高考物理一輪復(fù)習(xí) 單元質(zhì)檢七 靜電場(chǎng)（含解析）-人教版高三全冊(cè)物理試題

單元質(zhì)檢七靜電場(chǎng)(時(shí)間:45分鐘滿(mǎn)分:100分)一、選擇題(本題共10小題,每小題6分,共60分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~7題只有一項(xiàng)符合題目要求,第8~10題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)1.(2019·湖南寧鄉(xiāng)模擬)如圖所示為靜電除塵機(jī)理圖,廢氣先經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)械過(guò)濾裝置再進(jìn)入靜電除塵區(qū),放電極(位于中央)和集塵極分別接到高壓直流電源的兩極上,其間電場(chǎng)線(xiàn)如圖。帶負(fù)電的塵埃在電場(chǎng)力的作用下向集塵極運(yùn)動(dòng)并沉積,達(dá)到除塵目的。不考慮塵埃間的相互作用及其他作用,下列說(shuō)法正確的是()A.電場(chǎng)線(xiàn)方向由放電極指向集塵極B.圖中a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度小于b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度C.塵埃會(huì)沿圖中虛線(xiàn)從c到d運(yùn)動(dòng)D.塵埃在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能增大2.(2019·廣東中山一中、仲元中學(xué)等七校聯(lián)考)右圖是兩個(gè)等量異種電荷形成的電場(chǎng),AB為中垂線(xiàn)上兩點(diǎn),CD為兩電荷連線(xiàn)上兩點(diǎn),且A、B、C、D與O點(diǎn)間距離相等,則()A.A、B、C、D四點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同B.C點(diǎn)電勢(shì)比D點(diǎn)電勢(shì)低C.正電荷從A運(yùn)動(dòng)到B,電場(chǎng)力不做功D.正電荷從C運(yùn)動(dòng)到D,電勢(shì)能增加3.(2019·湖南永州二模)如圖所示,在直角坐標(biāo)系xOy中的x軸上有一正點(diǎn)電荷Q,A、B、C是坐標(biāo)軸上的三點(diǎn),OA=OB=BC=a,其中O點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)相等,靜電力常量為k,則下列說(shuō)法正確的是()A.點(diǎn)電荷Q位于B、C兩點(diǎn)之間B.O點(diǎn)電勢(shì)比A點(diǎn)電勢(shì)低C.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為kQD.將某一正試探電荷從A點(diǎn)沿直線(xiàn)移動(dòng)到C點(diǎn)過(guò)程中,電勢(shì)能一直增大4.(2019·浙江麗水月考)如圖所示,將A、B兩個(gè)相同大小的導(dǎo)體球(可視為質(zhì)點(diǎn))分別用絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛于OA和OB兩點(diǎn),然后使A、B兩球帶同種電荷,電荷量分別為QA、QB。已知兩球靜止時(shí)在同一水平面上,兩細(xì)線(xiàn)與豎直方向的夾角分別為θ、α,則()A.若θ>α,則兩球的電量QA>QBB.若θ>α,則兩球的質(zhì)量mA>mBC.若同時(shí)剪斷兩細(xì)線(xiàn),則兩球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí),系統(tǒng)機(jī)械能守恒D.若同時(shí)剪斷兩細(xì)線(xiàn),則兩球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)仍在同一水平線(xiàn)上5.(2019·貴州紅花崗區(qū)模擬)某電場(chǎng)在直角坐標(biāo)系中的電場(chǎng)線(xiàn)分布情況如圖所示,O、P、M、N為電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn),其中P和M在一條電場(chǎng)線(xiàn)上,則下列說(shuō)法正確的是()A.M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度B.M點(diǎn)的電勢(shì)高于N點(diǎn)的電勢(shì)C.將一負(fù)電荷由O點(diǎn)移到M點(diǎn)電勢(shì)能增加D.將一正電荷由P點(diǎn)無(wú)初速釋放,僅在電場(chǎng)力作用下,可沿PM電場(chǎng)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)6.(2019·陜西榆林綏德中學(xué)模擬)如圖所示,平行板電容器與恒壓電源連接,電子以速度v0垂直于電場(chǎng)線(xiàn)方向射入并穿過(guò)平行板間的電場(chǎng),設(shè)電容器極板上所帶的電荷量為Q,電子穿出平行板電容器時(shí)在垂直于板面方向偏移的距離為y。若僅使電容器上極板上移,以下說(shuō)法正確的是()A.Q減小,y不變 B.Q減小,y減小C.Q增大,y減小 D.Q增大,y增大7.(2019·湖北黃岡模擬)如圖所示,正方形ABCD的對(duì)角線(xiàn)相交于O點(diǎn),兩個(gè)等量同種正電荷分別固定在A(yíng)、C兩點(diǎn),則()A.B、D兩處電勢(shì)、電場(chǎng)強(qiáng)度均相同B.B、D兩處電勢(shì)、電場(chǎng)強(qiáng)度均不相同C.若在B點(diǎn)靜止釋放一電子,電子一定在B、D間往復(fù)運(yùn)動(dòng),且加速度先減小后增大D.若在B點(diǎn)給電子一垂直紙面合適的速度,電子可繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)8.(2019·全國(guó)卷Ⅱ)靜電場(chǎng)中,一帶電粒子僅在電場(chǎng)力的作用下自M點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),N為粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上的另外一點(diǎn),則()A.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,粒子的速度大小可能先增大后減小B.在M、N兩點(diǎn)間,粒子的軌跡一定與某條電場(chǎng)線(xiàn)重合C.粒子在M點(diǎn)的電勢(shì)能不低于其在N點(diǎn)的電勢(shì)能D.粒子在N點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向一定與粒子軌跡在該點(diǎn)的切線(xiàn)平行9.(2019·四川成都摸底測(cè)試)如圖所示為某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線(xiàn)。一負(fù)電荷以大小為v0的速度從M點(diǎn)沿電場(chǎng)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中,經(jīng)歷時(shí)間為t1,電勢(shì)能變化量為Ep1。另一正電荷以大小為v0的速度從N點(diǎn)沿電場(chǎng)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)的過(guò)程中,經(jīng)歷時(shí)間為t2,電勢(shì)能變化量為Ep2。已知v0的方向平行于電場(chǎng)線(xiàn),兩電荷的質(zhì)量相等、電荷量絕對(duì)值相等,不計(jì)電荷的重力。則()A.Ep1可能小于Ep2 B.Ep1一定等于Ep2C.t1可能小于t2 D.t1一定等于t210.(2019·江蘇模擬)如圖所示,一板間距為d的平行板電容器豎直放置,兩板間存在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的電場(chǎng),一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電油滴從兩極板正中間由靜止釋放,重力加速度為g,則帶電油滴運(yùn)動(dòng)到極板的過(guò)程中()A.加速度大小為(B.所需的時(shí)間為mdC.下降的高度為mgdD.電場(chǎng)力對(duì)油滴所做的功為Eqd二、計(jì)算題(本題共2小題,共40分)11.(20分)(1)靜電場(chǎng)可以用電場(chǎng)線(xiàn)和等勢(shì)面形象描述。a.請(qǐng)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義和庫(kù)侖定律推導(dǎo)出點(diǎn)電荷Q的場(chǎng)強(qiáng)表達(dá)式;b.點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)和等勢(shì)面分布如圖所示,等勢(shì)面S1、S2到點(diǎn)電荷的距離分別為r1、r2。我們知道,電場(chǎng)線(xiàn)的疏密反映了空間區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,請(qǐng)計(jì)算S1、S2上單位面積通過(guò)的電場(chǎng)線(xiàn)條數(shù)之比N1(2)觀(guān)測(cè)宇宙中輻射電磁波的天體,距離越遠(yuǎn)單位面積接收的電磁波功率越小,觀(guān)測(cè)越困難。為了收集足夠強(qiáng)的來(lái)自天體的電磁波,增大望遠(yuǎn)鏡口徑是提高天文觀(guān)測(cè)能力的一條重要途徑。2016年9月25日,世界上最大的單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡FAST在我國(guó)貴州落成啟用,被譽(yù)為“中國(guó)天眼”,FAST直徑為500m,有效提高了人類(lèi)觀(guān)測(cè)宇宙的精度和范圍。a.設(shè)直徑為100m的望遠(yuǎn)鏡能夠接收到的來(lái)自某天體的電磁波功率為P1,計(jì)算FAST能夠接收到的來(lái)自該天體的電磁波功率P2;b.在宇宙大尺度上,天體的空間分布是均勻的,僅以輻射功率為P的同類(lèi)天體為觀(guān)測(cè)對(duì)象,設(shè)直徑為100m望遠(yuǎn)鏡能夠觀(guān)測(cè)到的此類(lèi)天體數(shù)目是N0,計(jì)算FAST能夠觀(guān)測(cè)到的此類(lèi)天體數(shù)目N。12.(20分)真空中存在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1的勻強(qiáng)電場(chǎng),一帶電油滴在該電場(chǎng)中豎直向上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),速度大小為v0。在油滴處于位置A時(shí),將電場(chǎng)強(qiáng)度的大小突然增大到某值,但保持其方向不變。持續(xù)一段時(shí)間t1后,又突然將電場(chǎng)反向,但保持其大小不變;再持續(xù)同樣一段時(shí)間后,油滴運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)。重力加速度大小為g。(1)求油滴運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度;(2)求增大后的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小;為保證后來(lái)的電場(chǎng)強(qiáng)度比原來(lái)的大,試給出相應(yīng)的t1和v0應(yīng)滿(mǎn)足的條件。已知不存在電場(chǎng)時(shí),油滴以初速度v0做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的最大高度恰好等于B、A兩點(diǎn)間距離的兩倍。參考答案單元質(zhì)檢七靜電場(chǎng)1.D因?yàn)閹ж?fù)電的塵埃在電場(chǎng)力的作用下向集塵極運(yùn)動(dòng)并沉積,可知集塵極帶正電荷,是正極,電場(chǎng)線(xiàn)方向由集塵極指向放電極,故A錯(cuò)誤;電場(chǎng)線(xiàn)的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱,所以圖中a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度,故B錯(cuò)誤;放電極與集塵極間是非勻強(qiáng)電場(chǎng),所受的電場(chǎng)力是變化的,塵埃不會(huì)沿圖中虛線(xiàn)從c到d運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤。帶電塵埃所受的電場(chǎng)力做正功,所以在遷移過(guò)程中動(dòng)能增大,故D正確。2.C因?yàn)閮蓚€(gè)等量異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng),兩個(gè)電荷的連線(xiàn)上下的電場(chǎng)是對(duì)稱(chēng)的,所以A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等,小于O處的電場(chǎng)強(qiáng)度。由于C、D兩處電場(chǎng)線(xiàn)比O處密,則C、D兩處的電場(chǎng)強(qiáng)度比O處大,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;沿著電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)降低,則知C點(diǎn)電勢(shì)比D點(diǎn)電勢(shì)高,故B錯(cuò)誤;AB為中垂線(xiàn),是一條等勢(shì)線(xiàn),其上各點(diǎn)的電勢(shì)都相等,AB之間的電勢(shì)差為0,則正電荷從A運(yùn)動(dòng)到B,電場(chǎng)力不做功,故C正確;正電荷從C運(yùn)動(dòng)到D,電場(chǎng)力從C指向D,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,故D錯(cuò)誤。3.C因?yàn)镺點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)相等,故O點(diǎn)和C點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離相等,因此點(diǎn)電荷Q一定位于B點(diǎn),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;點(diǎn)電荷帶正電,故離點(diǎn)電荷越近電勢(shì)越高,故O點(diǎn)電勢(shì)比A點(diǎn)高,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,由圖可知AB的距離r=2a,根據(jù)E=kQr2,得EA=kQ2a24.D兩球間的庫(kù)侖力是作用力與反作用力,一定相等,與兩個(gè)球帶電量是否相等無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤;對(duì)小球A受力分析,受重力、靜電力、拉力,如圖根據(jù)平衡條件有,有:tanθ=F故:mA=F同理,有:mB=F若θ>α,故mA<mB,故B錯(cuò)誤;剪斷細(xì)線(xiàn)后A、B兩球之間的距離增大,則庫(kù)侖力減小,但庫(kù)侖力做正功,導(dǎo)致系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,故C錯(cuò)誤;若同時(shí)剪斷兩細(xì)線(xiàn),小球受到的庫(kù)侖力始終在水平方向上,不影響運(yùn)動(dòng)時(shí)間,運(yùn)動(dòng)時(shí)間由豎直方向上的運(yùn)動(dòng)決定,豎直方向上只受重力,豎直方向從同一高度做自由落體運(yùn)動(dòng),故在兩小球落地前,同一時(shí)間兩小球一定都在同一水平線(xiàn)上,故D正確。5.C電場(chǎng)線(xiàn)密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大,由圖可知M點(diǎn)電場(chǎng)線(xiàn)比N點(diǎn)的密,所以M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,故A錯(cuò)誤;沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)降低,所以M點(diǎn)的電勢(shì)低于N點(diǎn)的電勢(shì),故B錯(cuò)誤;將一負(fù)電荷由O點(diǎn)移到M點(diǎn)電場(chǎng)力做負(fù)功,所以電荷的電勢(shì)能增加,故C正確;一正點(diǎn)電荷從P點(diǎn)由靜止釋放,該電荷所受的電場(chǎng)力是變力,與電場(chǎng)線(xiàn)相切,據(jù)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件該電荷并不能沿電場(chǎng)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn),故D錯(cuò)誤。6.B僅使電容器上極板上移,兩極板間距d增大,由C=εS4πkd知,電容器的電容減小,由C=QU知,U一定,C減小,則Q減小,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤;由E=Ud知,電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度減小,電子運(yùn)動(dòng)的加速度a=Eqm減小,電子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),電子穿出電場(chǎng)的時(shí)間不變,則電子穿出平行板電容器時(shí)在垂直極板方向偏移的距離7.D在等量同種電荷連線(xiàn)的中垂線(xiàn)上,電場(chǎng)強(qiáng)度從O點(diǎn)開(kāi)始向上下兩邊先增大后減小,在O上方的電場(chǎng)強(qiáng)度方向豎直向上,在O下方的電場(chǎng)強(qiáng)度方向豎直向下,根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知B、D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向不同,電勢(shì)相同,故A、B錯(cuò)誤;無(wú)法判斷從O到B(O到D)電場(chǎng)強(qiáng)度是一直增大,還是先增大后減小,故無(wú)法判斷電子的加速度的變化情況,C錯(cuò)誤;在垂直紙面且經(jīng)過(guò)BD兩點(diǎn)的圓上,所有點(diǎn)的電勢(shì)相等,并且電子受到的電場(chǎng)力指向O點(diǎn),與速度方向垂直,電子可繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),D正確。8.AC本題考查靜電場(chǎng)的分布特點(diǎn)及電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系。帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下,粒子的速度大小可能先增大后減小,如:在等量同種電荷形成的電場(chǎng)中帶電粒子沿著兩電荷連線(xiàn)的中垂線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),A正確。因?yàn)榱Ｗ又辉陔妶?chǎng)力作用下從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn),根據(jù)動(dòng)能定理,W電=-ΔEp=EkN-0=EpM-EpN,而EkN≥0,所以EpM≥EpN,C正確。粒子的軌跡與電場(chǎng)線(xiàn)不一定重合,在N點(diǎn),電場(chǎng)力的方向不一定與粒子軌跡在該點(diǎn)的切線(xiàn)平行,B、D錯(cuò)誤。9.BC電場(chǎng)力的功等于電勢(shì)能的變化,則ΔEp=UMNq可知,Ep1一定等于Ep2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;若沿電場(chǎng)線(xiàn)方向場(chǎng)強(qiáng)變大,即若EM<EN,則當(dāng)負(fù)電荷從M向N運(yùn)動(dòng)時(shí),做加速度增加的減速運(yùn)動(dòng);當(dāng)正電荷從N向M運(yùn)動(dòng)時(shí),做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),則在此兩個(gè)過(guò)程中,初末兩狀態(tài)的速度均相同,但是負(fù)電荷從M向N運(yùn)動(dòng)時(shí)平均速度大于正電荷從N向M運(yùn)動(dòng)時(shí)平均速度,可知此時(shí)負(fù)電荷從M向N運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1小于正電荷從N向M運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。10.BCD帶電油滴受到重力、電場(chǎng)力,合力F=(Eqa=Fm=(Eq)2+(mg)2m=Eqm2+g2,故A錯(cuò)誤;根據(jù)運(yùn)動(dòng)獨(dú)立性,水平方向點(diǎn)電荷的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,水平方向上的加速度a=qEm11.答案(1)a.見(jiàn)解析b.r(2)a.25P1b.125N0解析(1)a.在距Q為r的位置放一電荷量為q的檢驗(yàn)電荷。根據(jù)庫(kù)侖定律檢驗(yàn)電荷受到的電場(chǎng)力F=kQq根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義E=F得E=kQb.穿過(guò)兩等勢(shì)面單位面積上的電場(chǎng)線(xiàn)條數(shù)之比N(2)a.地球上不同望遠(yuǎn)鏡觀(guān)測(cè)同一天體,單位面積上接收的功率應(yīng)該相同,因此P2=50021002Pb.在宇宙大尺度上,天體的空間分布是均勻的。因此,一個(gè)望遠(yuǎn)鏡能觀(guān)測(cè)到的此類(lèi)天體數(shù)目正比于以望遠(yuǎn)鏡為球心、以最遠(yuǎn)觀(guān)測(cè)距離為半徑的球體體積。設(shè)地面上望遠(yuǎn)鏡能觀(guān)測(cè)到此類(lèi)天體需收集到的電磁波的總功率的最小值為P0,直徑為100m望遠(yuǎn)鏡和FAST能觀(guān)測(cè)到的最遠(yuǎn)距離分別為L(zhǎng)0和L,則P0=π50022P可得L=5L0則N=L3L03N012.答案(1)v0-2gt1(2)若B點(diǎn)在A(yíng)點(diǎn)之上,E2=2-2v0gt1+14(v0gt1)

若B點(diǎn)在A(yíng)點(diǎn)之下,E2=2-2v0gt1-14(v解析(1)設(shè)油滴質(zhì)量和電荷量分別為m和q,油滴速度方向向上為正。油滴在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1的勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),故勻強(qiáng)電場(chǎng)方向向上。在t=0時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度突然從E1增加至E2時(shí),油滴做豎直向上的勻加速運(yùn)動(dòng),加速度方向向上,大小a1滿(mǎn)足qE2-mg=ma1①油滴在時(shí)刻t1的速度為v1=v0+a1t1②電場(chǎng)強(qiáng)度在時(shí)刻t1突然反向,油滴做勻變速運(yùn)動(dòng),加速度方向向下,大小a2滿(mǎn)足qE2+mg=ma2③油滴在時(shí)刻t2=2t1的速度為v2=v1-a2t1④由①②③④式得v2=v0-2gt1(2)由題意,在t=0時(shí)刻前有qE1=mg⑥油滴從t=0到時(shí)刻t1的位移為s1=v0t1+12a1