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1、2014版高中物理 静电场综合检测 新人教版选修3-1 (分值：100分时间：60分钟)一、选择题(本大题共8个小题，每小题6分在每小题给出的四选项中，第15题只有一项符合题目要求，第68题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)1如图1所示，虚线表示电场中的一簇等势面，相邻等势面之间电势差相等，一个粒子(带正电)以一定的初速度进入电场中，只在静电力作用下从M点运动到N点，此过程中静电力对粒子做负功由此可以判断()图1AM点的电势高于N点的电势B粒子在M点受到的静电力大于在N点受到的静电力C粒子在M点的电势能小于在N点的电势能D粒子经过M点时的速率小于经过N点时
2、的速率【解析】由于从M到N静电力对粒子做负功，所以粒子在N点电势能较大，C正确由于粒子带正电，A错由于等势线越密电场强度越大，B错由动能定理知D错，故只有C正确【答案】C2带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用，能分别完成以下两种运动：在电场线上运动，在等势面上做匀速圆周运动该电场可能由()A一个带正电的点电荷形成B一个带负电的点电荷形成C两个分立的带等量负电的点电荷形成D一带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成【解析】带负电的粒子在由一个带正电的点电荷形成的电场中，可以由电场力提供向心力，围绕正电荷做匀速圆周运动，也可以沿电场线做变速直线运动，A对、B错C、D两个选项中的电场线均是曲线，粒子只
3、受到电场力作用不会沿电场线运动，C、D均错【答案】A3(2012江苏高考)真空中，A、B两点与点电荷Q的距离分别为r和3r，则A、B两点的电场强度大小之比为()A31B13C91D19【解析】由点电荷场强公式有：Ekr2，故有()2()291，C项正确【答案】C4如图2所示，实线为电场线，虚线为等势线，且ABBC，电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别为A、B、C，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系中错的是()图2AABCBECEBEACUABUBCDUABUBC【解析】因电场线方向由A点指向C点，根据沿电场线方向电势逐渐降低的规律可知ABC，A项对因电
4、场线的疏密反映场强的强弱，由图可知由A点到C点电场线变密，则有EAEBEC，B项对又因ABBC，所以UABUBC，C项对，D项错【答案】D5(2013课标)一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)小孔正上方处的P点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回若将下极板向上平移，则从P点开始下落的相同粒子将()A打到下极板上B在下极板处返回C在距上极板处返回D在距上极板d处返回【解析】本题应从动能定理的角度解决问题带电粒子在重力作用下下落，此过程中重力做正功，当带电粒子进入平行板
5、电容器时，电场力对带电粒子做负功，若带电粒子在下极板处返回，由动能定理得mg(d)qU0；若电容器下极板上移，设带电粒子在距上极板d处返回，则重力做功WGmg(d)，电场力做功W电qUqUqU，由动能定理得WGW电0，联立各式解得dd，选项D正确【答案】D6如图所示，A球系在绝缘细线的下端，B球固定在绝缘平面上，它们带电的种类以及位置已在图中标出A球能保持静止的是()【解析】考查库仑力及三力平衡问题，物体受到共点力作用，若这些力在任意直线的同一侧，则这些力一定不能平衡四图中A球受力如图所示，满足三力平衡的有A、D，故A、D正确【答案】AD7(2012新课标全国高考)如图3，平行板电容器的两个极
6、板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子()图3A所受重力与电场力平衡B电势能逐渐增加C动能逐渐增加D做匀变速直线运动【解析】带电粒子在平行板电容器之间受到两个力的作用，一是重力mg，方向竖直向下，二是电场力FEq，方向垂直于极板向上因二力均为恒力，已知带电粒子做直线运动，所以此二力的合力一定在粒子运动的直线轨迹上，根据牛顿第二定律可知，该粒子做匀减速直线运动，选项D正确，选项A、C错误；从粒子运动的方向和电场力的方向可判断出，电场力对粒子做负功，粒子的电势能增加，选项B正确【答案】BD8如图4所示，带电平行金属板A、B，板
7、间的电势差为U，A板带正电，B板中央有一小孔一带电的微粒，带电荷量为q，质量为m，自孔的正上方距板高h处自由落下，若微粒恰能落至A、B板的正中央C点，则()图4A微粒在下落过程中动能逐渐增加，重力势能逐渐减小B微粒下落过程中重力做功为mg(h)，电场力做功为C微粒落入电场中，电势能逐渐增大，其增加量为D若微粒从距B板高2h处自由下落，则恰好能达到A板【解析】微粒下落至C点的过程中重力做正功mg(h)，重力势能减小；电场力做负功，电势能增加，增加量为；若微粒从距B板2h高处自由下落，则由动能定理得微粒恰能达到A板【答案】BCD二、非选择题(本题共5小题，共52分，解答时应写出必要的文字说明、方程
8、式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)9(6分)平行板电容器所带电荷量Q3.01010C，它的两板之间的电压为2.0 V，则它的电容为_F.如果两板的带电荷量各减少了一半，则两板电势差为_V，电容器的电容为_F.【解析】由公式C得CF1.51010F1.5104F改变带电量，对电容器的电容不产生影响，电容仍为1.5104F.电压减为原来的一半，故U1.0 N【答案】1.51041.01.510410(6分)A、B两带电平行板间电场强度E6103 N/C，两板间距离为5 cm，电场中P1点距A板0.5 cm，B板接地，如图5所示，那么A、B两板电压为_V，P1点电势为_V今将一个带电荷量为210
9、3C的带电粒子由P1点移到P2点，此过程电场力做功9.6102J，则P2点距离B板_cm.图5【解析】由UEd得U61035102V300 V.P1点距B板距离为4.5 cm，因B板接地，则P1Ed61034.5102V270 V带电粒子由P1移到P2的过程中，由UAB得UP12 V48 V，则P2222 V即UP2B222 V由UEd得dP2B m0.037 m3.7 cm.【答案】3002703.711(12分)(2013杭州检测)如图6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为m、电荷量为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
10、、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图6 (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长时间停止运动？【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，由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
11、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t，注意到末速度为零，有0v1a2t解得t4【答案】(1)(2)412(14分)(2013哈尔滨三中检测)如图7所示，质量为m、电荷量为q的小球从距地面一定高度的O点，以初速度v0沿着水平方向抛出，已知在小球运动的区域里，存在着一个与小球的初速度方向相反的匀强电场，如果测得小球落地时的速度方向恰好是竖直向下的，且已知小球飞行的水平距离为L，求：图7 (1)电场强度E为多大？(2)小球落地点A与抛出点O之间的电势差为多大？(3)小球落地时的动
12、能为多大？【解析】(1)分析水平方向的分运动有：v2aL，所以E.(2)A与O之间的电势差UAOEL .(3)设小球落地时的动能为EkA，空中飞行的时间为t，分析水平方向和竖直方向的分运动有：v0t，vAgt，EkAmv解得：EkA.【答案】(1)(2)(3)13(14分)半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一个质量为m、带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，如图8所示，珠子所受静电力是其重力的，将珠子从环上最低位置A点由静止释放，则：图8 (1)珠子所能获得的最大动能是多大？(2)珠子对环的最大压力是多大？【解析】(1)由qEmg，设qE、mg的合力F合与竖直方向的夹角为，则有tan ，解得37，设珠子到达B点时动能最大，则珠子由A点静止释放后从A到B的过程中做加速运动，如图所示，B点动能最大，由动能定理得qErsin mgr(1cos )Ek解得B点动能，即最大动能Ekmgr.(2)设珠子在B点受圆环弹力为FN，有FNF合，即FNF合，解得FNmg.由牛顿第三定律得，珠子对圆环的最大压力为mg.【答案】(1)mgr(2)mg
