高考物理一輪復(fù)習(xí) 單元質(zhì)檢七 靜電場(chǎng)（含解析）新人教版-新人教版高三物理試題

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1、單元質(zhì)檢七　靜電場(chǎng) (時(shí)間:45分鐘　滿分:100分) 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(gè)選項(xiàng)中,第1~5題只有一項(xiàng)符合題目要求,第6~9題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分) 1.下圖是某驗(yàn)電器的結(jié)構(gòu)圖,下列相關(guān)說法正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.金屬箔張開過程,電勢(shì)能一定減少 B.金屬箔張開過程,電場(chǎng)力一定做負(fù)功 C.兩金屬箔張開,說明金屬球帶正電 D.兩片金屬箔張開時(shí),可能帶異種電荷 答案:A 解析:驗(yàn)電器是利用同種電荷互相排斥的原理工作的。當(dāng)用帶電體接觸驗(yàn)電器的金

2、屬球時(shí),就有一部分電荷轉(zhuǎn)移到驗(yàn)電器的金屬箔上,金屬箔帶上了同種電荷,這兩片金屬箔由于帶同種電荷互相排斥而張開;在張開的過程中電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小。而驗(yàn)電器只能判斷物體是否帶電,不能說明是哪種電荷,故也不能說明金屬球帶哪種電荷,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。 2.(2019·浙江仿真卷)中國(guó)南車設(shè)計(jì)制造的全球首創(chuàng)超級(jí)電容儲(chǔ)能式現(xiàn)代電車在寧波下線,將成為二、三線城市的主要公交用車。這種超級(jí)電車的核心是我國(guó)自主研發(fā)、全球首創(chuàng)的“超級(jí)電容器”。這種電容器安全性高,可反復(fù)充放電100萬次以上,使用壽命長(zhǎng)達(dá)十二年,且容量超大(達(dá)到9 500 F),能夠在10 s內(nèi)完成充電。下列說法正確的是(　　) A

3、.該“超級(jí)電容器”能儲(chǔ)存電荷 B.該“超級(jí)電容器”的電容隨電壓的增大而增大 C.該“超級(jí)電容器”放電過程中把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 D.充電時(shí)電源的正極應(yīng)接“超級(jí)電容器”的負(fù)極 答案:A 解析:電容器的電容由電容器自身結(jié)構(gòu)決定,與兩端所加電壓無關(guān),選項(xiàng)B錯(cuò)誤。充電時(shí)電容器可以將外部電流的能量以電荷方式存儲(chǔ)在兩極板,轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能;放電時(shí)將電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能,和化學(xué)能無關(guān),選項(xiàng)A正確,C錯(cuò)誤。充電時(shí)電源的正極應(yīng)接“超級(jí)電容器”的正極,才能保障正常充電,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 3.(2019·山東壽光模擬)如圖所示,虛線AB和CD分別為橢圓的長(zhǎng)軸和短軸,相交于O點(diǎn),兩個(gè)等量同種點(diǎn)電荷分別處于橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)

4、M、N上,下列說法正確的是(　　) A.A、B兩處電勢(shì)、電場(chǎng)強(qiáng)度均相同 B.C、D兩處電勢(shì)、電場(chǎng)強(qiáng)度均不同 C.在虛線AB上O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最小 D.帶負(fù)電的試探電荷在O處的電勢(shì)能大于在C處的電勢(shì)能 答案:C 解析:根據(jù)順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,結(jié)合等量同種電荷電場(chǎng)線、等勢(shì)面分布對(duì)稱性特點(diǎn)可知,A、B電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反,C、D兩處電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反,電勢(shì)相同,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;根據(jù)電場(chǎng)線疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小可知,在A、B之間,O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最小,故選項(xiàng)C正確;O點(diǎn)電勢(shì)高于C點(diǎn)電勢(shì),負(fù)電荷在O處電勢(shì)能小于在C處電勢(shì)能,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 4.如圖所示,虛線表示某電場(chǎng)的等勢(shì)面,實(shí)線表示一帶電

5、粒子僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)的徑跡。粒子在A點(diǎn)的加速度為aA、動(dòng)能為EkA、電勢(shì)能為EpA,在B點(diǎn)的加速度為aB、動(dòng)能為EkB、電勢(shì)能為EpB。則下列結(jié)論正確的是(　　) A.aA>aB,EkA>EkB B.aAEpB C.aAaB,EkA

6、確,選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤。 5.如圖所示,豎直平面內(nèi)的xOy坐標(biāo)系中,x軸上固定一個(gè)點(diǎn)電荷Q,y軸上固定一根光滑絕緣細(xì)桿(細(xì)桿的下端剛好在坐標(biāo)原點(diǎn)O處),將一個(gè)重力不計(jì)的帶電圓環(huán)(可視為質(zhì)點(diǎn))套在桿上,從P處由靜止釋放,圓環(huán)從O處離開細(xì)桿后恰好繞點(diǎn)電荷Q做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則下列說法正確的是(　　) A.圓環(huán)沿細(xì)桿從P運(yùn)動(dòng)到O的過程中,加速度一直增大 B.圓環(huán)沿細(xì)桿從P運(yùn)動(dòng)到O的過程中,速度先增大后減小 C.若只增大圓環(huán)所帶的電荷量,圓環(huán)離開細(xì)桿后仍能繞點(diǎn)電荷Q做勻速圓周運(yùn)動(dòng) D.若將圓環(huán)從桿上P點(diǎn)上方由靜止釋放,其他條件不變,圓環(huán)離開細(xì)桿后仍能繞點(diǎn)電荷Q做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 答案:C

7、解析:圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)且未離開細(xì)桿時(shí)庫侖力沿x軸正方向,與細(xì)桿對(duì)圓環(huán)的支持力平衡,加速度為零,A錯(cuò)誤。因?yàn)閳A環(huán)到O點(diǎn)前,庫侖力沿y軸負(fù)方向的分量大小始終不為0,故一直加速,速度增加,B錯(cuò)誤。設(shè)P、O兩點(diǎn)間電勢(shì)差為U,由動(dòng)能定理有qU=12mv2,由牛頓第二定律有kQqr2=mv2r,聯(lián)立得kQr2=2Ur,即圓環(huán)是否做圓周運(yùn)動(dòng)與q無關(guān),C正確。若從P點(diǎn)上方釋放,則U變大,不能做勻速圓周運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)誤。 6.兩個(gè)不規(guī)則的帶電導(dǎo)體間的電場(chǎng)線分布如圖所示,已知導(dǎo)體附近的電場(chǎng)線均與導(dǎo)體表面垂直,a、b、c、d為電場(chǎng)中幾個(gè)點(diǎn),并且a、d為緊靠導(dǎo)體表面的兩點(diǎn),以無窮遠(yuǎn)為零電勢(shì)點(diǎn),則(　　) A.電場(chǎng)強(qiáng)

8、度大小關(guān)系有Eb>Ec B.電勢(shì)大小關(guān)系有φb>φd C.將一負(fù)電荷放在d點(diǎn)時(shí)其電勢(shì)能為負(fù)值 D.將一正電荷由a點(diǎn)移到d點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力做正功 答案:BD 解析:由電場(chǎng)線的疏密表征電場(chǎng)強(qiáng)度的大小可知,Ebφd,故B正確;由于a點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)電勢(shì),將一正電荷由a點(diǎn)移到d點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力做功W=q(φa-φd)>0,為正功,故D正確;由于無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn),故d點(diǎn)電勢(shì)為負(fù),負(fù)電荷放在d點(diǎn)時(shí)其電勢(shì)能Epd=(-q)×φd>0,為正值,故C錯(cuò)誤。 7.如圖所示,平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E'的直流電源(內(nèi)阻不計(jì)

9、)連接,下極板接地,靜電計(jì)所帶電荷量很少,可被忽略。一帶負(fù)電油滴被固定于電容器中的P點(diǎn)?，F(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動(dòng)一小段距離,則(　　) A.平行板電容器的電容將變小 B.靜電計(jì)指針張角變小 C.帶電油滴的電勢(shì)能將減少 D.若先將上極板與電源正極的導(dǎo)線斷開,再將下極板向下移動(dòng)一小段距離,則帶電油滴所受電場(chǎng)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(dòng)一小段距離時(shí),兩極板的正對(duì)面積S不變,間距d變大,根據(jù)關(guān)系式C=εrS4πkd∝Sd可知,電容C減小,選項(xiàng)A正確;因?yàn)殪o電計(jì)指針的變化表征了電容器兩極板電勢(shì)差的變化,題中電容器兩極板間的電勢(shì)差U不變,所以靜

10、電計(jì)指針張角不變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;U不變,極板間距d變大時(shí),板間電場(chǎng)強(qiáng)度E=Ud減小,帶電油滴在P點(diǎn)的電勢(shì)φ=Ed1增大,其中d1為油滴到下極板的距離,又因?yàn)橛偷螏ж?fù)電,所以其電勢(shì)能將減少,選項(xiàng)C正確;若先將上極板與電源正極的導(dǎo)線斷開,再將下極板向下移動(dòng)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=Ud和C=εrS4πkd可知E∝QS,可見,極板間電場(chǎng)強(qiáng)度E不變,所以帶電油滴所受電場(chǎng)力不變,選項(xiàng)D正確。 8.(2019·河北唐山一模)如圖所示,豎直平面內(nèi)有A、B兩點(diǎn),兩點(diǎn)的水平距離和豎直距離均為H,空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一質(zhì)量為m的帶電小球從A點(diǎn)以水平速度v0拋出,

11、經(jīng)一段時(shí)間豎直向下通過B點(diǎn)。重力加速度為g。小球在由A到B的運(yùn)動(dòng)過程中,下列說法正確的是(　　) A.小球帶負(fù)電 B.速度先增大后減小 C.機(jī)械能一直減小 D.任意一小段時(shí)間內(nèi),電勢(shì)能的增加量總等于重力勢(shì)能的減少量 答案:AC 解析:由題可知,小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),在水平方向做勻減速運(yùn)動(dòng),可知其所受電場(chǎng)力方向向左,與電場(chǎng)方向相反,則小球帶負(fù)電,電場(chǎng)力一直對(duì)小球做負(fù)功,小球的電勢(shì)能增加,機(jī)械能減小,A、C正確;小球受豎直向下的重力和水平向左的電場(chǎng)力,合力方向指向左下方,又初速度水平向右,末速度豎直向下,由力與速度夾角關(guān)系可知,合力對(duì)小球先做負(fù)功,后做正功,小球的速度先減小

12、,后增大,B錯(cuò)誤;任意一小段時(shí)間內(nèi),小球的動(dòng)能、電勢(shì)能和重力勢(shì)能的和保持不變,則電勢(shì)能的增加量不一定等于重力勢(shì)能的減少量,D錯(cuò)誤。 9.如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系中有一底角是60°的等腰梯形,坐標(biāo)系中有方向平行于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)電場(chǎng),其中O(0,0)點(diǎn)電勢(shì)為6 V,A(1,3)點(diǎn)電勢(shì)為3 V,B(3,3)點(diǎn)電勢(shì)為零,則由此可判定(　　) A.C點(diǎn)電勢(shì)為3 V B.C點(diǎn)電勢(shì)為零 C.該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為100 V/m D.該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為1003 V/m 答案:BD 解析:由題意知C點(diǎn)坐標(biāo)為(4,0),在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,任意兩條平行線段,兩點(diǎn)間電勢(shì)差與其長(zhǎng)度成正比,故

13、UABAB=UOCOC,代入數(shù)值得φC=0,A錯(cuò)誤,B正確;作BD∥AO,如圖所示,則φD=3V,即AD是一條等勢(shì)線,電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿OG,OG⊥AD,由幾何關(guān)系得OG=3cm,由E=Ud得E=1003V/m,C錯(cuò)誤,D正確。 二、計(jì)算題(本題共3小題,共46分) 10.(14分)(2019·江蘇沭陽模擬)如圖所示,一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子,由靜止經(jīng)電壓U加速后,從O點(diǎn)垂直電場(chǎng)強(qiáng)度方向射入有理想邊界MN的勻強(qiáng)電場(chǎng)后經(jīng)過P點(diǎn),OP連線與粒子射入電場(chǎng)時(shí)速度方向之間的夾角為θ,O、P兩點(diǎn)間的距離為l,不計(jì)粒子重力。求: (1)粒子到達(dá)O點(diǎn)時(shí)的速度大小; (2)粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)

14、的時(shí)間; (3)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小。 答案:(1)2qUm　(2)lcos θm2qU　(3)4Usinθlcos2θ 解析:(1)粒子由靜止經(jīng)電壓U加速,有Uq=12mv02,解得v0=2qUm。 (2)粒子從O點(diǎn)垂直電場(chǎng)強(qiáng)度方向射入有理想邊界MN的勻強(qiáng)電場(chǎng),則有l(wèi)cosθ=v0t 解得t=lcosθm2qU。 (3)粒子從O點(diǎn)垂直電場(chǎng)強(qiáng)度方向射入有理想邊界MN的勻強(qiáng)電場(chǎng),在豎直方向有a=Eqm lsinθ=12at2,解得E=4Usinθlcos2θ。 11.(15分)如圖甲所示,相距d=15 cm的A、B兩極板是在真空中平行放置的金屬板,當(dāng)給它們加上電壓后,它們之間的

15、電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)。今在A、B兩板之間加上如圖乙所示的交流電壓,交流電壓的周期T=1.0×10-6 s,t=0時(shí)A板的電勢(shì)比B板的電勢(shì)高,且U0=1 080 V,一個(gè)比荷qm=1.0×108 C/kg的帶負(fù)電荷的粒子在t=0時(shí)刻從B板附近由靜止開始運(yùn)動(dòng),不計(jì)重力。 (1)當(dāng)粒子的位移為多大時(shí),粒子的速度第一次達(dá)到最大,最大值是多少? (2)粒子運(yùn)動(dòng)過程中,將與某一極板相碰撞,求粒子碰撞極板時(shí)速度的大小。 答案:(1)0.04 m　2.4×105 m/s (2)2.1×105 m/s 解析:粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況比較復(fù)雜,可借助于v-t圖像分析運(yùn)動(dòng)的過程,如圖所示為一個(gè)周期的v-t

16、圖像,以后粒子將重復(fù)這種運(yùn)動(dòng)。 (1)在0~T3時(shí)間內(nèi),粒子加速向A運(yùn)動(dòng);當(dāng)t=T3時(shí),粒子速度第一次達(dá)到最大,根據(jù)牛頓第二定律可知,粒子運(yùn)動(dòng)的加速度為a=Fm=qU0md, 設(shè)粒子的最大速度為vm,此時(shí)位移為x,則 x=12at2=12·qU0md·T32=0.04m, vm=at=qU0T3md=2.4×105m/s。 (2)粒子在一個(gè)周期的前2T3時(shí)間內(nèi),先加速后減速向A板運(yùn)動(dòng),位移為xA;在后T3時(shí)間內(nèi),先加速后減速向B運(yùn)動(dòng),位移為xB,以后的每個(gè)周期將重復(fù)上述運(yùn)動(dòng),由于粒子加速和減速運(yùn)動(dòng)中的加速度大小相等,即有xA=2x=0.08m,xB=2·qU02md·T62=0.

17、02m。所以粒子在一個(gè)周期內(nèi)的位移x'=xA-xB=0.06m。顯然,第2個(gè)周期末粒子距A板的距離為l=d-2x'=0.03m<0.04m,表明粒子將在第3個(gè)周期內(nèi)的前T3時(shí)間內(nèi)到達(dá)A板,設(shè)粒子到達(dá)A板的速度為v,則由v2=2aL,得v2=2qU0Lmd,解得v=2.1×105m/s。 12.(17分)如圖所示,電荷量q=+2×10-3 C、質(zhì)量m=0.1 kg的小球B靜置于光滑的水平絕緣板右端,板的右側(cè)空間有范圍足夠大的、方向水平向左、電場(chǎng)強(qiáng)度E=103 N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)。與B球形狀相同、質(zhì)量為0.3 kg的絕緣不帶電小球A以初速度v0=10 m/s向B運(yùn)動(dòng),兩球發(fā)生彈性碰撞后均逆著電場(chǎng)的

18、方向進(jìn)入電場(chǎng),在電場(chǎng)中兩球又發(fā)生多次彈性碰撞,已知每次碰撞時(shí)間極短,小球B所帶電荷量始終不變,重力加速度g取10 m/s2。求: (1)第一次碰撞后瞬間兩小球的速度大小; (2)第二次碰撞前瞬間小球B的動(dòng)能; (3)第三次碰撞的位置。 答案:(1)5 m/s　15 m/s (2)6.25 J (3)在第一次碰撞點(diǎn)右方5 m,下方20 m處 解析:(1)第一次碰撞時(shí)兩小球動(dòng)量守恒,即 3mv0=3mv1+mv2 機(jī)械能守恒,即12·3mv02=12·3mv12+12mv22 解得碰后瞬間A的速度v1=5m/s,B的速度v2=15m/s。 (2)碰后A、B兩球進(jìn)入電場(chǎng),豎

19、直方向二者相對(duì)靜止,均做自由落體運(yùn)動(dòng);水平方向上,A做勻速直線運(yùn)動(dòng),B做勻減速直線運(yùn)動(dòng),其加速度大小aB=qEm=20m/s2 設(shè)經(jīng)過時(shí)間t兩小球再次相碰,則有v1t=v2t-12aBt2 解得t=1s 此時(shí),B的水平速度vx=v2-aBt=-5m/s(負(fù)號(hào)表明方向向左) 豎直速度vy=gt=10m/s 故第二次碰前B的動(dòng)能 EkB=12mvB2=12m(vx2+vy2)=6.25J。 (3)第二次碰撞時(shí),A、B兩小球水平方向上動(dòng)量守恒 3mv1+mvx=3mv1'+mvx' 水平方向上機(jī)械能守恒 12·3mv12+12mvx2=12·3mv1'2+12mvx'2 解得第二次碰后水平方向A的速度v1'=0,B的速度vx'=10m/s 故第二次碰撞后A豎直下落(B在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)與A相同),水平方向上,B做勻減速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)又經(jīng)過時(shí)間t'兩小球第三次相碰,則有vx't'-12aBt'2=0 解得t'=1s 因此,第三次相碰的位置在第一次碰撞點(diǎn)右方x=v1t=5m 下方y(tǒng)=12g(t+t')2=20m。