2011金版新學(xué)案高三物理一輪復(fù)習(xí) 第9章 電場單元評估1(2010年金陵模擬)下圖中虛線是用實驗方法描繪出的某一靜電場中的一簇等勢線，若不計重力的帶電粒子從a點射入電場后恰能沿圖中的實線運動，b點是其運動軌跡上的另一點，則下述判斷正確的是()Ab點的電勢一定高于a點Ba點的場強一定大于b點C帶電粒子一定帶正電D帶電粒子在b點的速率一定小于在a點的速率【解析】由等勢線的分布畫出電場線的分布如右圖所示，可知a點的場強大，B正確，根據(jù)軌跡可判斷電場力指向左方，電場力做負功，a點速率大于b點速率，D正確但不知粒子電性，也無法判斷場強的具體方向，故無法確定a、b兩點電勢的高低，A、C錯誤【答案】BD2如圖所示，光滑絕緣細桿AB，水平放置于被固定的帶負電荷的小球的正上方，小球的電荷量為Q，可視為點電荷a、b是水平細桿上的兩點，且在以帶負電小球為圓心的同一豎直圓周上一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小圓環(huán)(可視為質(zhì)點)套在細桿上，由a點靜止釋放，在小圓環(huán)由a點運動到b點的過程中，下列說法中正確的是()A小圓環(huán)所受庫侖力的大小先增大后減小B小圓環(huán)的加速度先增大后減小C小圓環(huán)的動能先增加后減少D小圓環(huán)與負電荷組成的系統(tǒng)電勢能先增加后減少【解析】庫侖力的大小先增大后減??；加速度先減小后增大；由動能定理，電場力先做正功后做負功，因而動能先增加后減少，電勢能先減少后增加【答案】C3有一個點電荷只受電場力的作用，分別從兩電場中的a點由靜止釋放，在它沿直線運動到b點的過程中，動能Ek隨位移s變化的關(guān)系圖象如右圖所示中的、圖線則下列說法正確的是()A正電荷在甲圖電場中從a點由靜止釋放，沿直線運動到b點的過程中，對應(yīng)的圖線是B負電荷在乙圖電場中從a點由靜止釋放，沿直線運動到b點的過程中，對應(yīng)的圖線是C負電荷在丙圖電場中從a點由靜止釋放，沿直線運動到b點的過程中，對應(yīng)的圖線是D負電荷在丁圖電場中從a點由靜止釋放，沿直線運動到b點的過程中，對應(yīng)的圖線是【解析】從題圖中不難看出分勻強電場和非勻強電場，點電荷在勻強電場中由動能定理得EkqEs，即點電荷動能與其位移成正比，圖線如所示，結(jié)合點電荷帶電性質(zhì)與場強方向故A、B正確；在非勻強電場中，由于場強E的變化，使得點電荷動能與其位移不再成正比，由圖線可知點電荷動能隨位移的增大而增加，并且變化得越來越快，即場強E越來越大，因此C正確，D錯誤【答案】ABC4如右圖所示，A、B為一對中間開有小孔的平行金屬板，相距一定距離，A板接地現(xiàn)有一電子在t0時刻在A板小孔中由靜止開始向B板運動，不計重力及阻力影響，使電子一定能從B中小孔射出，則B板電勢B與時間t的變化規(guī)律是()【解析】若B板電勢B按照A圖所示的規(guī)律變化，電子將做勻加速運動，則一定能使電子從B中小孔射出；若B板電勢B按照B圖所示的規(guī)律變化，在前半周期，電子將做變加速運動，在后半周期，電子將做變減速運動速度減小到零，所以一定能使電子從B中小孔射出；若B板電勢B按照C圖所示規(guī)律變化，電子在第一個1/4周期變加速運動，第二個1/4周期變減速到零，第三個1/4周期反向變加速運動，第四個1/4周期反向變減速到零，即電子可能在平行金屬板之間做往復(fù)運動，不一定能使電子從B中小孔射出；若B板電勢B按照D圖所示的規(guī)律變化，在前半周期電子將做勻加速運動，在后半周期電子做勻減速運動至速度減小到零，則一定能使電子從B中小孔射出所以一定能使電子從B中小孔射出的是B板電勢B按如圖A、B、D變化【答案】ABD5如下圖所示，光滑曲面上方有一固定的帶電量為Q的點電荷，現(xiàn)有一帶電量為q的金屬小球(可視為質(zhì)點)，在A點以初速度v0沿曲面射入，小球與曲面相互絕緣，則()A小球從A點運動到B點過程中，速度逐漸減小B小球從A點到C點過程中，重力勢能的增加量等于其動能的減少量C小球在C點時受到Q的庫侖力最大，所以對曲面的壓力最大D小球在曲面上運動過程中，機械能始終守恒【解析】小球從A點到B點的過程中，小球受到Q的庫侖力做負功，速度逐漸減小，A正確；從A點到C點小球受到的庫侖力和重力做負功，由動能定理，B不正確；由于小球在曲面上運動，且受到的庫侖力方向在不斷變化，因此不能確定小球在C點對曲面的壓力最大，C不正確；庫侖力做功，則機械能不守恒，D不正確【答案】A6如圖所示，水平放置的平行板電容器，上板帶負電，下板帶正電，帶電小球以速度v0水平射入電場，且沿下板邊緣飛出若下板不動，將上板上移一小段距離，小球仍以相同的速度v0從原處飛入，則帶電小球()A將打在下板中央B仍沿原軌跡由下板邊緣飛出C不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿直線運動D若上板不動，將下板上移一段距離，小球可能打在下板的中央【解析】將電容器上板或下板移動一小段距離，電容器帶電荷量不變，由公式E可知，電容器產(chǎn)生的場強不變，以相同速度入射的小球仍將沿原軌跡運動下板不動時，小球沿原軌跡由下板邊緣飛出；當下板向上移動時，小球可能打在下板的中央【答案】BD7如下圖所示，實線為電場線，虛線為等勢面，兩相鄰等勢面間電勢差相等A、B、C為電場中的三個點，且ABBC，一個帶正電的粒子從A點開始運動，先后經(jīng)過B、C兩點，若帶電粒子只受電場力作用，則下列說法正確的是()A粒子在A、B、C三點的加速度大小關(guān)系aCaBaAB粒子在A、B、C三點的動能大小關(guān)系EkCEkBEkAC粒子在A、B、C三點的電勢能大小關(guān)系EpCEpBEpAD粒子由A運動至B和由B運動至C電場力做的功相等【解析】本題考查電場、電場線、電勢、等勢面之間的關(guān)系，中檔題由電場線和等勢面的疏密程度可知電場的強弱，本題中A、B、C三點的所在電場線和等勢面疏密程度由小到大，可知A、B、C三點的電場強度的關(guān)系為EAEBEC，那么帶電粒子在這三點受到的電場力FAFBFC，根據(jù)牛頓第二定律有aAaBaC，A正確；由于帶電粒子是正電荷而且從靜止開始由A向C運動，電場力做正功動能在增加而電勢能在減小有EkCEkBEkA，EpCEpBEpA，B對C錯；B點是A和C的中點，但UABUBC，根據(jù)W電qU，可知由A到B電場力做的功小于由B到C電場力所做的功，D錯【答案】AB8如圖所示，處于真空中的勻強電場與水平方向成15°角，AB直線與勻強電場E互相垂直在A點以大小為v0的初速度水平拋出一質(zhì)量為m，帶電量為q的小球，經(jīng)時間t，小球下落一段距離過C點(圖中未畫出)時速度仍為v0，在小球由A點運動到C點的過程中，下列說法中不正確的是()A電場力對小球做功為零B小球的電勢能增加C小球的機械能減少量為mg2t2DC可能位于AB直線的左側(cè)【解析】由動能守恒，得mghW電0，可知W電mgh0，即電場力對小球做負功，電勢能增加，C位置應(yīng)位于AB直線的右側(cè)；由于小球運動到C點時的動能未變，重力勢能的減少量為Epmghmg·at2mg··t2mg2t2.選項A、C、D錯誤【答案】ACD9如下圖所示，帶正電的粒子以一定的初速度v0沿兩板的中線進入水平放置的平行金屬板內(nèi)，恰好沿下板的邊緣飛出已知板長為L，板間距離為d，板間電壓為U，帶電粒子的電荷量為q，粒子通過平行金屬板的時間為t(不計粒子的重力)，則()A在前時間內(nèi)，電場力對粒子做的功為B在后時間內(nèi)，電場力對粒子做的功為C粒子的出射速度偏轉(zhuǎn)角滿足tan D粒子前和后的過程中，電場力沖量之比為1【解析】帶電粒子在電容器中做類平拋運動，在前和后時間內(nèi)豎直方向的位移比y1y213，故前內(nèi)的位移y1×，電場力做功為×，在后內(nèi)的位移y2×d，電場力做功為×d.故A錯，B對粒子飛出時速度的反向延長線必過水平位移的中點，即tan ，C正確粒子在下落前和后的時間比為1(1)，因此電場力的沖量比為1(1)(1)1，D錯【答案】BC10在地面附近，存在著一有界電場，邊界MN將某空間分成上下兩個區(qū)域、，在區(qū)域中有豎直向上的勻強電場，在區(qū)域中離邊界某一高度由靜止釋放一質(zhì)量為m的帶電小球A，如下圖甲所示，小球運動的vt圖象如圖乙所示，已知重力加速度為g，不計空氣阻力，則()A在t2.5 s時，小球經(jīng)過邊界MNB小球受到的重力與電場力之比為35C在小球向下運動的整個過程中，重力做的功與電場力做的功大小相等D在小球運動的整個過程中，小球的機械能與電勢能總和先變大再變小【解析】由速度圖象可知，帶電小球在區(qū)域與區(qū)域中的加速度之比為32，由牛頓第二定律可知：，所以小球所受的重力與電場力之比為35，B正確小球在t2.5 s時速度為零，此時下落到最低點，由動能定理可知，重力與電場力的總功為零，故C正確因小球只受重力與電場力作用，所以小球的機械能與電勢能總和保持不變，D錯【答案】BC二、非選擇題11如圖所示，在“用描跡法畫出電場中平面上的等勢線”的實驗中，實驗室除了給出必要的器材外，又分別給出了以下三種不同規(guī)格的電源和電表A6 V的交流電源B6 V的直流電源C100 V的直流電源 D100 A的電流表E0.5 mA的電流表 F10 mA的電流表(1)在實驗中應(yīng)選用的電源是_，測量時兩個探針所接的電表應(yīng)選用_(寫電源或電表前的字母)(2)實驗時需在木板上自下而上依次鋪放_紙、_紙和_紙(3)在兩接線柱A、B連線上等距離找出5個基準點a、b、c、d、e，電流表G的一根探針接觸c點，另一探針接觸f點，為找到與c點電勢相等的點，接觸f點的探針應(yīng)向_移(選填“左”或“右”)(4)若將電源電壓提高為原來的2倍，重復(fù)以上操作，測量并畫出等勢線，你認為該等勢線與原等勢線的形狀_(選填“相同”或“不同”)，該等勢線圖中cd兩點間的電勢差與原等勢線圖中cd兩點間的電勢差_(選填“相等”或“不等”)【解析】(1)因本實驗用恒定電流場模擬靜電場，所以電源要直流，選B，而電流較小，所以電表選用D.(2)導(dǎo)電紙必須在最上面(3)c的等勢線為過c點的中垂線(4)電源電壓變高，相同距離電勢差變大易錯點為電流表選錯；三張紙放反；接觸f點的探針向什么地方移動是本題對書本實驗改照，對應(yīng)變能力差的學(xué)生有一定的難度【答案】(1)BD(2)白復(fù)寫導(dǎo)電(3)左(4)相同不等12如下圖所示，甲圖是用來使帶正電的離子加速和偏轉(zhuǎn)的裝置乙圖為該裝置中加速與偏轉(zhuǎn)電場的等效模擬以y軸為界，左側(cè)為沿x軸正向的勻強電場，場強為E.右側(cè)為沿y軸負方向的勻強電場已知OAAB，OAAB，且OB間的電勢差為U0.若在x軸的C點無初速地釋放一個電荷量為q、質(zhì)量為m的正離子(不計重力)，結(jié)果正離子剛好通過B點，求：(1)CO間的距離d；(2)粒子通過B點的速度大小【解析】(1)設(shè)正離子到達O點的速度為v0(其方向沿x軸的正方向)則正離子由C點到O點由動能定理得：qEdmv0而正離子從O點到B點做類平拋運動，則：·t2，v0t而，所以v，從而解得d.(2)設(shè)正離子到B點時速度的大小為vB，正離子從C到B過程中由動能定理得：qEdqU0mv0解得vB.【答案】(1)(2)13(2009年浙江卷)如圖所示，相距為d的平行金屬板A、B豎直放置，在兩板之間水平放置一絕緣平板有一質(zhì)量m、電荷量q(q0)的小物塊在與金屬板A相距l(xiāng)處靜止若某一時刻在金屬板A、B間加一電壓UAB，小物塊與金屬板只發(fā)生了一次碰撞，碰撞后電荷量變?yōu)閝，并以與碰前大小相等的速度反方向彈回已知小物塊與絕緣平板間的動摩擦因數(shù)為，若不計小物塊電荷量對電場的影響和碰撞時間則(1)小物塊與金屬板A碰撞前瞬間的速度大小是多少？(2)小物塊碰撞后經(jīng)過多少時間停止運動？停在何位置？【解析】(1)加電壓后，B板電勢高于A板，小物塊在電場力與摩擦力共同作用下向A板做勻加速直線運動電場強度為E小物塊所受的電場力與摩擦力方向相反，則合外力為F合qEmg故小物塊運動的加速度為a1g設(shè)小物塊與A板相碰時的速度為v1，則v2a1l解得v1(2)小物塊與A板相碰后以與v1大小相等的速度反彈，因電荷量及電性改變，電場力大小與方向發(fā)生變化，摩擦力的方向發(fā)生改變，小物塊做勻減速直線運動小物塊所受的合外力大小為F合mg加速度大小為 a2g設(shè)小物塊碰后到停止的時間為t1，注意到末速度為零，有0v1a2t解得t4設(shè)小物塊碰后停止時距離A板的距離為x，注意到末速度為零，有0v2a2x則x2l或距離B板為d2l【答案】(1)(2)42l或d2l14在光滑絕緣的水平面上，用長為2L的絕緣輕桿連接兩個質(zhì)量均為m的帶電小球A和B.A球的帶電荷量為2q，B球的帶電荷量為3q，組成一帶電系統(tǒng)如下圖所示，虛線MP為AB兩球連線的垂直平分線，虛線NQ與MP平行且相距為4L.最初A球和B球分別靜止于虛線MP的兩側(cè)，距MP的距離均為L，且A球距虛線NQ的距離為3L.若視小球為質(zhì)點，不計輕桿的質(zhì)量，在虛線MP、NQ間加上水平向右的勻強電場E后，求：(1)B球剛進入電場時，A球與B球組成的帶電系統(tǒng)的速度大小(2)帶電系統(tǒng)從開始運動到速度第一次為零時所需的時間以及B球電勢能的變化量【解析】(1)帶電系統(tǒng)剛開始運動時，設(shè)加速度為a1，由牛頓第二定律得a1球B剛進入電場時，帶電系統(tǒng)的速度為v1，有v2a1L求得v1(2)對帶電系統(tǒng)進行分析，假設(shè)球A能達到NQ，且A球到達NQ時電場力對系統(tǒng)做功為W1，有W12qE×3L(3qE×2L)0故帶電系統(tǒng)速度第一次為零時，球A恰好到達NQ設(shè)球B從靜止到剛進入電場的時間為t1，則t1解得t1球B進入電場后，帶電系統(tǒng)的加速度為a2，由牛頓第二定律得a2顯然，B球進入電場后帶電系統(tǒng)做勻減速運動設(shè)減速所需時間為t2，則有t2求得t2可知 ，帶電系統(tǒng)從靜止運動到速度第一次為零時所需的時間為tt1t23B球電勢能增加了EpE·3q·2L6EqL【答案】(1)(2)6EqL