)點(diǎn)，在電場(chǎng)力作用下沿曲線 abc 從 a 運(yùn)動(dòng)到 c ，已知質(zhì)點(diǎn)的速率是遞減的。關(guān)于 b 點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度 e 的方向，下列圖示中可能正確的是(虛線是曲線在 b 點(diǎn)的切線)()圖 1解析：題中質(zhì)點(diǎn)所帶電荷是負(fù)電荷，電場(chǎng)方向應(yīng)與負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力方向相反，又因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)的速度是遞減的，因此力的方向應(yīng)與速度方向夾角大于90，故選項(xiàng)d正確。答案：d2.如圖2所示，真空中a、b兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量分別為q和q，放在光滑絕緣的水平面上，a、b之間用絕緣的輕彈簧連接。當(dāng)系統(tǒng)平衡時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量為x0。設(shè)彈簧均在彈性限度內(nèi)，則()圖 2a.保持q不變，將q變?yōu)?q，平衡時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量等于3x0b.保持q不變，將q變?yōu)?q，平衡時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量小于3x0c.保持q不變，將q變?yōu)閝，平衡時(shí)彈簧的縮短量等于x0d.保持q不變，將q變?yōu)閝，平衡時(shí)彈簧的縮短量小于x0解析：設(shè)彈簧的原長(zhǎng)為l，由庫(kù)侖定律和胡克定律得，當(dāng)電荷量為q時(shí)，fkkx0；當(dāng)電荷量為3q時(shí)，設(shè)彈簧的伸長(zhǎng)量為x，f1kkx。由上述兩式得3，x1，xx0。故選項(xiàng)b正確。答案：b3.(2011廣東高考)如圖3為靜電除塵器除塵機(jī)理的示意圖。塵埃在電場(chǎng)中通過(guò)某種機(jī)制帶電，在電場(chǎng)力的作用下向集塵極遷移并沉積，以達(dá)到除塵目的。下列表述正確的是()圖 3a.到達(dá)集塵極的塵埃帶正電荷b.電場(chǎng)方向由集塵極指向放電極c.帶電塵埃所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相同d.同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場(chǎng)力越大解析：集塵極與電源的正極相連帶正電，放電極帶負(fù)電，塵埃在電場(chǎng)力作用下向集塵極遷移，說(shuō)明塵埃帶負(fù)電荷，a項(xiàng)錯(cuò)誤；電場(chǎng)方向由集塵極指向放電極，b項(xiàng)正確；帶電塵埃帶負(fù)電，因此所受電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)方向相反，c項(xiàng)錯(cuò)誤；同一位置電場(chǎng)強(qiáng)度一定，由fqe可知，塵埃電荷量越多，所受電場(chǎng)力越大，d項(xiàng)正確。答案：bd4.靜電除塵器是目前普遍采用的一種高效除塵器。其除塵器模型的收塵板是很長(zhǎng)的條形金屬板，圖4中直線ab為該收塵板的橫截面。工作時(shí)收塵板帶正電，其左側(cè)的電場(chǎng)線分布如圖所示；粉塵帶負(fù)電，在電場(chǎng)力作用下向收塵板運(yùn)動(dòng)，最后落在收塵板上。若用粗黑曲線表示原來(lái)靜止于p點(diǎn)的帶電粉塵顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，則圖5中可能正確的是(忽略重力和空氣阻力)() 圖 4圖 5解析：因?yàn)殡妶?chǎng)中各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)殡妶?chǎng)線的切線方向，所以條形金屬板所產(chǎn)生的電場(chǎng)為非勻強(qiáng)電場(chǎng)，即帶電粒子在電場(chǎng)中所受的電場(chǎng)力方向與大小都將發(fā)生變化，故帶電粒子在電場(chǎng)中不可能沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，c錯(cuò)誤；因?yàn)閹щ娏Ｗ釉陔妶?chǎng)中將做曲線運(yùn)動(dòng)，由曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：所受的合外力要指向圓弧內(nèi)側(cè)可知，帶負(fù)電的粉塵顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡可為a圖，a正確。答案：a。5.圖6甲是某同學(xué)設(shè)計(jì)的電容式速度傳感器原理圖，其中上極板為固定極板，下極板為待測(cè)物體。在兩極板間電壓恒定的條件下，極板上所帶電荷量q將隨待測(cè)物體的上下運(yùn)動(dòng)而變化。若q隨時(shí)間t的變化關(guān)系為q(a、b為大于零的常數(shù))，其圖像如圖乙所示，那么圖丙、圖丁中反映極板間場(chǎng)強(qiáng)大小e和物體速率v隨t變化的圖線可能是()圖 6a.和b.和c.和 d.和解析：設(shè)板間距離為d，則板間場(chǎng)強(qiáng)e，又因?yàn)閏，則e，故et圖線為。由qcu和q得d，可見(jiàn)，板間距離d隨時(shí)間均勻增大，即下極板移動(dòng)速率v不變，即vt圖線為，綜上，應(yīng)選c。答案：c6.如圖7所示，兩極板水平放置的平行板電容器間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)。兩極板間相距為d。一帶負(fù)電的微粒從上極板m的邊緣以初速度v0射入，沿直線從下極板的邊緣射出。已知微粒的電荷量為q、質(zhì)量為m。下列說(shuō)法正確的是() 圖 7a.微粒運(yùn)動(dòng)的加速度為0b.微粒的電勢(shì)能減小了mgdc.兩極板間的電勢(shì)差為mgd/qd.m極板的電勢(shì)高于n極板的電勢(shì)解析：帶電微粒在合外力為0的作用下，沿斜線運(yùn)動(dòng)，所以加速度為0，a對(duì)；因?yàn)殡妶?chǎng)力向上，所以電場(chǎng)線豎直向下，mn，d對(duì)；負(fù)電荷由高電勢(shì)向低電勢(shì)移動(dòng)，電勢(shì)能增加了mgd，b錯(cuò)；u，c對(duì)。答案：acd7.如圖8所示，兩平行金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)方向指向下極板，一帶電荷量為q的液滴，以初速度v0垂直電場(chǎng)線射入電場(chǎng)中，則液滴在電場(chǎng)中所做的運(yùn)動(dòng)可能是()a.沿初速度方向做勻速運(yùn)動(dòng) 圖 8b.向下極板方向偏移，做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)c.向上極板方向偏移，軌跡為拋物線d.向上極板方向偏移，軌跡為一段圓弧解析：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，q受靜電力的特點(diǎn)為：方向與電場(chǎng)線方向相反，大小恒定，但受重力的大小和靜電力的大小未知，當(dāng)二者相等時(shí)，液滴做勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)靜電力大于重力時(shí)，液滴向上極板偏移，當(dāng)靜電力小于重力時(shí)，液滴向下極板偏移，偏移時(shí)都是做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，軌跡都為拋物線，故a、b、c選項(xiàng)都有可能。答案：abc8.一帶電油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)e中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖9中虛線所示，電場(chǎng)方向豎直向下。若不計(jì)空氣阻力，則此帶電油滴從a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中，能量變化情況為()圖 9a.動(dòng)能減小b.電勢(shì)能增加c.動(dòng)能和電勢(shì)能之和減小d.重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和增加解析：由題圖所示的軌跡可知電場(chǎng)力大于重力，則從a到b，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，又電場(chǎng)力做的功值大于重力做的功值，所以動(dòng)能增加，由動(dòng)能定理可得w電w重ek，動(dòng)能和電勢(shì)能之和減少，所以c選項(xiàng)正確。答案：c9.如圖10所示，四個(gè)質(zhì)量相同，帶電荷量均為q的a、b、c、d微粒，距離地面的高度相同，以相同的水平速度拋出，除了a微粒沒(méi)有經(jīng)過(guò)電場(chǎng)外，其他三個(gè)微粒均經(jīng)過(guò)場(chǎng)強(qiáng)大小相同的勻強(qiáng)電場(chǎng)(mgqe)，這四個(gè)微粒從拋出到落地的時(shí)間分別是ta、tb、tc、td，則()圖 10a.tbtatctd b.tbtctatdc.tatdtbtc d.tbtatdaaadac，又由hayt2得tbtatdtc，應(yīng)選d。答案：d二、非選擇題(本題共3小題，共46分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)10.(14分)質(zhì)量為m、電荷量為q的小球以初速度v0以與水平方向成角射出，如圖11所示，如果在某方向加上一定大小的勻強(qiáng)電場(chǎng)后，能保證小球仍沿v0方向做直線運(yùn)動(dòng)，試求所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的最小值，加了這個(gè)電場(chǎng)后，經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間速度變?yōu)榱?？圖 11解析：由題知小球在重力和電場(chǎng)力作用下沿v0方向做直線運(yùn)動(dòng)，可知垂直v0方向上合外力為零，或者用力的分解或力的合成方法，重力與電場(chǎng)力的合力沿v0所在直線。建如圖所示坐標(biāo)系，設(shè)場(chǎng)強(qiáng)e與v0成角，則受力如圖所示。由牛頓第二定律可得：eqsinmgcos0eqcosmgsinma由式得：emgcos/qsin由式得：90時(shí)，e最小為eminmgcos/q其方向與v0垂直斜向上將90代入式可得agsin即在場(chǎng)強(qiáng)最小時(shí)，小球沿v0做加速度為agsin的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t時(shí)速度為0，則0v0gsint可得t。答案：11.(16分)示波器的示意圖如圖12所示，金屬絲發(fā)射出來(lái)的電子被加速后從金屬板的小孔穿出，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。電子在穿出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后沿直線前進(jìn)，最后打在熒光屏上。設(shè)加速電壓u11 640 v，偏轉(zhuǎn)極板長(zhǎng)l4 m，偏轉(zhuǎn)極板間距d1 cm，當(dāng)電子加速后從兩金屬板的中央沿極板平行方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。求：圖 12(1)偏轉(zhuǎn)電壓u2為多大時(shí)，電子束的偏移量最大？(2)如果偏轉(zhuǎn)極板右端到熒光屏的距離l20 cm，則電子束最大偏轉(zhuǎn)距離為多少？解析：(1)設(shè)電子被電壓u1加速后獲得速度大小為v0 ，則有 qu1mv在金屬板間電子的最大偏移量y10.5 cm則y1at2()2解得u22.05102 v(2)電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可看做從極板的正中心沿直線射出，如圖所示。由幾何知識(shí)，得解得y0.55 cm答案：(1)2.05102 v(2)0.55 cm12.(16分)如圖13所示，一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的小球，從距地面高2h處以一定的初速度水平拋出，在距拋出點(diǎn)水平距離為s處有根管口比小球大的豎直細(xì)管，細(xì)管的上口距地面高為h，為了使小球能無(wú)碰撞地落進(jìn)管口通過(guò)管子，可在管子上方整個(gè)區(qū)域內(nèi)加一水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，求：圖 1