2017-2018學(xué)年高中物理人教版選修3-1階段驗收評估（一）靜電場

階段驗收評估（一）靜電場(時間：50分鐘滿分：100分)一、選擇題(每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的)1．下列與檢驗電荷有關(guān)的物理量是()A．電場強度 B．電勢C．電勢能 D．電勢差解析：選C電場強度、電勢和電勢差都是表征電場本身性質(zhì)的物理量，與檢驗電荷無關(guān)；電勢能是電荷與電場所共有的，反映在公式中Ep＝qφ，選項C正確。2．某電容器的電容是30μF，額定電壓為200V，擊穿電壓為400V，對于該電容器，下列說法中正確的是()A．為使該電容器兩極板間的電壓增加1V，所需要的電荷量是3×10－5CB．當(dāng)電容器帶1C的電荷量時，兩極板間的電壓為3×10－5VC．該電容器能容納的電荷量最多為6×10－3CD．該電容器兩極板間能承受的最大電壓為200V解析：選A由ΔQ＝C·ΔU＝30×10－6×1C＝3×10－5C知，A對；當(dāng)Q＝1C時，U＝eq\f(Q,C)＝eq\f(1,30×10－6)V＝3.3×104V，B錯；擊穿電壓為400V表示電容器能承受的最大電壓為400V，最大電荷量Qm＝CUm＝30×10－6×400C＝1.2×10－2C，C、D錯。3.兩個固定的等量異號點電荷所產(chǎn)生電場的等勢面如圖1中虛線所示，一帶負電的粒子以某一速度從圖中A點沿圖示方向進入電場在紙面內(nèi)飛行，最后離開電場，粒子只受靜電力作用，則粒子在電場中()圖1A．做直線運動，電勢能先變小后變大B．做直線運動，電勢能先變大后變小C．做曲線運動，電勢能先變小后變大D．做曲線運動，電勢能先變大后變小解析：選C由題圖等勢面可知兩固定的等量異號點電荷的電場分布如圖所示。帶負電的粒子在等量異號點電荷所產(chǎn)生電場中的偏轉(zhuǎn)運動軌跡如圖所示，則粒子在電場中做曲線運動。電場力對帶負電的粒子先做正功后做負功，電勢能先變小后變大，故C正確。4.Q1、Q2為兩個帶電質(zhì)點，帶正電的檢驗電荷q沿中垂線向上移動時，q在各點所受Q1、Q2作用力的合力大小和方向如圖2中細線所示(力的方向都是向左側(cè))，由此可以判斷()圖2A．Q2可能帶負電荷B．Q1、Q2可能為等量異種電荷C．Q2電荷量一定大于Q1的電荷量D．中垂線上的各點電勢相等解析：選C由圖可知帶正電的檢驗電荷受到兩個電荷的庫侖力的合力方向為左上方或左下方，所以Q2一定帶正電荷，Q1可能帶正電荷也可能帶負電荷，且Q2>Q1，選項A、B、D錯，C正確。5.如圖3所示，一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上，若將云母介質(zhì)移出，則電容器()圖3A．極板上的電荷量變大，極板間的電場強度變大B．極板上的電荷量變小，極板間的電場強度變大C．極板上的電荷量變大，極板間的電場強度不變D．極板上的電荷量變小，極板間的電場強度不變解析：選D將云母介質(zhì)移出，電容器的電容變小，兩極板接在恒壓直流電源上，極板間電壓不變，則極板上的電荷量q＝CU變小，板間距d不變，則E＝U/d不變，選項D正確。6．(2015·全國卷Ⅱ)如圖4，兩平行的帶電金屬板水平放置。若在兩板中間a點從靜止釋放一帶電微粒，微粒恰好保持靜止狀態(tài)?，F(xiàn)將兩板繞過a點的軸(垂直于紙面)逆時針旋轉(zhuǎn)45°，再由a點從靜止釋放一同樣的微粒，該微粒將()圖4A．保持靜止狀態(tài)B．向左上方做勻加速運動C．向正下方做勻加速運動D．向左下方做勻加速運動解析：選D兩板水平放置時，放置于兩板間a點的帶電微粒保持靜止，帶電微粒受到的電場力與重力平衡。當(dāng)將兩板逆時針旋轉(zhuǎn)45°時，電場力大小不變，方向逆時針偏轉(zhuǎn)45°，受力如圖，則其合力方向沿二力角平分線方向，微粒將向左下方做勻加速運動。選項D正確。7.如圖5所示，足夠長的兩平行金屬板正對豎直放置，它們通過導(dǎo)線與電源E、定值電阻R、開關(guān)S相連。閉合開關(guān)后，一個帶電的液滴從兩板上端的中點處無初速度釋放，最終液滴落在某一金屬板上。下列說法中正確的是()圖5A．液滴在兩板間運動的軌跡是一條拋物線B．電源電動勢越大，液滴在板間運動的加速度越大C．電源電動勢越大，液滴在板間運動的時間越長D．定值電阻的阻值越大，液滴在板間運動的時間越長解析：選B電容器充滿電荷后，極板間的電壓等于電源的電動勢，極板間形成勻強電場，液滴受水平方向的電場力和豎直方向的重力作用，合力為恒力，而初速度為零，所以液滴做初速度為零的勻加速直線運動，A項錯；電源電動勢越大，則液滴受到的電場力也越大，合力越大，加速度也越大，B項對；電源電動勢越大，加速度越大，同時位移越小，運動的時間越短，C錯；定值電阻不會影響兩極板上電壓的大小，對液滴的運動沒有影響，D項錯。8.如圖6所示是一個由電池、電阻R、開關(guān)S與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，開關(guān)S閉合。一帶電液滴懸浮在兩板間P點不動，下列說法正確的是()圖6A．帶電液滴可能帶正電B．增大兩極板距離的過程中，電阻R中有從a到b的電流，電容器中負電荷從B到AC．?dāng)嚅_S，減小兩極板正對面積的過程中，液滴將下降D．?dāng)嚅_S，減小兩極板距離過程中，液滴靜止不動解析：選D帶電液滴在重力和電場力作用下處于平衡狀態(tài)，電場力方向向上，電場方向向下，故液滴帶負電，選項A錯誤。由C＝eq\f(εrS,4kπd)和Q＝CU可知，當(dāng)兩極板間距離增大的過程中，C變小，所以Q變小，因此電容器放電，放電電流的方向從a到b，負電荷由B板經(jīng)電源和電阻R流向A板，選項B錯誤。斷開S，由C＝eq\f(εrS,4kπd)，Q＝CU和U＝Ed知E＝eq\f(4kπQ,εrS)，Q不變，S減小，所以E增大，電場力大于重力，液滴加速上升，選項C錯誤。由E＝eq\f(4kπQ,εrS)知，Q不變，d減小，E不變，液滴靜止不動，選項D正確。9.如圖7所示的U-x圖像表示三對平行金屬板間電場的電勢差與場強方向上距離的關(guān)系。若三對金屬板的負極板接地，圖中x均表示到正極板的距離，則下述結(jié)論中正確的是()圖7A．三對金屬板正極電勢的關(guān)系φ1＞φ2＞φ3B．三對金屬板間場強大小有E1＜E2＜E3C．若沿電場方向每隔相等的電勢差值作一等勢面，則三個電場等勢面分布的關(guān)系是1最密，3最疏D．若沿電場方向每隔相等距離作一等勢面，則三個電場中相鄰等勢面差值最大的是3，最小的是1解析：選C通過U-x圖像分析可得，三對金屬板的板間電勢差相同，又因為金屬板的負極板都接地，所以三個正極板的電勢相等，A錯誤。又因為板間距離不同，由E＝eq\f(UAB,d)可得E1＞E2＞E3，B錯誤。每隔相等的電勢差值作一等勢面，由d＝eq\f(UAB,E)可得，場強越大，等勢面間距越小，分析得等勢面分布的關(guān)系是1最密，3最疏，C正確。沿電場方向每隔相等距離作一等勢面，由UAB＝Ed可得，場強越大，電勢差越大，分析得相鄰等勢面差值最大的是1，最小的是3，D錯誤。10．如圖8所示，氕核、氘核、氚核三種粒子從同一位置無初速地飄入電場線水平向右的加速電場E1，之后進入電場線豎直向下的勻強電場E2發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后打在屏上。整個裝置處于真空中，不計粒子重力及其相互作用，那么()圖8A．偏轉(zhuǎn)電場E2對三種粒子做功一樣多B．三種粒子打到屏上時的速度一樣大C．三種粒子運動到屏上所用時間相同D．三種粒子一定打到屏上的不同位置解析：選A根據(jù)動能定理有qE1d＝eq\f(1,2)mv12，得三種粒子經(jīng)加速電場加速后獲得的速度v1＝eq\r(\f(2qE1d,m))。在偏轉(zhuǎn)電場中，由l＝v1t2及y＝eq\f(1,2)eq\f(qE2,m)t22得，帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場的側(cè)位移y＝eq\f(E2l2,4E1d)，則三種粒子在偏轉(zhuǎn)電場中的側(cè)位移大小相等，又三種粒子帶電荷量相同，根據(jù)W＝qE2y得，偏轉(zhuǎn)電場E2對三種粒子做功一樣多，選項A正確。根據(jù)動能定理，qE1d＋qE2y＝eq\f(1,2)mv22，得到粒子離開偏轉(zhuǎn)電場E2打到屏上時的速度v2＝eq\r(\f(2qE1d＋qE2y,m))，由于三種粒子的質(zhì)量不相等，故v2不一樣大，選項B錯誤。粒子打在屏上所用的時間t＝eq\f(d,\f(v1,2))＋eq\f(L′,v1)＝eq\f(2d,v1)＋eq\f(L′,v1)(L′為偏轉(zhuǎn)電場左端到屏的水平距離)，由于v1不一樣大，所以三種粒子打在屏上的時間不相同，選項C錯誤。根據(jù)vy＝eq\f(qE2,m)t2及tanθ＝eq\f(vy,v1)得，帶電粒子的偏轉(zhuǎn)角的正切值tanθ＝eq\f(E2l,2E1d)，即三種帶電粒子的偏轉(zhuǎn)角相等，又由于它們的側(cè)位移相等，故三種粒子打到屏上的同一位置，選項D錯誤。二、計算題11．如圖9所示，在x＞0的空間中，存在沿x軸正方向的勻強電場E；在x＜0的空間內(nèi)，存在沿x軸負方向的勻強電場，場強大小也等于E，一電子(－e，m)在x＝d處的P點以沿y軸正方向的初速度v0開始運動，不計電子重力。求：圖9(1)電子在x軸方向的分運動的周期；(2)電子運動的軌跡與y軸的各個交點中，任意兩個相鄰交點之間的距離l。解析：(1)設(shè)電子從射入到第一次與y軸相交所用時間為t，則有d＝eq\f(1,2)·eq\f(Ee,m)·t2，解得t＝eq\r(\f(2md,Ee))。所以，電子在x方向分運動的周期為T＝4t＝4eq\r(\f(2md,Ee))。(2)在豎直方向上有y＝v0t＝v0eq\r(\f(2md,Ee))，電子運動的軌跡與y軸的各個交點中，任意兩個相鄰交點之間的距離l＝2y＝2v0eq\r(\f(2md,Ee))。答案：(1)4eq\r(\f(2md,Ee))(2)2v0eq\r(\f(2md,Ed))12.如圖10所示，一質(zhì)量為m的球形塑料容器放在桌面上，它的內(nèi)部有一勁度系數(shù)為k的輕彈簧，彈簧直立地固定于容器內(nèi)壁的底部，彈簧上端經(jīng)絕緣體系住一只電荷量為＋q、質(zhì)量也為m的小球。從加一個豎直向上且場強為E的勻強電場起，到容器對桌面的壓力減為零時為止，求：圖10(1)小球的電勢能改變量；(2)容器對桌面的壓力減為零時小球的速度大小。解析：(1)初狀態(tài)，對小球進行受力分析，設(shè)彈簧壓縮量為x1，則mg＝kx1，得x1＝eq\f(mg,k)當(dāng)容器對桌面的壓力為零時，對容器