湖南省邵阳市隆回县万和实验学校高中物理 第一章 静电场单元综合评估 新人教版选修3-1（通用） 12页

湖南省邵阳市隆回县万和实验学校高中物理 第一章 静电场单元综合评估 新人教版选修3-1 ‎ ‎1．对电容C＝，以下说法正确的是(　　)‎ A．电容器带电荷量越大，电容就越大 B．对于固定电容器，它的带电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变 C．可变电容器的带电荷量跟加在两极板间的电压成反比 D．如果一个电容器没有电压，就没有带电荷量，也就没有电容 解析：　电容量与带电荷量及两极间电压无关．‎ 答案：　B ‎2．如下图所示的真空空间中，仅在正方体中的黑点处存在着电荷量大小相等的点电荷，则图中a、b两点电场强度和电势均相同的是(　　)‎ ‎ ‎ 解析：　C图中a、b两点处在＋q、－q连线的中垂线上，且关于两电荷连线对称分布，电场强度和电势均相同．‎ 答案：　C ‎3．在静电场中，将一电子由a点移到b点，电场力做功5 eV，则下列结论错误的是(　　)‎ A．电场强度的方向一定是由b到a B．a、b两点间的电压是5 V C．电子的电势能减少了5 eV D．因零电势点未确定，故不能确定a、b两点的电势 解析：　由Uab＝＝＝－5 V知a、b两点间的电势差为－5 V，即电压为5‎ ‎ V，但电场强度方向不一定由b到a，所以A错．电场力对电荷做功5 eV，其电势能一定减少了5 eV，而零电势点未确定，我们只能确定a、b两点间的电势差，无法确定a、b两点的电势，所以，C、D对，本题应选A.‎ 答案：　A ‎4．两块水平放置的平行金属板，带等量异种电荷，一个带电油滴恰悬浮在平行板间．如果使油滴产生大小等于的加速度，两板电荷量应是原来的(　　)‎ A．2倍　　　　　　 B. C.倍 D. 答案：　BC ‎5．如下图所示，A、B、C、D、E是半径为r的圆周上等间距的五个点，在这些点上各固定一个点电荷，除A点处的电荷量为－q外，其余各点处的电荷量均为＋q，则圆心O处(　　)‎ A．场强大小为，方向沿OA方向 B．场强大小为，方向沿AO方向 C．场强大小为，方向沿OA方向 D．场强大小为，方向沿AO方向 答案：　C ‎6.Q1、Q2为两个带电质点，带正电的检验电荷q沿中垂线向上移动时，q在各点所受Q1、Q2作用力的合力大小和方向如图中细线所示(力的方向都是向左侧)，由此可以判断(　　)‎ A．Q2可能带负电荷 B．Q1、Q2可能为等量异种电荷 C．Q2电荷量一定大于Q1的电荷量 D．中垂线上的各点电势相等 解析：　由图可知带正电的检验电荷受到两个电荷的库仑力的合力方向为左上方或左下方，所以Q2一定带正电荷，Q1可能带正电荷也可能带负电荷，且Q2>Q1，选项A、B、D错，C正确．‎ 答案：　C ‎7．如下图所示，水平天花板下用长度相同的绝缘细线悬挂起来的两个相同的带电介质小球a、b，左边放一个带正电的固定球＋Q时，两悬球都保持竖直方向．下面说法正确的是(　　)‎ A．a球带正电，b球带正电，并且a球带电荷量较大 B．a球带负电，b球带正电，并且a球带电荷量较小 C．a球带负电，b球带正电，并且a球带电荷量较大 D．a球带正电，b球带负电，并且a球带电荷量较小 解析：　要使ab平衡，必须有a带负电，b带正电，且a球带电较少，故应选B.‎ 答案：　B ‎8.如右图所示，AB是某点电荷电场中一条电场线，在电场线上P处自由释放一个负试探电荷时，它沿直线向B点处运动，对此现象下列判断正确的是(不计电荷重力)(　　)‎ A．电荷向B做匀加速运动 B．电荷向B做加速度越来越小的运动 C．电荷向B做加速度越来越大的运动 D．电荷向B做加速运动，加速度的变化情况不能确定 解析：　从静止起动的负电荷向B运动，说明它受电场力向B，负电荷受的电场力方向与电场强度的方向相反，可知此电场线的指向应从B→A，这就有两个可能性：一是B处有正点电荷为场源，则越靠近B处场强越大，负电荷会受到越来越大的电场力，加速度应越来越大；二是A处有负点电荷为场源，则越远离A时场强越小，负试探电荷受到的电场力越来越小，加速度越来越小，故正确答案为D.‎ 答案：　D ‎9．细胞膜也称生物膜或质膜．是由类脂、蛋白质和糖类组成．质膜中的类脂也称膜脂，是质膜的基本骨架，膜蛋白质是膜功能的主要体现者．如果细胞膜的厚度约等于800 nm(1 nm＝10－‎9 m)，当膜的内外层间的电压达到0.4 V时，即可让一价钠离子渗透．设细胞膜内的电场为匀强电场，则钠离子在渗透时(　　)‎ A．膜内电场强度约为5×105 V/m B．膜内电场强度约为2×105 V/m C．每个钠离子沿电场方向透过膜时电场力做功约为6.4×10－20 J D．每个钠离子沿电场方向透过膜时电场力做功约为1.6×10－19 J 解析：　根据E＝＝ V/m＝5×105 V/m，A正确，B错误；W＝Uq＝0.4×1.6×10－19 J＝6.4×10－20 J，C正确，D错误．‎ 答案：　AC ‎10．如下图为一匀强电场，某带电粒子从A点运动到B点．在这一运动过程中克服重力做的功为2.0 J，电场力做的功为1.5 J．则下列说法正确的是(　　)‎ A．粒子带负电 B．粒子在A点的电势能比在B点少1.5 J C．粒子在A点的动能比在B点多0.5 J D．粒子在A点的机械能比在B点少1.5 J 解析：　粒子从A点运动到B点，电场力做正功，且沿着电场线，故粒子带正电，所以选项A错；粒子从A点运动到B点，电场力做正功，电势能减少，故粒子在A点的电势能比在B点多1.5 J，故选项B错；由动能定理，WG＋W电＝ΔEk，－2.0 J＋1.5 J＝EkB－EkA，所以选项C对；由其他力(在这里指电场力)做功等于机械能的增加，所以选项D对．‎ 答案：　CD ‎11．如下图所示，在一个水平方向(平行纸面方向)的匀强电场中．用上端固定，长为L的绝缘细线，拴一质量为m、电荷量为q的小球，开始时将细线拉至水平至A点，突然松开后，小球由静止开始向下摆动，当细线转过60°角到B点时，速度恰好为零，求A、B两点间的电势差UAB的大小．‎ 解析：　带电小球由A运动到B的过程中，由动能定理得 mgLsin 60°＋qUAB＝0，‎ 则UAB＝－＝－.‎ 答案：　 ‎12．把带电荷量2×10－‎8 C的正点电荷从无限远处移到电场中A点，要克服电场力做功8×10－6 J，若把该电荷从无限远处移到电场中B点，需克服电场力做功2×10－6 J，求：‎ ‎(1)A点的电势；‎ ‎(2)A、B两点的电势差；‎ ‎(3)把2×10－‎5 C的负电荷由A点移到B点电场力做的功．‎ 解析：　(1)正点电荷从无限远处移到电场中A点，要克服电场力做功8×10－6 J，所以EpA＝8×10－6 J．φA＝＝＝400 V，‎ ‎(2)EpB＝2×10－6 J，φB＝＝＝100 V．‎ 由电势差定义：UAB＝φA－φB＝300 V.‎ ‎(3)把2×10－‎5 C的负电荷由A点移到B点电场力做的功为：‎ WAB＝qUAB＝－2×10－5×300 J＝－6×10－3 J.‎ 答案：　(1)400 V　(2)300 V　(3)－6×10－3 J ‎14.一束电子流在经U＝5 000 V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如右图所示，若两板间距离d＝‎1.0 cm，板长l＝‎5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？‎ 解析：　加速过程中，由动能定理得eU＝mv02①‎ 进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动l＝v0t.②‎ 在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，‎ 加速度a＝＝.③‎ 偏距y＝at2④‎ 能飞出的条件为y≤.⑤‎ 解①～⑤式得U′≤＝ V＝4.0×102 V.‎ 即要使电子能飞出，所加电压最大为400 V.‎ 答案：　400 V 单元综合评估(B卷)‎ ‎(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)‎ ‎1．带正电荷的小球只受到电场力作用从静止开始运动，它在任意一段时间内(　　)‎ A．一定沿电场线由高电势处向低电势处运动 B．一定沿电场线由低电势处向高电势处运动 C．不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动 D．不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动 解析：　带正电荷的小球只受到电场力作用从静止开始运动，电场力一定做正功，由于电场的性质不知，所以不一定沿电场线运动，由UAB＝知，UAB＞0，所以运动过程中电势一定降低，故选C.‎ 答案：　C ‎2．使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上－3Q和＋5Q的电荷后，将它们固定在相距为a的两点，它们之间库仑力的大小为F1‎ ‎.现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为‎2a的两点，它们之间库仑力的大小为F2.则F1与F2之比为(　　)‎ A．2∶1　　　　　　　　　　 B．4∶1‎ C．16∶1 D．60∶1‎ 解析：　两个完全相同的金属小球相互接触后，带电荷量均为＋Q，距离变为原来的两倍，根据库仑定律可知选项D正确．‎ 答案：　D ‎3．A、B、C是匀强电场中的三个点，各点电势φA＝10 V，φB＝2 V，φC＝6 V，A、B、C三点在同一平面上，如图所示，关于A、B、C三点的位置及电场强度的方向表示正确的是(　　)‎ 解析：　根据电场线和等势面垂直的关系和沿电场方向电势降低，可以判断D选项正确．‎ 答案：　D ‎4．电场中有A、B两点，A点的电势φA＝30 V，B点的电势φB＝10 V，一个电子由A点运动到B点的过程中，下列说法中正确的是(　　)‎ A．电场力对电子做功20 eV，电子的电势能减少了20 eV B．电力克服电场力做功20 eV，电子的电势能减少了20 eV C．电场力对电子做功20 eV，电子的电势能增加了20 eV D．电子克服电场力做功20 eV，电子的电势能增加了20 eV 解析：　WAB＝qUAB＝－20 eV，根据电场力做功与电势能变化的关系可知选项D正确．‎ 答案：　D ‎5．(2020·黄冈高二检测)如下图所示，正电荷q在电场中由P向Q做加速运动，而且加速度越来越大，由此可以判定，它所在的电场是图中的(　　)‎ 解析：　正电荷受力的方向和电场强度方向相同，电场线越密的地方电荷受力越大，根据牛顿第二定律，电荷的加速度也就越大，所以根据题意，Q点的电场线应比P点的电场线密，故选项A、B错误；又由于电荷做加速运动，所以选项C错误，选项D正确．‎ 答案：　D ‎6．如下图所示，电路中A、B为两块竖直放置的金属板，C是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开一个角度，下述做法可使静电计指针张角增大的是(　　)‎ A．使A、B两板靠近一些 B．使A、B两板正对面积减小一些 C．断开S后，使B板向右平移一些 D．断开S后，使A、B正对面积减小一些 解析：　静电计显示的是A、B两极板间的电压，指针张角越大，表示两板间的电压越高．当合上S后，A、B两板与电源两极相连，板间电压等于电源电压不变，静电计指针张角不变；当断开S后，板间距离增大，正对面积减小，都将使A、B两板间的电容变小，而电容器所带的电荷量不变，由C＝可知，板间电压U增大，从而静电计指针张角增大．所以本题的正确答案是C、D.‎ 答案：　CD ‎7.如右图所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球a，b，c(可视为点电荷)，三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下静止，则以下判断正确的是(　　)‎ A．a对b的静电力一定是引力 B．a对b的静电力可能是斥力 C．a的电量可能比b少 D．a的电量一定比b多 解析：　由三个电荷平衡的规律“三点共线，两同夹异，两大夹小，近小远大”可知，a和c一定是同种电荷，a和b一定是异种电荷，并且a的电量一定比b的带电量要多，这样c才可能平衡，所以本题正确答案应选A、D.‎ 答案：　AD ‎8．如下图所示，图中实线表示一匀强电场的电场线，一带负电荷的粒子射入电场，虚线是它的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若粒子所受重力不计，则下列判断正确的是(　　)‎ A．电场线方向向下 B．粒子一定从a点运动到b点 C．a点电势比b点电势高 D．粒子在a点的电势能大于在b点的电势能 解析：　无论粒子从a点或者从b点射入电场，由于运动轨迹向下弯曲，说明粒子受电场力方向向下，可判断电场线的方向向上而不是向下，A错误；粒子既可以从a点运动到b点，也可以从b点运动到a点，B错误；由于顺着电场线方向电势在降低，故有φa＜φb，C错误；负电荷逆着电场方向运动时电势能减少，顺着电场方向运动时电势能增加，因而粒子在a点的电势能大于在b点的电势能，D正确．‎ 答案：　D ‎9．示波管是一种多功能电学仪器，它的工作原理可以等效成下列情况：如下图所示，真空室中电极K发出电子(初速度不计)，经过电压为U1的加速电场后，由小孔S沿水平金属板A、B间的中心线射入板中．金属板长为L，相距为d，当A、B间电压为U2时电子偏离中心线飞出电场打到荧光屏上而显示亮点．已知电子的质量为m、电荷量为e，不计电子重力，下列情况中一定能使亮点偏离中心距离变大的是(　　)‎ A．U1变大，U2变大　　　　　　　 B．U1变小，U2变大 C．U1变大，U2变小 D．U1变小，U2变小 解析：　当电子离开偏转电场时速度的反向延长线一定经过偏转电场中水平位移的中点，所以电子离开偏转电场时偏转角度越大(偏转距离越大)，亮点距离中心就越远．‎ 设电子经过U1加速后速度为v0，离开偏转电场时侧向速度为vy.根据题意得：eU1＝mv02①‎ 电子在A、B间做类平抛运动，当其离开偏转电场时侧向速度为vy＝at＝·.②‎ 结合①②式，速度的偏转角θ满足：‎ tan θ＝＝.‎ 显然，欲使θ变大，应该增大U2、L，或者减小U1、d.正确选项是B.‎ 答案：　B ‎10．下图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线，两粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等．现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如右图中两条实线所示．点a、b、c为实线与虚线的交点．已知O点电势高于c点，若不计重力，则(　　)‎ A．M带负电荷，N带正电荷 B．N在a点的速度与M在c点的速度大小相同 C．N在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功 D．M在从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零 解析：　因为O点电势高于c点电势，可知场强方向竖直向下，正电荷受到的电场力向下，负电荷受到的电场力向上，可知M是正电荷，N是负电荷，故A错，M运动到c点电场力做正功，N运动到a点电场力也做正功，且M、N电量荷相等，匀强电场相等距离的等势线间的电势差也相等，所以做功相等，选项B正确、C错；由于O、b点在同一等势面上，故M在从O点运动到b点的过程中电场力做功为零，选项D正确．‎ 答案：　BD ‎11．如图所示，两块竖直放置的平行金属板A、B相距为d，两板间电压为U，一质量为m的带电小球从两板间的M点开始以竖直向上的初速度v0运动，当它到达电场中的N点时速度变为水平方向，大小变为2v0，求M、N两点间的电势差和电场力对带电小球所做的功．(不计带电小球对金属板上的电荷均匀分布的影响，设重力加速度为g)‎ 解析：　带电小球从M点运动到N点的过程中，在竖直方向上仅受重力作用，从初速度v0匀减速到零，水平方向上仅受电场力作用，速度从零匀加速到2v0.竖直位移：h＝， 水平位移：x＝·t，又h＝t，所以：x＝2h＝，所以M、N两点间的电势差UMN＝·x＝.从M点运动到N点的过程中，由动能定理得：WE＋WG＝mvN2－mv02，又WG＝－mgh＝－mv02，所以WE＝2mv02.‎ 答案：　UMN＝　W＝2mv02‎ ‎12．如下图所示，有一水平向左的匀强电场，场强为E＝1.25×104 N/C，一根长L＝‎1.5 m、与水平方向的夹角为θ＝37°的光滑绝缘细直杆MN固定在电场中，杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量Q＝＋4.5×10－‎6 C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q＝＋1.0×10－‎6 C，质量m＝1.0×10－‎‎2 kg ‎.现将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开始运动．(静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，取g＝‎10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求：‎ ‎(1)小球B开始运动时的加速度为多大？‎ ‎(2)小球B的速度最大时，与M端的距离r为多大？‎ 解析：　(1)开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力和电场力，沿杆方向运动，由牛顿第二定律得 mgsin θ－－qEcos θ＝ma①‎ 解得：a＝gsin θ－－②‎ 代入数据解得：‎ a＝‎3.2 m/s2.③‎ ‎(2)小球B速度最大时合力为零，即 mgsin θ－－qEcos θ＝0④‎ 解得：r＝⑤‎ 代入数据解得：r＝‎0.9 m.‎ 答案：　(1)‎3.2 m/s2　(2)‎‎0.9 m