【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2020-2021學(xué)年高中物理魯科版選修3-2：第二章末檢測(cè)-第一章-靜電場(chǎng)

章末檢測(cè)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共6小題，每小題4分，共24分)1．關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的關(guān)系，下面各種說法中正確的是()A．電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方，電勢(shì)肯定高B．電場(chǎng)強(qiáng)度不變，電勢(shì)也不變C．電場(chǎng)強(qiáng)度為零處，電勢(shì)肯定為零D．電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是電勢(shì)降低最快的方向答案D解析電場(chǎng)強(qiáng)度是描述靜電力的性質(zhì)的物理量，電勢(shì)是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和電勢(shì)凹凸沒有必定關(guān)系，電場(chǎng)線的方向，即電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是電勢(shì)降低最快的方向，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確．圖12．如圖1所示，空間有一電場(chǎng)，電場(chǎng)中有兩個(gè)點(diǎn)a和b.下列表述正確的是()A．該電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)B．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的大C．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的高D．正電荷在a、b兩點(diǎn)受力方向相同答案C解析由電場(chǎng)線的分布可以看出，此電場(chǎng)不是勻強(qiáng)電場(chǎng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；b點(diǎn)電場(chǎng)線比a點(diǎn)電場(chǎng)線密，故a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的小，B不正確；依據(jù)電場(chǎng)線的方向知a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的大，故C正確．正電荷在a、b兩點(diǎn)受力方向分別沿a、b兩點(diǎn)的切線方向，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．圖23．一不計(jì)重力的帶電粒子q從A點(diǎn)射入一正點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2所示，則()A．粒子q帶正電B．粒子q的加速度先變小后變大 C．粒子q的電勢(shì)能先變小后變大D．粒子q的動(dòng)能始終變大答案C解析依據(jù)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知，粒子帶負(fù)電，A錯(cuò)誤；依據(jù)庫侖定律可知電荷受到的庫侖力先變大后變小，B錯(cuò)誤；電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功，所以電勢(shì)能先減小后增大，動(dòng)能先增大后減小，C正確，D錯(cuò)誤；故選C.圖34．如圖3所示，空中有兩個(gè)等量的正電荷q1和q2，分別固定于A、B兩點(diǎn)，DC為AB連線的中垂線，C為A、B兩點(diǎn)連線的中點(diǎn)，將一正電荷q3由C點(diǎn)沿著中垂線移至無窮遠(yuǎn)處的過程中，下列結(jié)論正確的有()A．電勢(shì)能漸漸減小B．電勢(shì)能漸漸增大C．q3受到的電場(chǎng)力漸漸減小 D．q3受到的電場(chǎng)力漸漸增大答案A解析中垂線CD段上的電場(chǎng)強(qiáng)度方向處處都是豎直向上，故正電荷q3由C點(diǎn)沿著中垂線移至無窮遠(yuǎn)處的過程中，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，A對(duì)，B錯(cuò)；中垂線上由C到D，電場(chǎng)強(qiáng)度先變大后變小，q3受到的電場(chǎng)力先變大后變小，C、D錯(cuò)．圖45．如圖4所示，a、b、c為電場(chǎng)中同一條水平方向電場(chǎng)線上的三點(diǎn)，c為ab的中點(diǎn)，a、b電勢(shì)分別為φa＝5V、φb＝3V．下列敘述正確的是()A．該電場(chǎng)在c點(diǎn)處的電勢(shì)肯定為4VB．a(chǎn)點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)Ea肯定大于b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)EbC．一正電荷從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)電勢(shì)能肯定削減D．一正電荷運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力由c指向a答案C解析因不知該電場(chǎng)是否是勻強(qiáng)電場(chǎng)，所以E＝eq\f(U,d)不肯定成立，c點(diǎn)電勢(shì)不肯定是4V，所以A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤．因φa＞φb，電場(chǎng)線方向向右，正電荷從高電勢(shì)點(diǎn)移到低電勢(shì)點(diǎn)電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能削減，受到的電場(chǎng)力指向b，所以C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤．圖56．空間存在甲、乙兩相鄰的金屬球，甲球帶正電，乙球原來不帶電，由于靜電感應(yīng)，兩球在空間形成了如圖5所示穩(wěn)定的靜電場(chǎng)．實(shí)線為其電場(chǎng)線，虛線為其等勢(shì)線，A、B兩點(diǎn)與兩球球心連線位于同始終線上，C、D兩點(diǎn)關(guān)于直線AB對(duì)稱，則()A．A點(diǎn)和B點(diǎn)的電勢(shì)相同B．C點(diǎn)和D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同C．正電荷從A點(diǎn)移至B點(diǎn)，靜電力做正功D．負(fù)電荷從C點(diǎn)沿直線CD移至D點(diǎn)，電勢(shì)能先增大后減小答案C解析由題圖可知φA＞φB，所以正電荷從A移至B，靜電力做正功，故A錯(cuò)誤，C正確．C、D兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向不同，故B錯(cuò)誤．負(fù)電荷從C點(diǎn)沿直線CD移至D點(diǎn)，電勢(shì)能先減小后增大，所以D錯(cuò)誤，故選C.二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)，全部選對(duì)得6分，選對(duì)部分但不全的得3分，錯(cuò)選得0分)7．下列各量中，與檢驗(yàn)電荷無關(guān)的物理量是()A．電場(chǎng)力FB．電場(chǎng)強(qiáng)度EC．電勢(shì)差UD．電場(chǎng)力做的功W答案BC解析電場(chǎng)力F＝qE，與檢驗(yàn)電荷有關(guān)，故A項(xiàng)錯(cuò)；電場(chǎng)強(qiáng)度E、電勢(shì)差U與檢驗(yàn)電荷無關(guān)，故BC對(duì)；電場(chǎng)力做功W＝qU，與檢驗(yàn)電荷有關(guān)，故D項(xiàng)錯(cuò)．8．如圖6所示的電路中，AB是兩金屬板構(gòu)成的平行板電容器．先將電鍵K閉合，等電路穩(wěn)定后再將K斷開，然后將B板向下平移一小段距離，并且保持兩板間的某點(diǎn)P與A板的距離不變．則下列說法正確的是()圖6A．電容器的電容變小B．電容器內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度大小變大C．電容器內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度大小不變D．P點(diǎn)電勢(shì)上升答案ACD圖79．帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖7所示，假如帶電粒子只受電場(chǎng)力作用從a到b運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．粒子帶正電B．粒子在a和b點(diǎn)的加速度相同C．該粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)時(shí)小D．該粒子在b點(diǎn)的速度比在a點(diǎn)時(shí)大答案BD解析由于粒子運(yùn)動(dòng)軌跡越來越向上彎曲，可推斷它受力方向?yàn)樨Q直向上，所以粒子應(yīng)帶負(fù)電，故A錯(cuò)；勻強(qiáng)電場(chǎng)中受力恒定，加速度相同B對(duì)；從a到b由于電場(chǎng)力方向與速度方向成銳角，電場(chǎng)力做正功，則電勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，故該粒子在b點(diǎn)的電勢(shì)能比在a點(diǎn)時(shí)小，在b點(diǎn)的速度比在a點(diǎn)時(shí)大．故C錯(cuò)誤，D正確．圖810．如圖8所示，在a點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子，粒子到達(dá)b點(diǎn)時(shí)速度恰好為零，設(shè)ab所在的電場(chǎng)線豎直向下，a、b間的高度差為h，則()A．帶電粒子帶負(fù)電B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab＝eq\f(mgh,q)C．b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)D．a(chǎn)點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)答案ABC解析從a到b，帶電粒子先加速后減速，電場(chǎng)力方向向上，故帶電粒子帶負(fù)電，A項(xiàng)正確；由動(dòng)能定理知mgh＝qUab，Uab＝eq\f(mgh,q)，故B項(xiàng)正確；帶電粒子在b點(diǎn)受到的電場(chǎng)力比a點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大，故b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，故C項(xiàng)正確．三、填空題(本題共2小題，共12分)圖911．如圖9所示，Q為固定的正點(diǎn)電荷，A、B兩點(diǎn)在Q的正上方與Q相距分別為h和0.25h，將另一點(diǎn)電荷從A點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度正好又變?yōu)榱悖舸穗姾稍贏點(diǎn)處的加速度大小為eq\f(3,4)g，此電荷在B點(diǎn)處的加速度大小為________；方向________；A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差(用Q和h表示)為________．答案3g方向豎直向上－eq\f(3kQ,h)解析這一電荷必為正電荷，設(shè)其電荷量為q，由牛頓其次定律，在A點(diǎn)時(shí)mg－eq\f(kQq,h2)＝m·eq\f(3,4)g.在B點(diǎn)時(shí)eq\f(kQq,（0.25h）2)－mg＝m·aB，解得aB＝3g，方向豎直向上，q＝eq\f(mgh2,4kQ).從A到B過程，由動(dòng)能定理mg(h－0.25h)＋qUAB＝0，故UAB＝－eq\f(3kQ,h).圖1012．如圖10所示，在豎直向下、場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，長(zhǎng)為l的絕緣輕桿可繞固定軸O在豎直面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)小球A、B固定于桿的兩端，A、B的質(zhì)量分別為m1和m2(m1＜m2)，A帶負(fù)電，電荷量為q1，B帶正電，電荷量為q2.桿從靜止開頭由水平位置轉(zhuǎn)到豎直位置，在此過程中靜電力做功為____________，在豎直位置處兩球的總動(dòng)能為______________．答案(q1＋q2)El/2[(m2－m1)g＋(q1＋q2)E]l/2解析本題考查靜電力做功的特點(diǎn)和動(dòng)能定理，考查同學(xué)對(duì)功能關(guān)系的處理．A、B在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中靜電力對(duì)A、B都做正功，即：W＝q1Eeq\f(l,2)＋q2Eeq\f(l,2)，依據(jù)動(dòng)能定理：(m2－m1)geq\f(l,2)＋eq\f(（q1＋q2）El,2)＝Ek－0可求解在豎直位置處兩球的總動(dòng)能．四、計(jì)算題(本題共4小題，共40分)圖1113．(10分)如圖11所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將帶電荷量q＝－6×10－6C的電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做了2.4×10－5J的功，再從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力做了1.2×10－5J的功．求：(1)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB和B、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UBC；(2)假如規(guī)定B點(diǎn)的電勢(shì)為零，則A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)分別為多少？(3)作出過B點(diǎn)的一條電場(chǎng)線(只保留作圖的痕跡，不寫做法)．答案(1)4V－2V(2)4V2V(3)見解析圖解析(1)UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(－2.4×10－5,－6×10－6)V＝4VUBC＝eq\f(1.2×10－5,－6×10－6)V＝－2V(2)UAB＝φA－φBUBC＝φB－φC又φB＝0故φA＝4V，φC＝2V(3)如圖所示圖1214．(10分)一個(gè)帶正電的微粒，從A點(diǎn)射入水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，微粒沿直線AB運(yùn)動(dòng)，如圖12所示．AB與電場(chǎng)線夾角θ＝30°，已知帶電微粒的質(zhì)量m＝1.0×10－7kg，電荷量q＝1.0×10－10C，A、B相距L＝20cm.(取g＝10m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)求：(1)說明微粒在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，要求說明理由．(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向．(3)要使微粒從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，微粒射入電場(chǎng)時(shí)的最小速度是多少．答案見解析解析(1)微粒只在重力和電場(chǎng)力作用下沿AB方向運(yùn)動(dòng)，在垂直于AB方向上的重力和電場(chǎng)力必等大反向，可知電場(chǎng)力的方向水平向左，如圖所示，微粒所受合力的方向由B指向A，與初速度vA方向相反，微粒做勻減速運(yùn)動(dòng)．(2)在垂直于AB方向上，有qEsinθ－mgcosθ＝0所以電場(chǎng)強(qiáng)度E＝1.7×104N/C電場(chǎng)強(qiáng)度的方向水平向左(3)微粒由A運(yùn)動(dòng)到B時(shí)的速度vB＝0時(shí)，微粒進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度最小，由動(dòng)能定理得，mgLsinθ＋qELcosθ＝mveq\o\al(2,A)/2，代入數(shù)據(jù)，解得vA＝2.8m/s.圖1315．(10分)如圖13所示，在E＝103V/m的水平向左勻強(qiáng)電場(chǎng)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(chǎng)線平行，其半徑R＝0.4m，一帶正電荷q＝10－4C的小滑塊質(zhì)量為m＝0.04kg，與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，g取10m/s2，求：(1)要使小滑塊能運(yùn)動(dòng)到半圓軌道的最高點(diǎn)L，滑塊應(yīng)在水平軌道上離N點(diǎn)多遠(yuǎn)處釋放？(2)這樣釋放的滑塊通過P點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力是多大？(P為半圓軌道中點(diǎn))答案(1)20m(2)1.5N解析(1)滑塊剛能通過軌道最高點(diǎn)條件是mg＝meq\f(v2,R)，v＝eq\r(Rg)＝2m/s滑塊由釋放點(diǎn)到最高點(diǎn)過程由動(dòng)能定理得：Eqs－μmgs－mg2R＝eq\f(1,2)mv2所以s＝eq\f(m\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)v2＋2gR)),Eq－μmg)代入數(shù)據(jù)得：s＝20m(2)滑塊過P點(diǎn)時(shí)，由動(dòng)能定理：－mgR－EqR＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,p)所以veq\o\al(2,P)＝v2＋2(g＋eq\f(Eq,m))R在P點(diǎn)由牛頓其次定律：N－Eq＝eq\f(mveq\o\al(2,P),R)所以N＝3(mg＋Eq)代入數(shù)據(jù)得：N＝1.5N16．(10分)如圖14所示，EF與GH間為一無場(chǎng)區(qū)．無場(chǎng)區(qū)左側(cè)A、B為相距為d、板長(zhǎng)為L(zhǎng)的水平放置的平行金屬板，兩板上加某一電壓從而在板間形成一勻強(qiáng)電場(chǎng)，其中A為正極板．無場(chǎng)區(qū)右側(cè)為一點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)，點(diǎn)電荷的位置O為圓弧形細(xì)圓管CD的圓心，圓弧半徑為R，圓心角為120°，O、C在兩板間的中心線上，D位于GH上．一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子以初速度v0沿兩板間的中心線射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，粒子出勻強(qiáng)電場(chǎng)經(jīng)無場(chǎng)區(qū)后恰能進(jìn)入細(xì)圓管，并做與管壁無相互擠壓的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．(不計(jì)粒子的重力、管的粗細(xì))求：圖14(1)O處點(diǎn)電荷的電性和電荷量；(2)兩金屬板間所加的電壓．答案(1)負(fù)電eq\f(4mveq\o\al(2,0)R,3kq)(2)eq\f(\r(3)mdveq\o\al(2,0),3qL)解析(1)由幾何關(guān)系知，粒子在D點(diǎn)速度方向與水平方向夾角為30°，進(jìn)入D點(diǎn)時(shí)速度v＝eq\f(v0,cos30°)