2019届高中物理专题02静电场单元测试_提高篇人教版选修选修.docx

专题02静电场单元测试-提高篇一、单选题1.如图，半径相同的两个金属球A、B带有相等的电荷量(可视为点电荷)，相隔一定距离，两球之间相互吸引力的大小是F。今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开.这时，A、B两球之间的相互作用力的大小是( )A.B.C.D.【答案】A。【解析】假设A带电量为Q，B带电量为Q，两球之间的相互吸引力的大小是 ;第三个不带电的金属小球C与A接触后，A和C的电量都为，C与B接触时先中和再平分，则C、B分开后电量均为，这时，A、B两球之间的相互作用力的大小，由于带异种电荷，则出现相互吸引，故A正确，BCD错误;故选A。2.如图所示，正方形ABCD的对角线相交于O点，两个等量同种正电荷分别固定在A、C两点，则AB、D两处电势、场强均相同BB、D两处电势、场强均不相同C若在B点静止释放一电子，电子一定在B、D间往复运动，且加速度先减小后增大D若在B点给电子一垂直纸面合适的速度，电子可绕O点做匀速圆周运动【答案】D【解析】在等量同种电荷连线的中垂线上，电场强度从O点开始向上下两边先增大后减小，在O上方的电场强度方向竖直向上，在O下方的电场强度方向竖直向下，根据对称性可知B、D两点的电场强度大小相同，方向不同，电势相同，故AB错误；无法判断从O到B（O到D）电场强度是一直增大，还是先增大后减小，故无法判断电子的加速度的变化情况，C错误；在垂直纸面且经过BD两点的圆上，所有点的电势相等，并且电子受到的电场力指向O点，与速度方向垂直，电子可绕O点做匀速圆周运动，D正确。3.一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，下列说法正确的是()A油滴带正电B电势能增加C动能增加D重力势能和电势能之和增加【答案】C【解析】由题图的轨迹可知静电力大于重力且方向向上，由电场方向知油滴带负电，则从a到b静电力做正功，电势能减少，又静电力做的功大于克服重力做的功，所以动能增加，由能量守恒定律知重力势能和电势能之和减少，所以选项C正确4如图1所示，A、B两点相距10cm，E100V/m，AB与电场线方向的夹角120，求A、B两点间的电势差为()图1A5VB5VC10VD10V【答案】B【解析】A、B两点在场强方向上的距离dcos (180120)10cm5cm.由于AB，则根据UABEd得UABEd1005102V5V.5.如图所示，A、B两点是粒子在匀强电场中运动时经过的两个点，平行直线表示电场线，但方向未知，整个过程中只有电场力做功，已知粒子在A点的动能比B点大，则下列说法中正确的是（）A. 无论粒子是从A到B，还是从B到A，电场力均做负功B. 电场线方向从右向左C. 粒子的运动轨迹若为1，则粒子一定带负电D. 无论粒子是带正电还是负电，均不可能沿轨迹2运动【答案】D【解析】由于粒子在A点的动能比B点大，结合电场线与轨迹形状（质点做曲线运动时合力必指向凹侧）进行分析，若粒子沿轨迹1运动，则在任意位置时粒子所受到的电场力一定水平向左，若粒子从A到B，则电场力做负功，从B到A，则电场力做正功，由此可知，A错误；此时若粒子带正电，电场方向一定向左，且由A向B运动，若粒子带负电，电场方向一定向右，且由B向A运动，均满足粒子在A点的动能比B点大；若粒子沿轨迹2运动，则在任意位置时粒子所受到的电场力一定水平向右，同理可判断此情况下粒子在A点的动能一定比B点的小，不符合题意，即符合题意的粒子一定沿轨迹1运动，由此可知B、C错误，D选项正确。6.如图所示，电荷量为Q1、Q2的两个正点电荷分别置于A点和B点，两点相距L.在以L为直径的光滑绝缘半圆环上，穿着一个带电小球q(可视为点电荷)，在P点平衡，PA与AB的夹角为，不计小球的重力，则()Atan3Btan CO点场强为零 DQ1Q2【答案】A【解析】P到AB的距离分别为L1 L2 , ,以上解得：tan3由图知tan3小于1，故D错误。Q1、Q2电荷量不等，故O点场强不为零。7如图，一充电后的平行板电容器的两极板相距l，在正极板附近有一质量为M、电荷量为q(q0)的粒子，在负极板附近有另一质量为m、电荷量为q的粒子，在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距l的平面若两粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则Mm为()A32 B21C52D31【答案】A【解析】设电场强度为E，两粒子的运动时间相同，对M有a，lt2；对m有a，lt2，联立解得，A正确8如图所示，匀强电场中三点A、B、C是一个三角形的三个顶点，ABC=CAB=30，BC=m，已知电场线平行于ABC所在的平面，一个电荷量q=2106 C的点电荷由A移到B的过程中，电势能增加了1.2105 J，由B移到C的过程中电场力做功6106 J，下列说法正确的是（）AB、C两点的电势差UBC=3 VBA点的电势低于B点的电势C负电荷由C点移到A点的过程中，电势能增加D该电场的场强为1 V/m【答案】D【解析】由B移到C的过程中电场力做功，根据得B、C两点的电势差为：，故A错误；点电荷由A移到B的过程中，电势能增加1.2105 J，根据电场力做功量度电势能的变化得点电荷由A移到B的过程中，电场力做功1.2105 J，A、B两点的电势差，所以A点的电势高于B点的电势，B错误；，根据得：负电荷由C移到A的过程中，电场力做正功，所以电势能减小，C错误；UBC=3 V，UCA=3 V，UAB=6 V，在AB连线取一点D为该线中点，所以UAD=3 V。UCA=3 V，UAC=3 V，所以C、D电势相等，所以CD连线为等势线。而三角形ABC为等腰三角形，所以电场强度方向沿着AB方向，由A指向B。因为，由几何关系得AD=3 m，所以UAD=EdAD=3 V，所以该电场的场强为1 V/m，D正确。二、多选题9.如图2所示，一带电粒子在电场中沿曲线AB运动，从B点穿出电场，a、b、c、d为该电场中的等势面，且电势从左向右逐渐降低，这些等势面都是互相平行的竖直平面，不计粒子所受重力，则()A.该粒子一定带正电B.此电场不一定是匀强电场C.该电场的电场线方向一定水平向左D.粒子在电场运动过程中动能不断减少【答案】AD【解析】由于能确定电场线方向水平向右，能确定粒子所带电性，A正确；C错误；等势面互相平行，故一定是匀强电场，B错误；粒子所受电场力一定沿电场线指向轨迹凹侧，而电场线和等势面垂直，由此可确定电场力一定做负功，故动能不断减少，D正确.10.如图所示，虚线同心圆是某静电场中的一簇等势面，由外到里的等势面电势分别是a、b和c，一带正电粒子射入电场中，运动轨迹如图中实线KLMN所示。由图可知( )A粒子从K到L的过程中，静电力做负功，电势能增加B粒子从L到M的过程中，静电力做负功，电势能增加CabcDab0，所以粒子带负电，选项A、B正确带电粒子由a运动到b过程中，在重力和静电力的共同作用下，先加速运动后减速运动因为重力为恒力，所以静电力为变力，且静电力越来越大，由此可见b点场强大于a点场强，选项C正确，D错误三、计算题15.如图所示，三条曲线表示三条等势线，其电势C0，AB10 V，D30 V，将电荷量q1.2106 C的电荷在该电场中移动(1)把这个电荷从C移到D，静电力做功多少？(2)把这个电荷从D移到B再移到A，电势能变化多少？【答案】见解析【解析】(1)UCDCD30 VWCDqUCD1.210630 J3.6105 J(2)UDADA(3010) V40 VWDAqUDA1.2106(40) J4.8105 J所以电势能应该增加4.8105 J.16如图所示，一根长为L1.5 m的光滑绝缘细直杆MN，竖直固定在场强为E1.0105 N/C、与水平方向成30角的斜向上的匀强电场中。杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量Q4.5106 C，另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q1.0106 C，质量m1.0102 g。现将小球B从杆的上端N由静止释放，小球B开始运动。(静电力常量9.0109 Nm2/C2，取g10 m/s2)(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，距M端的高度h1为多大？(3)小球B从N端运动到距M端的高度h20.61 m时，速度v1.0 m/s，求此过程中小球B的电势能改变了多少？【答案】(1)3.2 m/s2(2)0.9 m(3)8.4102 J【解析】(1)开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力和电场力作用，沿杆方向运动，由牛顿第二定律得mgqEsin ma解得ag，代入数据解得a3.2 m/s2。(2)小球B速度最大时合力为零，即qEsin mg解得h1，代入数据解得h10.9 m。(3)小球B从开始运动到速度为v的过程中，设重力做功为W1，电场力做功为W2，库仑力做功为W3，根据动能定理有W1W2W3mv2，又W1mg(Lh2)，W2qEsin (Lh2)设小球的电势能改变了Ep，则Ep(W2W3)mg(Lh2)mv28.4102 J。17.如图甲所示，在y0和y2 m之间有沿着x轴方向的匀强电场，MN为电场区域的上边界，且在x轴方向范围足够大电场强度的变化如图乙所示，取x轴正方向为电场正方向现有一个带负电的粒子，粒子的比荷为1.0103 C/kg，在t0时刻以速度v05102 m/s从O点沿y轴正方向进入电场区域，不计粒子重力求：(1)粒子通过电场区域的时间；(2)粒子离开电场时的位置坐标；(3)粒子通过电场区域后沿x方向的速度大小【答案】(1)4103 s ；(2)(2105 m，2 m) ；(3)4103 m/s【解析】(1)因粒子初速度方向垂直匀强电场，在电场中做类平抛运动，所以粒子通过电场区域的时间t4103 s.(2)粒子在x方向先加速后减速，加速时的加速度大小为a14 m/s2，减速时的加速度大小为a22 m/s2，沿x方向上的位移为x2105 m.因此粒子离开电场时的位置坐标为(2105 m，2 m)(3)粒子在x方向的速度大小vxa1a24103 m/s.18. 如图所示，两平行金属板A、B板长L8 cm，两板间距离d8 cm，A板比B板电势高300 V，一带正电的粒子带电荷量q11010 C，质量m11020 kg，沿电场中心线RO垂直电场线飞入电场，初速度v02106 m/s，粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后，进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域(设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响)，已知两界面MN、PS相距为12 cm，O点在中心线上距离界面PS为9 cm，粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc上(静电力常量k9109 Nm2/C2)（1）求粒子穿过界面MN时偏离中心线OR的距离；（2）求粒子穿过界面MN时速度的大小与方向（角度用正切表示）；（3）确定点电荷Q的电性并求其电荷量的大小【解析】(1)侧向位移：yat2()2()2