2011课件-高三物理一轮复习 第9章 电场单元评估

2011金版新学案高三物理一轮复习 第9章 电场单元评估1(2010年金陵模拟)下图中虚线是用实验方法描绘出的某一静电场中的一簇等势线，若不计重力的带电粒子从a点射入电场后恰能沿图中的实线运动，b点是其运动轨迹上的另一点，则下述判断正确的是()Ab点的电势一定高于a点Ba点的场强一定大于b点C带电粒子一定带正电D带电粒子在b点的速率一定小于在a点的速率【解析】由等势线的分布画出电场线的分布如右图所示，可知a点的场强大，B正确，根据轨迹可判断电场力指向左方，电场力做负功，a点速率大于b点速率，D正确但不知粒子电性，也无法判断场强的具体方向，故无法确定a、b两点电势的高低，A、C错误【答案】BD2如图所示，光滑绝缘细杆AB，水平放置于被固定的带负电荷的小球的正上方，小球的电荷量为Q，可视为点电荷a、b是水平细杆上的两点，且在以带负电小球为圆心的同一竖直圆周上一个质量为m、电荷量为q的带正电的小圆环(可视为质点)套在细杆上，由a点静止释放，在小圆环由a点运动到b点的过程中，下列说法中正确的是()A小圆环所受库仑力的大小先增大后减小B小圆环的加速度先增大后减小C小圆环的动能先增加后减少D小圆环与负电荷组成的系统电势能先增加后减少【解析】库仑力的大小先增大后减小；加速度先减小后增大；由动能定理，电场力先做正功后做负功，因而动能先增加后减少，电势能先减少后增加【答案】C3有一个点电荷只受电场力的作用，分别从两电场中的a点由静止释放，在它沿直线运动到b点的过程中，动能Ek随位移s变化的关系图象如右图所示中的、图线则下列说法正确的是()A正电荷在甲图电场中从a点由静止释放，沿直线运动到b点的过程中，对应的图线是B负电荷在乙图电场中从a点由静止释放，沿直线运动到b点的过程中，对应的图线是C负电荷在丙图电场中从a点由静止释放，沿直线运动到b点的过程中，对应的图线是D负电荷在丁图电场中从a点由静止释放，沿直线运动到b点的过程中，对应的图线是【解析】从题图中不难看出分匀强电场和非匀强电场，点电荷在匀强电场中由动能定理得EkqEs，即点电荷动能与其位移成正比，图线如所示，结合点电荷带电性质与场强方向故A、B正确；在非匀强电场中，由于场强E的变化，使得点电荷动能与其位移不再成正比，由图线可知点电荷动能随位移的增大而增加，并且变化得越来越快，即场强E越来越大，因此C正确，D错误【答案】ABC4如右图所示，A、B为一对中间开有小孔的平行金属板，相距一定距离，A板接地现有一电子在t0时刻在A板小孔中由静止开始向B板运动，不计重力及阻力影响，使电子一定能从B中小孔射出，则B板电势B与时间t的变化规律是()【解析】若B板电势B按照A图所示的规律变化，电子将做匀加速运动，则一定能使电子从B中小孔射出；若B板电势B按照B图所示的规律变化，在前半周期，电子将做变加速运动，在后半周期，电子将做变减速运动速度减小到零，所以一定能使电子从B中小孔射出；若B板电势B按照C图所示规律变化，电子在第一个1/4周期变加速运动，第二个1/4周期变减速到零，第三个1/4周期反向变加速运动，第四个1/4周期反向变减速到零，即电子可能在平行金属板之间做往复运动，不一定能使电子从B中小孔射出；若B板电势B按照D图所示的规律变化，在前半周期电子将做匀加速运动，在后半周期电子做匀减速运动至速度减小到零，则一定能使电子从B中小孔射出所以一定能使电子从B中小孔射出的是B板电势B按如图A、B、D变化【答案】ABD5如下图所示，光滑曲面上方有一固定的带电量为Q的点电荷，现有一带电量为q的金属小球(可视为质点)，在A点以初速度v0沿曲面射入，小球与曲面相互绝缘，则()A小球从A点运动到B点过程中，速度逐渐减小B小球从A点到C点过程中，重力势能的增加量等于其动能的减少量C小球在C点时受到Q的库仑力最大，所以对曲面的压力最大D小球在曲面上运动过程中，机械能始终守恒【解析】小球从A点到B点的过程中，小球受到Q的库仑力做负功，速度逐渐减小，A正确；从A点到C点小球受到的库仑力和重力做负功，由动能定理，B不正确；由于小球在曲面上运动，且受到的库仑力方向在不断变化，因此不能确定小球在C点对曲面的压力最大，C不正确；库仑力做功，则机械能不守恒，D不正确【答案】A6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，且沿下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下板不动时，小球沿原轨迹由下板边缘飞出；当下板向上移动时，小球可能打在下板的中央【答案】BD7如下图所示，实线为电场线，虚线为等势面，两相邻等势面间电势差相等A、B、C为电场中的三个点，且ABBC，一个带正电的粒子从A点开始运动，先后经过B、C两点，若带电粒子只受电场力作用，则下列说法正确的是()A粒子在A、B、C三点的加速度大小关系aCaBaAB粒子在A、B、C三点的动能大小关系EkCEkBEkAC粒子在A、B、C三点的电势能大小关系EpCEpBEpAD粒子由A运动至B和由B运动至C电场力做的功相等【解析】本题考查电场、电场线、电势、等势面之间的关系，中档题由电场线和等势面的疏密程度可知电场的强弱，本题中A、B、C三点的所在电场线和等势面疏密程度由小到大，可知A、B、C三点的电场强度的关系为EAEBEC，那么带电粒子在这三点受到的电场力FAFBFC，根据牛顿第二定律有aAaBaC，A正确；由于带电粒子是正电荷而且从静止开始由A向C运动，电场力做正功动能在增加而电势能在减小有EkCEkBEkA，EpCEpBEpA，B对C错；B点是A和C的中点，但UABUBC，根据W电qU，可知由A到B电场力做的功小于由B到C电场力所做的功，D错【答案】AB8如图所示，处于真空中的匀强电场与水平方向成15角，AB直线与匀强电场E互相垂直在A点以大小为v0的初速度水平抛出一质量为m，带电量为q的小球，经时间t，小球下落一段距离过C点(图中未画出)时速度仍为v0，在小球由A点运动到C点的过程中，下列说法中不正确的是()A电场力对小球做功为零B小球的电势能增加C小球的机械能减少量为mg2t2DC可能位于AB直线的左侧【解析】由动能守恒，得mghW电0，可知W电mgh0，即电场力对小球做负功，电势能增加，C位置应位于AB直线的右侧；由于小球运动到C点时的动能未变，重力势能的减少量为Epmghmgat2mgt2mg2t2.选项A、C、D错误【答案】ACD9如下图所示，带正电的粒子以一定的初速度v0沿两板的中线进入水平放置的平行金属板内，恰好沿下板的边缘飞出已知板长为L，板间距离为d，板间电压为U，带电粒子的电荷量为q，粒子通过平行金属板的时间为t(不计粒子的重力)，则()A在前时间内，电场力对粒子做的功为B在后时间内，电场力对粒子做的功为C粒子的出射速度偏转角满足tan D粒子前和后的过程中，电场力冲量之比为1【解析】带电粒子在电容器中做类平抛运动，在前和后时间内竖直方向的位移比y1y213，故前内的位移y1，电场力做功为，在后内的位移y2d，电场力做功为d.故A错，B对粒子飞出时速度的反向延长线必过水平位移的中点，即tan ，C正确粒子在下落前和后的时间比为1(1)，因此电场力的冲量比为1(1)(1)1，D错【答案】BC10在地面附近，存在着一有界电场，边界MN将某空间分成上下两个区域、，在区域中有竖直向上的匀强电场，在区域中离边界某一高度由静止释放一质量为m的带电小球A，如下图甲所示，小球运动的vt图象如图乙所示，已知重力加速度为g，不计空气阻力，则()A在t2.5 s时，小球经过边界MNB小球受到的重力与电场力之比为35C在小球向下运动的整个过程中，重力做的功与电场力做的功大小相等D在小球运动的整个过程中，小球的机械能与电势能总和先变大再变小【解析】由速度图象可知，带电小球在区域与区域中的加速度之比为32，由牛顿第二定律可知：，所以小球所受的重力与电场力之比为35，B正确小球在t2.5 s时速度为零，此时下落到最低点，由动能定理可知，重力与电场力的总功为零，故C正确因小球只受重力与电场力作用，所以小球的机械能与电势能总和保持不变，D错【答案】BC二、非选择题11如图所示，在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，实验室除了给出必要的器材外，又分别给出了以下三种不同规格的电源和电表A6 V的交流电源B6 V的直流电源C100 V的直流电源 D100 A的电流表E0.5 mA的电流表 F10 mA的电流表(1)在实验中应选用的电源是_，测量时两个探针所接的电表应选用_(写电源或电表前的字母)(2)实验时需在木板上自下而上依次铺放_纸、_纸和_纸(3)在两接线柱A、B连线上等距离找出5个基准点a、b、c、d、e，电流表G的一根探针接触c点，另一探针接触f点，为找到与c点电势相等的点，接触f点的探针应向_移(选填“左”或“右”)(4)若将电源电压提高为原来的2倍，重复以上操作，测量并画出等势线，你认为该等势线与原等势线的形状_(选填“相同”或“不同”)，该等势线图中cd两点间的电势差与原等势线图中cd两点间的电势差_(选填“相等”或“不等”)【解析】(1)因本实验用恒定电流场模拟静电场，所以电源要直流，选B，而电流较小，所以电表选用D.(2)导电纸必须在最上面(3)c的等势线为过c点的中垂线(4)电源电压变高，相同距离电势差变大易错点为电流表选错；三张纸放反；接触f点的探针向什么地方移动是本题对书本实验改照，对应变能力差的学生有一定的难度【答案】(1)BD(2)白复写导电(3)左(4)相同不等12如下图所示，甲图是用来使带正电的离子加速和偏转的装置乙图为该装置中加速与偏转电场的等效模拟以y轴为界，左侧为沿x轴正向的匀强电场，场强为E.右侧为沿y轴负方向的匀强电场已知OAAB，OAAB，且OB间的电势差为U0.若在x轴的C点无初速地释放一个电荷量为q、质量为m的正离子(不计重力)，结果正离子刚好通过B点，求：(1)CO间的距离d；(2)粒子通过B点的速度大小【解析】(1)设正离子到达O点的速度为v0(其方向沿x轴的正方向)则正离子由C点到O点由动能定理得：qEdmv0而正离子从O点到B点做类平抛运动，则：t2，v0t而，所以v，从而解得d.(2)设正离子到B点时速度的大小为vB，正离子从C到B过程中由动能定理得：qEdqU0mv0解得vB.【答案】(1)(2)13(2009年浙江卷)如图所示，相距为d的平行金属板A、B竖直放置，在两板之间水平放置一绝缘平板有一质量m、电荷量q(q0)的小物块在与金属板A相距l处静止若某一时刻在金属板A、B间加一电压UAB，小物块与金属板只发生了一次碰撞，碰撞后电荷量变为q，并以与碰前大小相等的速度反方向弹回已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因数为，若不计小物块电荷量对电场的影响和碰撞时间则(1)小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少？(2)小物块碰撞后经过多少时间停止运动？停在何位置？【解析】(1)加电压后，B板电势高于A板，小物块在电场力与摩擦力共同作用下向A板做匀加速直线运动电场强度为E小物块所受的电场力与摩擦力方向相反，则合外力为F合qEmg故小物块运动的加速度为a1g设小物块与A板相碰时的速度为v1，则v2a1l解得v1(2)小物块与A板相碰后以与v1大小相等的速度反弹，因电荷量及电性改变，电场力大小与方向发生变化，摩擦力的方向发生改变，小物块做匀减速直线运动小物块所受的合外力大小为F合mg加速度大小为 a2g设小物块碰后到停止的时间为t1，注意到末速度为零，有0v1a2t解得t4设小物块碰后停止时距离A板的距离为x，注意到末速度为零，有0v2a2x则x2l或距离B板为d2l【答案】(1)(2)42l或d2l14在光滑绝缘的水平面上，用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B.A球的带电荷量为2q，B球的带电荷量为3q，组成一带电系统如下图所示，虚线MP为AB两球连线的垂直平分线，虚线NQ与MP平行且相距为4L.最初A球和B球分别静止于虚线MP的两侧，距MP的距离均为L，且A球距虚线NQ的距离为3L.若视小球为质点，不计轻杆的质量，在虚线MP、NQ间加上水平向右的匀强电场E后，求：(1)B球刚进入电场时，A球与B球组成的带电系统的速度大小(2)带电系统从开始运动到速度第一次为零时所需的时间以及B球电势能的变化量【解析】(1)带电系统刚开始运动时，设加速度为a1，由牛顿第二定律得a1球B刚进入电场时，带电系统的速度为v1，有v2a1L求得v1(2)对带电系统进行分析，假设球A能达到NQ，且A球到达NQ时电场力对系统做功为W1，有W12qE3L(3qE2L)0故带电系统速度第一次为零时，球A恰好到达NQ设球B从静止到刚进入电场的时间为t1，则t1解得t1球B进入电场后，带电系统的加速度为a2，由牛顿第二定律得a2显然，B球进入电场后带电系统做匀减速运动设减速所需时间为t2，则有t2求得t2可知 ，带电系统从静止运动到速度第一次为零时所需的时间为tt1t23B球电势能增加了EpE3q2L6EqL【答案】(1)(2)6EqL