2020-2021学年高中物理-第一章-静电场-章末检测新人教版选修3-1.doc

2020-2021学年高中物理 第一章 静电场 章末检测新人教版选修3-1

2020-2021学年高中物理 第一章 静电场 章末检测新人教版选修3-1

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9

第一章　章末检测
一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．其中1～7小题为单选题，8～10小题为多选题)
1．(2017·珠海高二检测)关于静电场，下列说法中正确的是(　　)
A．在电场中某点的电势为零，则该点的电场强度一定为零
B．电荷在电场中电势高的地方电势能大，在电势低的地方电势能小
C．根据公式U＝Ed知，在匀强电场中两点间的距离越大，电势差就越大
D．正电荷从电势高的点运动到电势低的点，电势能一定减少
解析：电场强度和电势都是描述电场的物理量，二者无直接关系，但二者相互关联；电势是标量，与零势面的选取有关，所以电场强度为零的地方电势不一定为零，电势为零的地方电场强度也不一定为零，故A错误．据电势能公式Ep＝qφ知，电势能取决于该点的电势和电荷，只有正电荷在电场中电势高的地方电势能大，在电势低的地方电势能小，负电荷正好相反，故B错误．公式U＝Ed中的d为沿电场强度方向的距离，所以在匀强电场中，两点间沿电场强度方向的距离越大，电势差就越大，如果d不是沿电场强度方向的距离，那么间距大时，电势差不一定大，故C错误．据电势能公式Ep＝qφ知，正电荷在电势越高的地方电势能越大，在电势越低的地方电势能越小，所以正电荷从电势高的点运动到电势低的点，电势能一定减少，故D正确．
答案：D
2.

如图所示，直线上有O、a、b、c四点，a、b间的距离与b、c间的距离相等，在O点处有固定点电荷．已知b点电势高于c点电势．若一带负电荷的粒子仅在电场力作用下先从c点运动到b点，再从b点运动到a点，则(　　)
A．两过程中电场力做的功相等
B．前一过程中电场力做的功大于后一过程中电场力做的功
C．前一过程中，粒子电势能不断减小
D．后一过程中，粒子动能不断减小
解析：根据点电荷电场及其电势分布特点可知，b点电势高于c点电势，则O点固定的是正电荷．负电荷移动过程中电场力做功W＝qU，因为Ubc<Uab，则前一个过程中电场力做功小于后一个过程电场力做功，选项A、B错误；两个过程中均为电场力做正功，粒子的电势能减小，动能增加，C对、D错．故正确选项为C.
答案：C

3．(2017·河北省唐山市模拟)如图所示，一带电小球用丝线悬挂在水平方向的匀强电场中，当小球静止后把悬线烧断，则小球在电场中将做(　　)
A．自由落体运动
B．曲线运动
C．沿着悬线的延长线做匀加速直线运动
D．变加速直线运动
解析：烧断前，小球受三个力而平衡，线的拉力与重力的合力和电场力等大反向，烧断线后，拉力消失，而另外两个力不变，合力与拉力方向相反，则小球将沿着悬线的延长线做初速度为零的匀加速直线运动，故C正确．
答案：C
4.

一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图中虚线所示，电场方向竖直向下．若不计空气阻力，则此带电油滴从a运动到b的过程中，能量变化情况为(　　)
A．动能减少
B．电势能增加
C．动能和电势能之和减少
D．重力势能和电势能之和增加
解析：由于轨迹向合力的方向弯曲，可知油滴受到的电场力大于重力，合力的方向向上，合力做正功，由动能定理可知动能增加，A错误；电场力做正功，电势能减少，B错误；因油滴由a运动到b的过程中重力势能增加，动能增加，由能量守恒定律可知D错误、C正确．
答案：C
5.

两个较大的平行金属板A、B相距为d，分别接在电压为U的电源正、负极上，这时质量为m、带电荷量为－q的油滴恰好静止在两板之间，如图所示．在其他条件不变的情况下，如果将两板非常缓慢地水平错开一些，那么在错开的过程中(　　)
A．油滴将向上加速运动，电流计中的电流从b流向a
B．油滴将向下加速运动，电流计中的电流从a流向b
C．油滴静止不动，电流计中的电流从b流向a
D．油滴静止不动，电流计中的电流从a流向b
解析：电容器与电源相连，两极板间电压不变．将两极板非常缓慢地水平错开一些，两极板正对面积减小，而间距不变，由E＝可知，电场强度不变，油滴受到的电场力不变，仍与重力平衡，因此油滴静止不动．由C＝可知，电容减小，Q＝CU，电荷量减小，电容器放电，因此可判断电流计中的电流从a流向b，故D正确．
答案：D
6.

如图所示，A、B、C三点都在匀强电场中，已知AC⊥BC，∠ABC＝60°，BC＝20 cm.把一个电荷量q＝1×10－5 C的正电荷从A点移到B点，电场力做的功为零；从B点移到C点，电场力做的功为－1.73×10－3 J，则该匀强电场的场强大小和方向是(　　)
A．865 V/m，垂直AC向左
B．865 V/m，垂直AC向右
C．1 000 V/m，垂直AB斜向上
D．1 000 V/m，垂直AB斜向下
解析：把电荷q从A点移到B点，电场力做的功为零，说明A、B两点在同一等势面上，由于该电场为匀强电场，等势面应为平面，故题图中直线AB即等势线，场强方向应垂直于等势线，选项A、B错误．UBC＝＝ V＝－173 V，B点电势比C点电势低173 V，因电场线指向电势降低的方向，所以场强方向必垂直于AB斜向下，场强大小E＝＝ V/m＝1 000 V/m，因此选项D正确、C错误．
答案：D
7．如图所示，一个重力不计的带电粒子，从粒子源飘入(初速度很小，可忽略不计)电压为U1的加速电场，经加速后从小孔S沿平行金属板A、B的中心线射入，A、B板长为L，相距为d，电压为U2.则带电粒子能从A、B板间飞出，应该满足的条件是(　　)

A.<　　　　　B.<
C.< D.<
解析：粒子在电场中加速过程中，静电力做功，有qU1＝mv2，v＝，在偏转电场中做类平抛运动，L＝vt，y＝at2，a＝，y<，由此可得<，故选C.
答案：C
8.

(多选)一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左．不计空气阻力，则小球(　　)
A．做直线运动
B．做曲线运动
C．速率先减小后增大
D．速率先增大后减小
解析：对小球受力分析，小球受重力、电场力作用，合外力的方向与初速度的方向夹角为钝角，故小球做曲线运动，故A错误、B正确；在运动的过程中合外力方向与速度方向间的夹角先为钝角后为锐角，故合外力对小球先做负功后做正功，所以速率先减小后增大，选项C正确、D错误．
答案：BC
9.

(多选)图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷．一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点，则该粒子(　　)
A．带负电
B．在c点受力最大
C．在b点的电势能大于在c点的电势能
D．由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化
解析：根据粒子做曲线运动的特点，即合外力总是指向轨迹的凹侧，可知粒子与场源电荷间是斥力，粒子也带正电，A错误．又F＝k，c点离场源电荷最远，受力最小，B错误．由b到c电场力做正功，电势能减少，所以Epb>Epc，C正确．由Eqd＝ΔEk及电场强度的平均值ab>bc定性分析得D正确．
答案：CD
10．(多选)(2017·黄山高二检测)如图所示，水平放置的平行板电容器，上板带负电，下板带正电，带电小球以速度v0水平射入电场，且沿上板边缘飞出．若下板不动，将上板上移一小段距离，小球仍以相同的速度v0从原处飞入，则带电小球(　　)

A．将打在下板中央
B．仍沿原轨迹由下板边缘飞出
C．不发生偏转，沿直线运动
D．若上板不动，将下板上移一段距离，小球可能打在下板的中央
解析：将电容器上板或下板移动一小段距离，电容器带电荷量不变，由公式E＝＝＝可知，电容器产生的场强不变，以相同速度入射的小球仍将沿原轨迹运动．当上板不动，下板向上移动时，小球可能打在下板的中央．
答案：BD
二、非选择题(本题共2小题，共40分．要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)

11．(20分)(2017·吉林高二检测)如图所示，倾角为θ的斜面处于竖直向下的匀强电场中，在斜面上某点以初速度v0水平抛出一个质量为m的带正电小球，小球受到的电场力与重力相等，地球表面重力加速度为g，设斜面足够长，求：
(1)小球经多长时间落到斜面上．
(2)从水平抛出至落到斜面的过程中，小球的电势能减少了多少？
解析：(1)小球在运动过程中，根据牛顿第二定律
Eq＋mg＝ma
Eq＝mg，得a＝2g
又由于小球做平抛运动，竖直方向：
y＝at2
水平方向：x＝v0t
又＝tanθ
得t＝
(2)y＝at2＝×2g×2
＝
电场力做正功，电势能减小，则有：
ΔEp＝－W电＝－Eqy＝－mgy
＝－mvtan2θ
答案：(1)　(2)mvtan2θ
12．(20分)

如图所示，在两条平行的虚线内存在着宽度为L、场强为E的匀强电场，在与右侧虚线相距也为L处有一与电场平行的屏．现有一电荷量为＋q、质量为m的带电粒子(重力不计)，以垂直于电场线方向的初速度v0射入电场中，v0方向的延长线与屏的交点为O.试求：
(1)粒子在电场中运动的时间．
(2)粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值tanα.
解析：(1)粒子在垂直于电场线的方向上做匀速直线运动，粒子在电场中运动的时间为t＝.
(2)设粒子射出电场时沿平行电场线方向的速度为vy，根据牛顿第二定律，粒子在电场中的加速度为a＝.
vy＝at＝，故粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值为tanα＝＝.
答案：(1)　(2)