（新教材適用）高中物理第一章靜電場(chǎng)測(cè)評(píng)（B）教科版

第一章測(cè)評(píng)(B)(時(shí)間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題5分,共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~5題只有一項(xiàng)符合題目要求,第6~8題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得5分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)1.在氣候干燥的秋冬季節(jié),人們常常會(huì)碰到這些現(xiàn)象:晚上脫衣時(shí),常會(huì)聽(tīng)到噼啪的聲響;早上起來(lái)梳頭時(shí),頭發(fā)常會(huì)“飄”起來(lái)。這就是發(fā)生在我們?nèi)粘Ｉ钪械撵o電現(xiàn)象。有一次,小明的手指靠近金屬門(mén)把手時(shí),突然有一種被電擊的感覺(jué)。這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)摩擦使身體帶電,當(dāng)手指靠近門(mén)把手時(shí),二者之間形成的放電現(xiàn)象。若放電前,小明的手指帶負(fù)電。有關(guān)金屬門(mén)把手的兩端被感應(yīng)帶電的情況,下列圖中標(biāo)示正確的是()答案:A解析:人的手指帶負(fù)電,則由于靜電感應(yīng),門(mén)把手中離手指較近的一端感應(yīng)出正電、離手指較遠(yuǎn)的一端感應(yīng)出負(fù)電,則圖A是正確的。2.下面是某同學(xué)對(duì)電場(chǎng)中的一些概念及公式的理解,其中正確的是()A.根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E=FqB.根據(jù)電容的定義式C=QUC.根據(jù)真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式E=kQrD.根據(jù)電勢(shì)差的定義式UAB=WABq可知,電荷量為1C的正電荷,從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)克服電場(chǎng)力做功為1J,則A、答案:C解析:電場(chǎng)強(qiáng)度是由電場(chǎng)本身性質(zhì)決定的物理量,與放入電場(chǎng)中的檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤;電容器的電容大小是由電容器自身結(jié)構(gòu)所決定的,與電容器電荷量多少以及兩板間的電壓無(wú)關(guān),故B錯(cuò)誤;根據(jù)真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式E=kQr2可知,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度由場(chǎng)源電荷和該點(diǎn)離場(chǎng)源電荷的空間距離共同決定,故C正確;根據(jù)電勢(shì)差的定義式UAB=WABq可知,電荷量為1C的正電荷,從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)克服電場(chǎng)力做功為1J,則3.如圖所示,半徑為R的絕緣球殼上均勻分布著正電荷,O為球心?，F(xiàn)從球殼上A處挖出足夠小的電荷量為+q的一部分,并將它沿OA延長(zhǎng)線移動(dòng)距離R到B處。若球殼其他部分帶電情況不變,已知靜電力常量為k,則此時(shí)球心O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為()A.3kq4R2B.3kq4R2C.5kq4R2D.5kq4R2答案:B解析:球殼內(nèi)部電場(chǎng)是球殼剩余部分的電荷形成的,在球殼表面A處取下的面積足夠小,所以對(duì)于球殼內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度影響不能忽略,電場(chǎng)線仍是由球殼各點(diǎn)沿直線指向A點(diǎn),球心O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度是由A點(diǎn)關(guān)于圓心O的對(duì)稱點(diǎn)的電荷形成的電場(chǎng)強(qiáng)度與B點(diǎn)在O點(diǎn)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度的合電場(chǎng)強(qiáng)度,故大小為E=kqR2-kq(2R4.如圖所示,兩等量異種點(diǎn)電荷,MN為兩電荷連線的中垂線,a、b、c三點(diǎn)所在直線平行于兩電荷的連線,b點(diǎn)位于MN上,ab=bc,d點(diǎn)位于兩電荷的連線上靠近負(fù)電荷。則()A.a、c兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同B.b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度小于d點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度C.a、c兩點(diǎn)電勢(shì)相同D.b點(diǎn)電勢(shì)小于d點(diǎn)電勢(shì)答案:B解析:根據(jù)對(duì)稱性可知,a、c兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,但方向不同,所以電場(chǎng)強(qiáng)度不同,故A錯(cuò)誤;在兩等量異種電荷連線上,中點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最小;在兩等量異種電荷連線的中垂線上,兩電荷連線中點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大,d點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于兩電荷連線中點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,而b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于電荷連線中點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,所以b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度小于d點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度,故B正確;沿電場(chǎng)線方向,電勢(shì)降低,所以a點(diǎn)的電勢(shì)低于c點(diǎn)的電勢(shì),MN為等勢(shì)線,b點(diǎn)電勢(shì)大于d點(diǎn)電勢(shì),故C、D錯(cuò)誤。5.空間有一沿x軸對(duì)稱分布的電場(chǎng),其電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x變化的圖像如圖所示,x軸正方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的正方向。下列說(shuō)法正確的是()A.x2和x2兩點(diǎn)的電勢(shì)相等B.正電荷從x1運(yùn)動(dòng)到x3的過(guò)程中電勢(shì)能先增大后減小C.原點(diǎn)O與x2兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差小于x2與x1兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差D.該電場(chǎng)可能是由一對(duì)分別位于x2和x2兩點(diǎn)的等量異種電荷形成的電場(chǎng)答案:A解析:由于x2和x2兩點(diǎn)關(guān)于E軸對(duì)稱,且電場(chǎng)強(qiáng)度的大小也相等,故從O點(diǎn)到x2和從O點(diǎn)到x2電勢(shì)降落相等,則x2和x2兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,故A正確;從x1到x3電場(chǎng)強(qiáng)度始終為正,而正電荷運(yùn)動(dòng)的方向始終與電場(chǎng)的方向相同,所以電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能逐漸減小,故B錯(cuò)誤;x2和x2兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,原點(diǎn)O與x2兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差等于原點(diǎn)O與x2兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差,x2與x1兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差等于x2與x1兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差,所以原點(diǎn)O與x2兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差大于x2與x1兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差,故C錯(cuò)誤;根據(jù)等量異種電荷形成的電場(chǎng)的特點(diǎn)可知,在等量異種電荷的連線上,各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是相同的,而該圖中電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向都沿x軸對(duì)稱分布,所以該電場(chǎng)一定不是由一對(duì)分別位于x2和x2兩點(diǎn)的等量異種電荷形成的電場(chǎng),故D錯(cuò)誤。6.如圖所示,在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)各放一電荷量均為Q的點(diǎn)電荷(電性如圖所示),a、b、c、d是正方形邊長(zhǎng)的中點(diǎn),則下列說(shuō)法正確的是()A.a、b、c、d四點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等B.a、c兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定等大而反向C.b、d兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定等大而反向D.e點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定為零答案:BCD解析:設(shè)正方向邊長(zhǎng)為L(zhǎng),每個(gè)電荷電荷量為Q,對(duì)a點(diǎn)研究,左側(cè)的一正一負(fù)兩個(gè)電荷在a點(diǎn)的合電場(chǎng)強(qiáng)度方向向下,大小為E1=2kQL22=8kQL2,右側(cè)的一正一負(fù)兩個(gè)電荷在a點(diǎn)的合電場(chǎng)強(qiáng)度方向向上,大小為E2=2kQ52L2·12L52L=85kQ25L2,a點(diǎn)的合電場(chǎng)強(qiáng)度的方向向下,大小為Ea=E1E27.下圖為某電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨時(shí)間t變化的圖像。當(dāng)t=0時(shí),在此電場(chǎng)中由靜止釋放一個(gè)帶電粒子,設(shè)帶電粒子只受電場(chǎng)力的作用,則下列說(shuō)法正確的是()A.帶電粒子將始終向同一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)B.3s末帶電粒子回到原出發(fā)點(diǎn)C.0~1s內(nèi)電場(chǎng)力做負(fù)功D.0~4s末,電場(chǎng)力做的總功不為0答案:BD解析:由牛頓第二定律可知,帶電粒子在第1s內(nèi)的加速度為a1=qE1m,第2s內(nèi)加速度a2=q·2E1m=2a帶電粒子在第1s勻加速運(yùn)動(dòng),在第2s內(nèi)先做勻減速后反向加速,所以不是始終向同一方向運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;根據(jù)速度時(shí)間圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積表示位移可知,粒子在0~3s內(nèi)的位移為零,回到出發(fā)點(diǎn),故B正確;0~1s內(nèi)電場(chǎng)力方向與位移方向相同,電場(chǎng)力做正功,故C錯(cuò)誤;由速度時(shí)間圖像可知第4s末粒子的速度達(dá)到最大,前4s內(nèi)動(dòng)能變化不為0,而粒子只受電場(chǎng)力作用,根據(jù)動(dòng)能定理知0~4s末,電場(chǎng)力做的總功不為0,故D正確。8.如圖所示,水平放置的平行金屬板A、B間加有恒定電壓,a點(diǎn)與下極板B的距離是b點(diǎn)到下極板B距離的4倍,一帶電粒子從a點(diǎn)水平射入電場(chǎng),初速度為v1,粒子恰好從B板的右邊緣飛出,速度的偏向角為θ1。若該粒子從b點(diǎn)水平射入電場(chǎng),初速度為v2,粒子也恰好從B板的右邊緣飛出,速度的偏向角為θ2。不計(jì)粒子的重力。則下列說(shuō)法正確的是()A.v2=4v1B.v2=2v1C.tanθ1=4tanθ2D.tanθ1=2tanθ2答案:BC解析:設(shè)金屬板長(zhǎng)為L(zhǎng),b點(diǎn)到下極板B的距離是d。粒子從a點(diǎn)射入電場(chǎng)的過(guò)程:水平方向有L=v1t1豎直方向有4d=1聯(lián)立得v1=La粒子從b點(diǎn)射入電場(chǎng)的過(guò)程:水平方向有L=v2t2豎直方向有d=1聯(lián)立得v2=La可得v2=2v1,t1=2t2,故A錯(cuò)誤,B正確;根據(jù)速度分解可得tanθ1=at1v1,tan將t1=2t2,v2=2v1代入可得tanθ1=4tanθ2,故C正確,D錯(cuò)誤。二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題,共18分)9.(8分)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可用來(lái)探究影響平行板電容器電容的因素,其中電容器左側(cè)極板和靜電計(jì)外殼均接地,電容器右側(cè)極板與靜電計(jì)金屬球相連,使電容器帶電后與電源斷開(kāi)。(1)下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)中使用靜電計(jì)的說(shuō)法正確的是。

A.使用靜電計(jì)的目的是觀察電容器電壓的變化情況B.使用靜電計(jì)的目的是測(cè)量電容器電荷量的變化情況(2)以下情況中,能使靜電計(jì)指針偏角增大的有。

A.把兩板間的距離減小B.把兩板的正對(duì)面積減小C.在兩板間插入相對(duì)介電常數(shù)較大的電介質(zhì)答案:(1)A(2)B解析:(1)靜電計(jì)可測(cè)量電勢(shì)差,根據(jù)指針張角的大小,觀察電容器電壓的變化情況,無(wú)法判斷電荷量的變化情況,故A正確,B錯(cuò)誤。(2)兩板間距離d減小,根據(jù)電容的決定式C=εrS4πkd知,電容C增大,根據(jù)C=QU知,電荷量不變,則電勢(shì)差減小,指針偏角變小,故A錯(cuò)誤;兩極板的正對(duì)面積減小,根據(jù)電容的決定式C=εrS4πkd10.(10分)電流傳感器可以像電流表一樣測(cè)量電流,由于它與計(jì)算機(jī)相連,還能顯示出電流隨時(shí)間變化的It圖像。照?qǐng)D(a)連接電路,先使開(kāi)關(guān)S與1端相連,電源向電容器充電,這個(gè)過(guò)程可在短時(shí)間內(nèi)完成。然后把開(kāi)關(guān)S擲向2端,電容器通過(guò)電阻R放電,傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī),屏幕上顯示出電流隨時(shí)間變化的It圖像如圖(b)所示。(a)(b)(1)在圖中畫(huà)一個(gè)豎立的狹長(zhǎng)矩形[在圖(b)的最左邊],它的面積的物理意義是(填寫(xiě)面積所代表物理量的名稱)。

(2)根據(jù)It圖像估算電容器在全部放電過(guò)程中釋放的電荷量約為C(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。

(3)若對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)S與1端相連的充電過(guò)程,電荷量隨時(shí)間變化的qt圖像的示意圖是怎樣的?請(qǐng)?jiān)趫D(c)中定性畫(huà)出。(c)答案:(1)電荷量(2)3×103(3)見(jiàn)解析圖解析:(1)將橫坐標(biāo)t分成許多很小的時(shí)間間隔Δt,在這些很小的時(shí)間間隔里,放電電流I可以視為不變,則IΔt為這段時(shí)間內(nèi)的電荷量。在圖(b)It圖中用陰影標(biāo)記了一個(gè)豎立的狹長(zhǎng)矩形,這個(gè)陰影面積的物理意義是通電0.1s充入電容(流過(guò)電阻R)的電荷量。(2)電容器所帶的電荷量在數(shù)值上等于圖像與坐標(biāo)軸所包圍的面積。確定每個(gè)小方格所對(duì)應(yīng)的電荷量值,縱坐標(biāo)的每個(gè)小格為0.2mA,橫坐標(biāo)的每個(gè)小格為0.4s,則每個(gè)小格所代表的電荷量數(shù)值為q=0.2×103×0.2C=8×105C。曲線下包含的小正方形的個(gè)數(shù)為40個(gè)(格數(shù)為38~42都正確)。由曲線下方的方格數(shù)與q的乘積即得電容器的電荷量Q=40×8×105C=3.2×103C=3×103C。(3)由電荷量與電流的關(guān)系可知,q=It,可知qt圖線的斜率表示充電電流的大小,電容器的充電電流越來(lái)越小,所以其qt圖像如圖所示。三、計(jì)算題(本題共3小題,共42分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11.(12分)如圖所示,一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球,用絕緣細(xì)線懸掛在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,靜止時(shí)懸線向左與豎直方向成θ角,重力加速度為g。(1)判斷小球帶何種電荷,并求電場(chǎng)強(qiáng)度E。(2)若在某時(shí)刻將細(xì)線突然剪斷,求經(jīng)過(guò)時(shí)間t小球的速度v。答案:(1)小球帶負(fù)電mgtanθq解析:(1)小球靜止,所以小球受到的電場(chǎng)力和電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反,所以小球帶負(fù)電。對(duì)小球受力分析如圖,由平衡條件得qE=mgtanθ得E=mgtan(2)剪斷細(xì)線后小球做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng),小球所受的合外力為F合=mg由牛頓第二定律有F合=ma則得a=g從該時(shí)刻起經(jīng)過(guò)時(shí)間t小球的速度為v=at=gtcos12.(14分)如圖所示,電場(chǎng)強(qiáng)度為E=104V/m的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一絕緣軌道,其中軌道的BC部分是半徑為R=0.2m的14光滑圓軌道,軌道的AB部分水平且與BC相切。AB長(zhǎng)度為2R,一質(zhì)量m=0.1kg,電荷量為q=+104C的小球,與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,由A點(diǎn)靜止釋放后,求:(g取10m/s2(1)小球到達(dá)B點(diǎn)所用的時(shí)間;(2)小球在C點(diǎn)時(shí),軌道受到的壓力大小。答案:(1)0.4s(2)3N解析:(1)水平軌道上,對(duì)小球,由牛頓第二定律得qEμmg=ma設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,則2R=12at由以上各式得t=0.4s。(2)設(shè)小球在C點(diǎn)的速度大小是vC,則對(duì)于小球由A→C的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得qE·3Rμmg·2RmgR=12小球在C點(diǎn),由牛頓第二定律得NCqE=m解得NC=3N由牛頓第三定律可知,小球?qū)壍赖膲毫C'=NC=3N。13.(16分)水平放置的兩塊平行金屬板長(zhǎng)L=5.0cm,兩板間距d=1.0cm,兩板間電壓為90V且上板為正。一電子沿水平方向以速度v0=2.0×107m/s從兩板中間射入,如圖所示。(電子電荷量q=1.6×1019C,電子質(zhì)量me=9.1×1031kg)(計(jì)算結(jié)果在小數(shù)點(diǎn)后保留兩位有效數(shù)字)(1)求電子偏離金屬板時(shí)的側(cè)位移。(2)求電子飛出電場(chǎng)時(shí)的速度。(3)電子離開(kāi)電場(chǎng)后,打在屏上的P點(diǎn),若s=10cm,求OP的長(zhǎng)。