2024-2025學年高中物理第一章靜電場單元質量評估新人教版選修3-1

PAGEPAGE1第一章靜電場單元質量評估(90分鐘100分)一、選擇題(本題共14小題，每小題4分，共56分。其中1～8小題為單選題，9～14小題為多選題)1.愛護學問產(chǎn)權，抵制盜版是我們每個公民的責任與義務。盜版書籍影響我們的學習效率甚至會給我們的學習帶來隱患。小華有一次不當心購買了盜版的物理參考書，做練習時，他發(fā)覺有一個關鍵數(shù)字看不清，拿來問老師，假如你是老師，你認為可能是下列幾個數(shù)字中的那一個 ()A.6.2×10-19C B.6.4×10-19CC.6.6×10-19C D.6.8×10-19C【解析】選B。電子電荷量的大小是最小的，人們把最小電荷叫做元電荷，任何帶電體所帶電荷都是e的整數(shù)倍，因此該帶電量為電子電量e=1.6×10-19C的整數(shù)倍，將四個選項中的電量除以電子電量得數(shù)為整數(shù)倍的便是可能正確的數(shù)字，故A、C、D錯誤，B正確。2.關于電場，下列說法中正確的是 ()A.電場是為了便于探討電荷的運動而引入的志向模型B.電場是電荷四周空間實際存在的物質C.電荷四周分布的電場線就是電場D.電荷間的相互作用不是通過電場作媒介產(chǎn)生的【解析】選B。電荷四周存在電場，電場是客觀存在的物質，不是志向模型，故A錯誤。電場是電荷四周空間實際存在的特別物質。故B正確。電場線是人們?yōu)榱诵蜗蟮孛枋鲭妶鰪娙鹾头较蚨氲模皇钦鎸嵈嬖诘?，電荷四周分布的是電場，不是電場線，故C錯誤，電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生作用的。故D錯誤。3.關于摩擦起電和感應起電的實質，下列說法正確的是 ()A.摩擦起電說明電荷能夠被創(chuàng)建B.摩擦起電現(xiàn)象說明白機械能可以轉化為電能，也說明通過做功可以創(chuàng)建電荷C.感應起電說明電荷從帶電的物體A轉移到原來不帶電的物體B上去了D.感應起電說明電荷可以從物體的一個部分轉移到物體另一個部分【解析】選D。摩擦起電現(xiàn)象說明機械能可以轉化為電能，但并沒有創(chuàng)建電荷。電荷只是發(fā)生轉移。故A錯誤，B錯誤；感應起電是電荷從物體的一部分轉移到另一個部分。電荷可以從帶電的物體轉移到原來不帶電的物體是接觸帶電，故C錯誤，D正確。4.不帶電導體P置于電場中，其四周電場線分布如圖所示，導體P表面處的電場線與導體表面垂直，a、b為電場中的兩點，則 ()A.a點電場強度小于b點電場強度B.a點電勢高于b點的電勢C.負檢驗電荷在a點的電勢能比在b點的大D.正檢驗電荷從a點移到b點的過程中，靜電力做負功【解析】選B。電場線的疏密表示場強大小，a點電場強度大于b點電場強度，選項A錯誤；沿電場線方向，電勢漸漸降低，a點電勢高于b點的電勢，而Ep=qφ，負檢驗電荷在a點的電勢能比在b點的小，正檢驗電荷在a點的電勢能比在b點的大，正電荷從a點移到b點的過程中，靜電力做正功，選項B正確，選項C、D錯誤?！狙a償訓練】圖中的實線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶正電粒子的運動軌跡，粒子先經(jīng)過M點，再經(jīng)過N點，可以判定()A.M點的電勢等于N點的電勢B.M點的電勢小于N點的電勢C.粒子在M點受到的電場力大于在N點受到的靜電力D.粒子在M點受到的電場力小于在N點受到的靜電力【解析】選D。電場線能直觀反映電場的特性，沿電場線方向電勢是越來越低的，M點的電勢必大于N點的電勢，而電場線的疏密代表了電場強度的大小，N點電場線較密，電場強度較大，粒子經(jīng)過這點時所受的靜電力也較大，D正確。5.帶電粒子射入一固定的帶正電的點電荷Q的電場中，沿圖中實線軌跡從a點運動到b點，a、b兩點到點電荷Q的距離分別為ra、rb(ra>rb)，b點為運動軌跡上到Q最近的點，不計粒子所受的重力，則可知 ()A.粒子帶負電B.b點的場強可能等于a點的場強C.從a點到b點的過程中，靜電力對粒子不做功D.從a點到b點的過程中，粒子的動能和電勢能之和保持不變【解析】選D。由帶電粒子的運動軌跡可知粒子帶正電；由點電荷所形成的電場的場強公式E=kQr2可知，Eb>Ea；粒子從a點運動到b點的過程中，靜電力對粒子做負功，粒子的動能減小，電勢能增大，但動能和電勢能之和保持不變，選項6.如圖所示，虛線a、b、c代表電場中的三個等勢面，相鄰等勢面之間的電勢差相等，即Uab=Ubc，實線為一帶負電的質點僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡，P、R、Q是這條軌跡上的三點，R同時在等勢面b上，據(jù)此可知 A.三個等勢面中，c的電勢最高B.帶電質點在P點的電勢能比在Q點的小C.帶電質點在P點的動能與電勢能之和比在Q點的動能與電勢能之和小D.帶電質點在P點的加速度比在Q點的加速度小【解析】選A。由于帶電質點做曲線運動，其所受電場力的方向必定指向軌道的凹側，且和等勢面垂直，考慮到質點帶負電，所以電場線方向是從c指向b再指向a，依據(jù)沿著電場線的方向電勢漸漸減小，可知Uc>Ub>Ua，選項A正確；質點帶負電，且P點的電勢低于Q點，依據(jù)負電荷在電勢越低的地方電勢能越大，可知帶電質點在P點的電勢能比在Q點的大，選項B錯誤；依據(jù)能量守恒定律，帶電質點在運動過程中各點處的動能與電勢能之和保持不變，選項C錯誤；由于相鄰等勢面之間的電勢差相等，P點處的等勢線較密，所以EP>EQ，qEP>qEQ，依據(jù)牛頓其次定律，帶電質點在P點的加速度比在Q點的加速度大，選項D錯誤。7.如圖所示，圖中兩組曲線中實線代表電場線(方向未畫出)、虛線a、b、c代表等勢面，已知a與b、b與c之間的電勢差相等，b等勢面的電勢為零，虛線AB是一個電荷量為q=+4.8×10-10C的粒子僅在電場力作用下的運動軌跡，若帶電粒子過a、c等勢面時的動能分別為4.8×10-9J和9.6×10-9J，則下列說法正確的是A.相鄰等勢面間的電勢差為10VB.a等勢面的電勢為5V，c等勢面的電勢為-10VC.帶電粒子肯定是從A點運動到B點D.帶電粒子運動到b等勢面時電場力的方向肯定是沿電場線的切線方向斜向下【解析】選D。從a到c等勢面只有電場力做功Wac=qUac，Uac=Wacq=10V，由于ab、bc間的電勢差相等，所以相鄰等勢面間的電勢差為5V，A錯誤；b點的電勢為0，Uab=φa-φb=5V，Ubc=φb-φc=5V，所以a等勢面的電勢為5V，c等勢面的電勢為-5V，B錯誤。粒子運動的速度方向不知，可以從A點運動到B點也可從B點運動到A點，C錯誤；粒子帶正電，受力方向為電場強度的方向，電場強度的方向為電場線上各點的切線方向，所以當運動到b等勢面時電場力的方向肯定是沿電場線的切線方向斜向下8.如圖所示，a、b、c為電場中同一條水平方向電場線上的三點，c為ab中點，a、b電勢分別為φa=5V，φb=3V。下列敘述正確的是 ()A.該電場在c點處的電勢肯定為4VB.a點處的場強Ea肯定大于b點處的場強C.一正電荷從c點運動到b點電勢能肯定削減D.一正電荷運動到c點時受到的電場力由c指向a【解析】選C。因此場是否是勻強電場不清晰，所以A、B不能選；正電荷從高電勢移動到低電勢，電勢能削減，所以C正確；因電場線方向向右，所以受到的電場力應向右，因此D錯誤。9.某靜電場中的一條電場線與x軸重合，其電勢的改變規(guī)律如圖所示。在O點由靜止釋放一個負點電荷，該負點電荷僅受電場力的作用，則在-x0～x0區(qū)間內()A.該靜電場是勻強電場B.該靜電場是非勻強電場C.負點電荷將沿x軸正方向運動，加速度不變D.負點電荷將沿x軸負方向運動，加速度漸漸減小【解析】選A、C。圖線的斜率大小等于電場中電場強度的大小，故該條電場線上各點場強一樣，該靜電場為勻強電場，A正確，B錯誤；沿著電場線的方向電勢降低，可知靜電場方向沿x軸負方向，故負點電荷沿x軸正方向運動，其受到的電場力為恒力，由牛頓其次定律可知其加速度不變，C正確，D錯誤。10.如圖所示，平行板電容器的兩極板A、B接于電池兩極，一帶正電的小球懸掛在電容器內部，閉合S，電容器充電，這時懸線偏離豎直方向的夾角為θ，則下列說法正確的是 ()A.保持S閉合，將A板向B板靠近，則θ增大B.保持S閉合，將A板向B板靠近，則θ不變C.斷開S，將A板向B板靠近，則θ增大D.斷開S，將A板向B板靠近，則θ不變【解析】選A、D。保持S閉合，電容器兩極板間電壓不變，將A板向B板靠近時，由E=Ud知場強變大，所以偏角θ增大，選項A對，B錯；斷開S，電容器帶電荷量不變，依據(jù)公式C=QU，C=εrS4πkd，E=Ud得：E=4πkQεrS，板間的電場強度跟距離d無關，11.一帶電粒子垂直于電場方向射入電場，經(jīng)電場后的偏轉角與下列因素的關系是 ()A.偏轉電壓越高，偏轉角越大B.帶電粒子的質量越大，偏轉角越大C.帶電粒子的電荷量越少，偏轉角越大D.帶電粒子的初速度越大，偏轉角越小【解析】選A、D。電子垂直于電場方向射入電場將會做類平拋運動，其偏轉角為tanθ=vyv0=，所以θ由偏轉電壓U、粒子帶電荷量q、平行板長度l、平行板間距d和粒子初速度來確定。故選項A、12.如圖所示，甲圖中AB是某電場中的一條電場線，乙圖為放在電場線上a、b兩點的檢驗電荷的電荷量與所受電場力大小間的函數(shù)關系圖象，規(guī)定電場力的方向由A指向B為正，由此可判定 ()A.場源電荷可能是正的點電荷，在A側B.場源電荷可能是正的點電荷，在B側C.場源電荷可能是負的點電荷，在A側D.場源電荷可能是負的點電荷，在B側【解析】選B、D。由題圖乙可確定Eb>Ea，可知場源電荷肯定在B側，因不能推斷電場線的詳細方向，故不能確定場源電荷是正電荷還是負電荷。選項B、D正確。13.如圖所示，帶電平行金屬板A、B板間的電勢差為U，A板帶正電，B板中心有一小孔。一帶正電的微粒，帶電荷量為q，質量為m，自孔的正上方距板高h處自由落下，若微粒恰能落至A、B板的正中心C點，則 ()A.微粒在下落過程中動能漸漸增加，重力勢能漸漸減小B.微粒下落過程中重力做功為mg(h+d2)，電場力做功為C.微粒落入電場中，電勢能漸漸增大，其增加量為qUD.若微粒從距B板高2h處自由下落，則恰好能到達A板【解析】選B、C、D。微粒下落至C點的過程中重力做正功mg(h+d2)，重力勢能減小；電場力做負功-qU2，電勢能增加，增加量為qU2；若微粒從距B板2h高處自由下落，則由動能定理得微粒恰能到達A板。故選項B、C14.如圖所示，一質量為m、帶電荷量為q的微粒，從兩平行板正中心沿與勻強電場垂直方向射入，不計重力，當入射速度為v時，它恰好穿過電場而不碰金屬板?，F(xiàn)使微粒入射速度變?yōu)関2，仍恰好穿越電場，保持其他量不變時，可行的方法是A.使粒子帶電荷量變?yōu)樵瓉淼?/4B.使兩板間電壓減為原來的1/2C.使兩板間距離增為原來的2倍D.使兩板間距離增為原來的4倍【解析】選A、D。微粒恰好穿過電場而不碰金屬板，說明其偏轉距離為y=12UqL2dmv02?，F(xiàn)若使入射速度變?yōu)樵瓉淼囊话?，那么若想y不變，U、q、三、計算題(本題共4小題，共44分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)15.(10分)空中有豎直向上的電場，電場強度的大小到處相等。一個質量為m=2.0×10-7kg的帶電微粒，其帶電荷量是6.0×10-8C，它在空中下落的加速度為0.1g。設微粒的帶電荷量不變，空氣阻力不計，取g=10m/s2，求空中電場強度的大小?！窘馕觥坑深}意mg-qE=ma (4分)解得E=mg-maqE=2.0×10-答案：30N/C16.(10分)在真空中的O點放一個點電荷Q=+1.0×10-9C，直線MN通過O點，OM的距離r=30cm，M點放一個點電荷q=-1.0×10-10C，如圖，求：(1)q在M點受到的電場力。(2)M點的場強。(3)試分析M、N兩點哪點的電勢高，依據(jù)什么；q在哪點的電勢能大，依據(jù)什么?！窘馕觥?1)F=kQqr2=9.0×109×1.0×10-9方向水平向左。 (2分)(2)E=kQr2=9×109×1.方向水平向右。 (2分)(3)M點電勢高。因為順著電場線方向電勢降低。q在N點的電勢能大。因為把-q從M移到N的過程中電場力做負功，電勢能增加。 (2分)答案：(1)1.0×10-8N，方向水平向左(2)100N/C，方向水平向右(3)M點電勢高。因為順著電場線方向電勢降低。q在N點的電勢能大。因為把-q從M移到N的過程中電場力做負功，電勢能增加。17.(12分)如圖所示，水平放置的兩平行金屬板A、B相距為d，電容為C，起先時兩極板均不帶電，A板接地且中心有一小孔?，F(xiàn)將帶電液滴一滴一滴地從小孔正上方h高處無初速地滴下，設每滴液滴的質量為m，電荷量為q，落到B板后把電荷全部傳給B板。(1)第幾滴液滴將在A、B間做勻速直線運動？(2)能夠到達B板的液滴不會超過多少滴？【解析】(1)設第n滴恰在A、B間做勻速直線運動，則這時電容器的帶電荷量為(n-1)q，對第n滴液滴，依據(jù)它的受力平衡得：qE=mg， (2分)而E=Ud=QCd=解得：n=mgCdq(2)設第n′滴恰好能到達下板，則對第n′滴，考慮它從起先自由下落至恰到達B板的過程，利用動能定理得：mg(h+d)-q(n'-1解得n′=mgC(h+d)q答案：(1)mgCdq2+1(2)18.(12分)如圖所示