资源简介

章末测评验收卷(一)　静电场
(满分:100分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.根据大量科学测试可知,地球本身就是一个电容器。通常大地带有50万库仑左右的负电荷,而地球上空存在一个带正电的电离层,这两者之间便形成一个已充电的电容器,它们之间的电压为300 kV左右。地球的电容约为 (　　)
0.17 F 1.7 F
17 F 170 F
2.如图所示,真空中A、B两点分别固定两个相同的带电金属小球(均可视为点电荷),所带电荷量分别为+Q和-5Q,在A、B的延长线上的C点处固定一电荷量为q的检验电荷,检验电荷受到的电场力大小为F1,已知AB=BC。若将两带电金属小球接触后再放回A、B两处时,检验电荷受到的静力大小为F2,则为 (　　)
3.某带电粒子仅在静电力作用下由A点运动到B点。如图所示,实线为电场线,虚线为粒子运动轨迹,由此可以判定 (　　)
粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度
粒子在A点的动能小于它在B点的动能
电场中A点的电势低于B点的电势
粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能
4.如图所示为示波管中偏转电极的示意图,间距为d,长度为l的平行板A、B加上电压后,可在A、B之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场)。在与A、B等距离的O点,有一电荷量为+q、质量为m的粒子以初速度v0沿水平方向(与A、B板平行)射入(图中已标出),不计重力,要使此粒子能从C处射出,则A、B间的电压应为 (　　)
q
5.如图所示,虚线为某静电场中的部分等势面,且各等势面的电势如图中所示,则下列说法中正确的是 (　　)
A点的电场强度比C点的小
正电荷在A点的电势能比在C点的电势能大
电荷沿任意路径从A点移到B点的过程中,电场力一直不做功
若将一个电子由A点移到C点,电场力做功为4 eV
6.静电计是在验电器的基础上制成的,用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小。如图所示,A、B是平行板电容器的两个金属板,G为静电计。开始时开关S闭合,静电计指针张开一定角度,为了使指针张开的角度增大些,下列采取的措施可行的是 (　　)
断开开关S后,将A、B两极板分开些
保持开关S闭合,将A、B两极板分开些
保持开关S闭合,将A、B两极板靠近些
保持开关S闭合,将变阻器滑动触头向右移动
7.如图所示,空间存在足够大的水平方向的匀强电场,绝缘的曲面轨道处于匀强电场中,曲面上有一带电金属块在力F的作用下沿曲面向上移动。已知金属块在向上移动的过程中,力F做功40 J,金属块克服静电力做功10 J,金属块克服摩擦力做功20 J,重力势能改变了30 J,则 (　　)
电场方向水平向左
电场方向水平向右
在此过程中金属块电势能减少20 J
在此过程中金属块机械能增加10 J
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
8.(2021·全国甲卷)某电场的等势面如图所示,图中a、b、c、d、e为电场中的5个点,则 (　　)
一正电荷从b点运动到e点,电场力做正功
一电子从a点运动到d点,电场力做功为4 eV
b点电场强度垂直于该点所在等势面,方向向右
a、b、c、d四个点中,b点的电场强度大小最大
9.测定电子的电荷量的实验装置示意图如图所示,置于真空中的油滴室内有两块水平放置的平行金属板M、N,分别与电压为U的恒定电源两极相连,板的间距为d。现有一质量为m的带电油滴在极板间匀速下落,已知元电荷为e、重力加速度为g,则 (　　)
油滴中电子的数目为
油滴从小孔运动至N板过程中,电势能增加mgd
油滴从小孔运动至N板过程中,机械能增加eU
若将极板M向下缓慢移动一小段距离,油滴将加速下降
10.两个点电荷Q1和Q2固定在x轴上O、D两点,两者之间连线上各点电势高低如图中曲线所示(OB>BD),取无穷远处电势为零,由图可知 (　　)
B点电场强度为零
Q1为负电荷,Q2为正电荷
Q1电荷量一定小于Q2电荷量
将电子沿x轴从A点移到C点,电场力一直做正功
三、非选择题(本题共5小题,共54分。)
11.(6分)在“探究平行板电容器的电容与哪些因素有关”的实验中,如图所示的实验装置,平行板电容器的极板A与一静电计相接,极板B接地。
(1)静电计的指针偏转程度显示两极板间的　　　　(2分)的大小。
(2)当极板电荷量不变时,使两极板间距离减小,可知电容器电容　　　　(2分)(填“增大”“不变”或“减小”)。当极板电荷量不变时,使两极板正对面积减小,可观察到静电计指针的偏转角　　　　(2分)(填“增大”“不变”或“减小”)。
12.(9分)用传感器观察电容器的放电过程,按图甲连接电路,电源电压U=8 V,电容器选用几百微法的电解电容器,先使开关S与1端相连,电源向电容器充电,这个过程瞬间完成,然后把开关S掷向2端,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线,如图乙所示,已知I=。
(1)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量q=　　　　 C(4分)。
(2)根据以上数据估算电容C=　　　　 μF(5分)(结果保留2位有效数字)。
13.(10分)如图所示为两组平行金属板,有一质量为m的电子静止在竖直放置的平行金属板的A点,经电压U0加速后通过B点进入两板间距为d、电压为U的水平放置的平行金属板间,若电子从两块水平平行金属板的正中间射入,且最后电子刚好能从两块平行金属板右侧边缘穿出,A、B分别为两块竖直板的中点,其中U=U0。求:
(1)(4分)电子通过B点时的速度大小v0;
(2)(6分)右侧平行金属板的长度L。
14.(13分)(2023·全国乙卷,24)如图所示,等边三角形△ABC位于竖直平面内,AB边水平,顶点C在AB边上方,3个点电荷分别固定在三角形的三个顶点上。已知AB边中点M处的电场强度方向竖直向下,BC边中点N处的电场强度方向竖直向上,A点处点电荷的电荷量的绝对值为q,求
(1)(6分)B点处点电荷的电荷量的绝对值并判断3个点电荷的正负;
(2)(7分)C点处点电荷的电荷量。
15.(16分)如图所示,在竖直平面内放置着绝缘轨道ABC,AB部分是半径R=0.40 m的光滑半圆形轨道,BC部分是粗糙的水平轨道,BC轨道所在的竖直平面内分布着E=1.0×103 V/m的水平向右的有界匀强电场,AB为电场的左侧竖直边界。现将一质量为m=0.04 kg、电荷量为q=-1×10-4 C的滑块(视为质点)从BC上的某点由静止释放,滑块通过A点时对轨道的压力恰好为零。已知滑块与BC间的动摩擦因数为μ=0.05,不计空气阻力,g取10 m/s2。求:
(1)(4分)滑块通过A点时速度vA的大小;
(2)(6分)滑块在BC轨道上的释放点到B点的距离s;
(3)(6分)滑块离开A点后在空中运动速度v的最小值。
章末测评验收卷(一)　静电场
1.B　[根据题意可得Q＝5×105 C，U＝3×105 V，根据C＝，可得C＝ F＝1.7 F，B正确。]
2.C　[设AB＝BC＝l，根据库仑定律得F1＝－＝，将两带电小球接触后，两小球所带电荷量均为－2Q，根据库仑定律得F2＝＋＝，所以＝，故C正确。]
3.D　[电场线的疏密表示场强大小，由题图知A点的场强小于B点的场强，则粒子在A点所受的静电力小，所以在A点的加速度小于在B点的加速度，故A错误；根据带电粒子的运动轨迹的弯曲方向，知带电粒子所受的静电力沿电场线切线斜向下方，静电力对粒子做负功，动能减小，则粒子在A点的动能大于它在B点的动能，故B错误；因粒子由A到B时，静电力做负功，故电势能增大，则粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能，故D正确；根据沿电场线方向电势降低，知A点的电势高于B点的电势，故C错误。]
4.A　[带电粒子做类平抛运动，l＝v0t，a＝，d＝at2，解得U＝，故A正确。]
5.B　[A处等势面比C处密集，则A点的电场强度比C点的大，故A错误；将正电荷从A点移动到C点，根据WAC＝qUAC可知，电场力的功WAC>0，即电场力做正功，则电势能减小，即正电荷在A点的电势能比在C点的电势能大，故B正确；电荷沿任意路径从A点移到B点的过程中，电场力有时做正功，有时做负功，总功为零，并不是电场力一直不做功，故C错误；将一个电子由A点移到C点，根据公式可知WAC＝－4 eV，故D错误。]
6.A　[要使静电计的指针张开角度增大些，必须使静电计金属球和外壳之间的电势差增大，断开开关S后，将A、B两极板分开些，电容器的带电荷量不变，电容减小，电势差增大，A正确；保持开关S闭合，将A、B两极板分开或靠近些，静电计金属球和外壳之间的电势差不变，B、C错误；保持开关S闭合，将滑动变阻器滑动触头向右或向左移动，静电计金属球和外壳之间的电势差不变，D错误。]
7.D　[因为不知道带电金属块的电性，所以无法判断电场方向，故A、B错误；克服静电力做功为10 J，则电势能增加10 J，故C错误；机械能的改变量等于除重力以外的其他力所做的总功，故应为ΔE＝40 J－10 J－20 J＝10 J，故D正确。]
8.BD　[b、e两点在同一等势面上，一正电荷从b点运动到e点，电场力不做功，A错误；一电子从a点运动到d点，电场力做功为Wad＝eUad＝4 eV，B正确；场强垂直于等势面，并指向电势降低的方向，b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向左，C错误；题图中的等势面为等差等势面，a、b、c、d四个点中，b点处的等势面最密，电场强度大小最大，D正确。]
9.AB　[带电油滴在极板间匀速下落，故受力平衡，则有mg＝q，所以油滴带电荷量q＝，所以电子的数目为n＝＝，故A正确；油滴下降过程中，静电力方向向上，静电力做的功为－mgd，电势能增加mgd，机械能减少，故B正确，C错误；若将极板M向下缓慢移动一小段距离，d减小，静电力F＝q增大，合外力竖直向上，油滴将减速下降，故D错误。]
10.BD　[由E＝知，B点的电场强度不为零，A错误；因取无穷远处电势为零，所以靠近负点电荷处的电势为负，靠近正点电荷处的电势为正，结合题图可知，Q1为负电荷，Q2为正电荷，B正确；由题图可知，零电势点离D点较近，故Q1电荷量一定大于Q2电荷量，C错误；将电子沿x轴从A点移到C点，电势一直升高，电子的电势能一直减小，电场力一直做正功，D正确。]
11.(1)电势差(电压)　(2)增大　增大
解析　(1)静电计指针偏转程度表示电容器两极板间电势差的大小。
(2)两极板间距离减小，根据C＝可知，电容增大，两极板正对面积减小，电容减小，由C＝知，两极板间电势差增大，指针偏转角增大。
12.(1)3.2×10－3　(2)4.0×102
解析　(1)I－t图线与坐标轴围成的面积表示电荷量，一个格子的电荷量为0.08×10－3 C，大于半格算一个，小于半格舍去，因此图像所包含的格子个数为40，所以释放的电荷量
Q＝0.08×10－3 C×40＝3.2×10－3 C。
(2)根据电容的定义式可得
C＝＝ F＝4.0×10－4 F＝4.0×102 μF。
13.(1)　(2)2d
解析　(1)电子在AB间做加速运动，由动能定理可得
eU0＝mv－0
可得v0＝。
(2)电子以v0的速度进入偏转电场做类平抛运动，在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，水平方向做匀速直线运动。刚好从右侧穿出，则有d＝t2，可得t＝d
则L＝v0t＝·d＝2d。
14.(1)q　3个点电荷均带正电　(2)q
解析　(1)题中已知M点的电场强度竖直向下，可知A、B处点电荷在M点产生的电场强度等大反向，C处点电荷带正电，又M为AB边的中点，结合点电荷的电场强度公式E＝可知A、B处两点电荷的电荷量大小相等，电性相同，即B点处点电荷的电荷量的绝对值为q。C处点电荷在N点产生的电场强度方向为N→B，假设A、B两点处点电荷均带负电，则三个点电荷在N处产生的合电场强度方向不可能竖直向上，所以A、B两点处点电荷均带正电，即3个点电荷均带正电。
(2)设C点处点电荷的电荷量为qC，等边三角形的边长为2L，则AN＝L，对三个点电荷在N处产生的电场强度分析，如图所示，其中EBC是B、C处点电荷在N处产生的合电场强度，EAN是A处点电荷在N处产生的电场强度，EN为N点处的合电场强度。
根据几何关系得＝tan 30°
故＝tan 30°
解得qC＝q。
15.(1)2 m/s　(2)5 m　(3)1.94 m/s
解析　(1)因为滑块通过A点时对轨道的压力恰好为零，所以有
mg＝m
解得vA＝2 m/s。
(2)从释放到A点，根据动能定理可得|q|Es－μmgs－mg·2R＝mv
解得s＝5 m。
(3)滑块离开A点后在水平方向上做匀减速直线运动，故有
vx＝vA－t＝2－2.5t
在竖直方向上做自由落体运动，
所以有vy＝gt＝10t
合速度v＝＝
故vmin＝ m/s≈1.94 m/s。(共33张PPT)
章末测评验收卷(一)
(时间：75分钟　满分：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1.根据大量科学测试可知，地球本身就是一个电容器。通常大地带有50万库仑左右的负电荷，而地球上空存在一个带正电的电离层，这两者之间便形成一个已充电的电容器，它们之间的电压为300 kV左右。地球的电容约为(　　)
A.0.17 F B.1.7 F C.17 F D.170 F
B
C
3.某带电粒子仅在静电力作用下由A点运动到B点。如图所示，实线为电场线，虚线为粒子运动轨迹，由此可以判定(　　)
A.粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度
B.粒子在A点的动能小于它在B点的动能
C.电场中A点的电势低于B点的电势
D.粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能
D
解析　电场线的疏密表示场强大小，由题图知A点的场强小于B点的场强，则粒子在A点所受的静电力小，所以在A点的加速度小于在B点的加速度，故A错误；根据带电粒子的运动轨迹的弯曲方向，知带电粒子所受的静电力沿电场线切线斜向下方，静电力对粒子做负功，动能减小，则粒子在A点的动能大于它在B点的动能，故B错误；因粒子由A到B时，静电力做负功，故电势能增大，则粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能，故D正确；根据沿电场线方向电势降低，知A点的电势高于B点的电势，故C错误。
A
4.如图所示为示波管中偏转电极的示意图，间距为d，长度为l的平行板A、B加上电压后，可在A、B之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场)。在与A、B等距离的O点，有一电荷量为＋q、质量为m的粒子以初速度v0沿水平方向(与A、B板平行)射入(图中已标出)，不计重力，要使此粒子能从C处射出，则A、B间的电压应为(　　)
5.如图所示，虚线为某静电场中的部分等势面，且各等势面的电势如图中所示，则下列说法中正确的是(　　)
A.A点的电场强度比C点的小
B.正电荷在A点的电势能比在C点的电势能大
C.电荷沿任意路径从A点移到B点的过程中，电场力
一直不做功
D.若将一个电子由A点移到C点，电场力做功为4 eV
B
解析　A处等势面比C处密集，则A点的电场强度比C点的大，故A错误；将正电荷从A点移动到C点，根据WAC＝qUAC可知，电场力的功WAC>0，即电场力做正功，则电势能减小，即正电荷在A点的电势能比在C点的电势能大，故B正确；电荷沿任意路径从A点移到B点的过程中，电场力有时做正功，有时做负功，总功为零，并不是电场力一直不做功，故C错误；将一个电子由A点移到C点，根据公式可知WAC＝－4 eV，故D错误。
6.静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小。如图所示，A、B是平行板电容器的两个金属板，G为静电计。开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度，为了使指针张开的角度增大些，下列采取的措施可行的是(　　)
A
A.断开开关S后，将A、B两极板分开些
B.保持开关S闭合，将A、B两极板分开些
C.保持开关S闭合，将A、B两极板靠近些
D.保持开关S闭合，将变阻器滑动触头向右移动
解析　要使静电计的指针张开角度增大些，必须使静电计金属球和外壳之间的电势差增大，断开开关S后，将A、B两极板分开些，电容器的带电荷量不变，电容减小，电势差增大，A正确；保持开关S闭合，将A、B两极板分开或靠近些，静电计金属球和外壳之间的电势差不变，B、C错误；保持开关S闭合，将滑动变阻器滑动触头向右或向左移动，静电计金属球和外壳之间的电势差不变，D错误。
D
7.如图所示，空间存在足够大的水平方向的匀强电场，绝缘的曲面轨道处于匀强电场中，曲面上有一带电金属块在力F的作用下沿曲面向上移动。已知金属块在向上移动的过程中，力F做功40 J，金属块克服静电力做功10 J，金属块克服摩擦力做功20 J，重力势能改变了30 J，则(　　)
A.电场方向水平向左
B.电场方向水平向右
C.在此过程中金属块电势能减少20 J
D.在此过程中金属块机械能增加10 J
解析　因为不知道带电金属块的电性，所以无法判断电场方向，故A、B错误；克服静电力做功为10 J，则电势能增加10 J，故C错误；机械能的改变量等于除重力以外的其他力所做的总功，故应为ΔE＝40 J－10 J－20 J＝10 J，故D正确。
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)
8.(2021·全国甲卷)某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，则(　　)
A.一正电荷从b点运动到e点，电场力做正功
B.一电子从a点运动到d点，电场力做功为4 eV
C.b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右
D.a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小最大
BD
解析　b、e两点在同一等势面上，一正电荷从b点运动到e点，电场力不做功，A错误；一电子从a点运动到d点，电场力做功为Wad＝eUad＝4 eV，B正确；场强垂直于等势面，并指向电势降低的方向，b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向左，C错误；题图中的等势面为等差等势面，a、b、c、d四个点中，b点处的等势面最密，电场强度大小最大，D正确。
9.测定电子的电荷量的实验装置示意图如图所示，置于真空中的油滴室内有两块水平放置的平行金属板M、N，分别与电压为U的恒定电源两极相连，板的间距为d。现有一质量为m的带电油滴在极板间匀速下落，已知元电荷为e、重力加速度为g，则(　　)
AB
10.两个点电荷Q1和Q2固定在x轴上O、D两点，两者之间连线上各点电势高低如图中曲线所示(OB>BD)，取无穷远处电势为零，由图可知(　　)
A.B点电场强度为零
B.Q1为负电荷，Q2为正电荷
C.Q1电荷量一定小于Q2电荷量
D.将电子沿x轴从A点移到C点，电场力一直做正功
BD
三、非选择题(本题共5小题，共54分。)
11.(6分)在“探究平行板电容器的电容与哪些因素有关”的实验中，如图所示的实验装置，平行板电容器的极板A与一静电计相接，极板B接地。
(1)静电计的指针偏转程度显示两极板间的________的大小。
(2)当极板电荷量不变时，使两极板间距离减小，可知电容器电容________(填“增大”“不变”或“减小”)。当极板电荷量不变时，使两极板正对面积减小，可观察到静电计指针的偏转角________(填“增大”“不变”或“减小”)。
答案　(1)电势差(电压)　(2)增大　增大
解析　(1)静电计指针偏转程度表示电容器两极板间电势差的大小。
(1)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量q＝________C。
(2)根据以上数据估算电容C＝________ μF(结果保留2位有效数字)。
答案　(1)3.2×10－3　(2)4.0×102
解析　(1)I－t图线与坐标轴围成的面积表示电荷量，一个格子的电荷量为0.08×10－3 C，大于半格算一个，小于半格舍去，因此图像所包含的格子个数为40，所以释放的电荷量Q＝0.08×10－3 C×40＝3.2×10－3 C。
14.(13分)(2023·全国乙卷，24)如图所示，等边三角形△ABC位于竖直平面内，AB边水平，顶点C在AB边上方，3个点电荷分别固定在三角形的三个顶点上。已知AB边中点M处的电场强度方向竖直向下，BC边中点N处的电场强度方向竖直向上，A点处点电荷的电荷量的绝对值为q，求
(1)B点处点电荷的电荷量的绝对值并判断3个点电荷的正负；
(2)C点处点电荷的电荷量。
15.(16分)如图所示，在竖直平面内放置着绝缘轨道ABC，AB部分是半径R＝0.40 m的光滑半圆形轨道，BC部分是粗糙的水平轨道，BC轨道所在的竖直平面内分布着E＝1.0×103 V/m的水平向右的有界匀强电场，AB为电场的左侧竖直边界。现将一质量为m＝0.04 kg、电荷量为q＝－1×10－4 C的滑块(视为质点)从BC上的某点由静止释放，滑块通过A点时对轨道的压力恰好为零。已知滑块与BC间的动摩擦因数为μ＝0.05，不计空气阻力，g取10 m/s2。求：
(1)滑块通过A点时速度vA的大小；
(2)滑块在BC轨道上的释放点到B点的距离s；
(3)滑块离开A点后在空中运动速度v的最小值。
答案　(1)2 m/s　(2)5 m　(3)1.94 m/s
(3)滑块离开A点后在水平方向上做匀减速直线运动，故有

展开更多......

收起↑