2020屆高三物理練習(xí) 靜電場(chǎng)章末質(zhì)量檢測(cè) 新人教版

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1、第六章 靜電場(chǎng) (時(shí)間90分鐘，滿分100分) 命 題 設(shè) 計(jì) 　　　　 　難度 題號(hào)　　 目標(biāo)　　　　　　 較易 中等 稍難 庫(kù)侖力和電場(chǎng)力 1、3、5 電勢(shì)、電勢(shì)能 2、4、6、12 物體在電場(chǎng)中的平衡和運(yùn)動(dòng) 3、4、5 綜合應(yīng)用 7、8 9、10、11、 13、14　 15、16 一、選擇題(本大題共12個(gè)小題，共60分，每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，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．(2020·江蘇高考)兩個(gè)分別帶有電荷量－Q和＋3Q的相同金屬小球(均可視為點(diǎn)電荷)，

2、固定在相距為r的兩處，它們間庫(kù)侖力的大小為F.兩小球相互接觸后將其固定距離 變?yōu)?，則兩球間庫(kù)侖力的大小為 (　　) A.F　　　　　　　 B.F C.F D．12F 解析：兩帶電金屬球接觸后，它們的電荷量先中和后均分，由庫(kù)侖定律得：F＝k， F′＝k＝k.聯(lián)立得F′＝F，C選項(xiàng)正確． 答案：C 2．(2020·南通模擬)如圖1所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)E的區(qū)域內(nèi)，在O 點(diǎn)放置一點(diǎn)電荷＋Q.a、b、c、d、e、f為以O(shè)為球心的球 面上的點(diǎn)，aecf平面與電場(chǎng)平行，bedf平面與電場(chǎng)垂直， 則下列說(shuō)法中正確的是

3、 (　　) A．b、d兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同 B．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)等于f點(diǎn)的電勢(shì) C．點(diǎn)電荷＋q在球面上任意兩點(diǎn)之間移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力一定做功 D．將點(diǎn)電荷＋q在球面上任意兩點(diǎn)之間移動(dòng)時(shí)，從a點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)電勢(shì)能的變化量 一定最大 解析：b、d兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為＋Q產(chǎn)生的場(chǎng)與勻強(qiáng)電場(chǎng)E的合場(chǎng)強(qiáng)，由對(duì)稱可知，其大 小相等，方向不同，A錯(cuò)誤；a、f兩點(diǎn)雖在＋Q所形電場(chǎng)的同一等勢(shì)面上，但在勻 強(qiáng)電場(chǎng)E中此兩點(diǎn)不等勢(shì)，故B錯(cuò)誤；在bedf面上各點(diǎn)電勢(shì)相同，點(diǎn)電荷＋q在bedf 面上移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力不做功，C錯(cuò)誤；從a點(diǎn)移到c點(diǎn)，＋Q對(duì)它的電場(chǎng)力不做功， 但勻強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)＋q做功最多，電勢(shì)能變化量一定

4、最大，故D正確． 答案：D 3．如圖2所示，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的物體處于場(chǎng)強(qiáng)按E ＝E0－kt(E0、k均為大于零的常數(shù)，取水平向左為正方向)變化 的電場(chǎng)中，物體與豎直墻壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)t＝0時(shí)刻 物體處于靜止?fàn)顟B(tài)．若物體所受的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦 力，且電場(chǎng)空間和墻面均足夠大，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后加速度先增加、后保持不變 B．物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后加速度不斷增大 C．經(jīng)過(guò)時(shí)間t＝，物體在豎直墻壁上的位移達(dá)最大值 D．經(jīng)過(guò)時(shí)間t＝，物體運(yùn)動(dòng)速度達(dá)最大值 解析：物體運(yùn)動(dòng)后，開(kāi)始時(shí)電場(chǎng)力不斷減小，則彈力、摩擦力不斷減小，所以加速 度不斷增加

5、；電場(chǎng)力減小到零后反向增大，電場(chǎng)力與重力的合力一直增大，加速度 也不斷增大，B正確； 經(jīng)過(guò)時(shí)間t＝后，物體將脫離豎直墻面，所以經(jīng)過(guò)時(shí)間t＝，物體在豎直墻壁上 的位移達(dá)最大值，C正確． 答案：BC 4．如圖3所示，兩平行金屬板豎直放置，板上A、B兩孔正好水平相 對(duì)，板間電壓為500 V．一個(gè)動(dòng)能為400 eV的電子從A孔沿垂直板 方向射入電場(chǎng)中．經(jīng)過(guò)一段時(shí)間電子離開(kāi)電場(chǎng)，則電子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí) 的動(dòng)能大小為 (　　) A．900 eV　　　　　　　 B．500 eV C．400 eV D．100 eV 解析：由于電子動(dòng)能Ek＝400 eV<500

6、 eV，電子在電場(chǎng)中先做勻減速直線運(yùn)動(dòng)后反向 做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，最終從A孔出射，電場(chǎng)力做功為零，電子動(dòng)能大小不變．C項(xiàng) 正確． 答案：C 5．平行板電容器的兩極板A、B接于電源兩極，兩極板豎直、平行正對(duì)，一帶正電小 球懸掛在電容器內(nèi)部，閉合電鍵S，電容器充電，懸線偏離豎直方向的夾角為θ，如 圖4所示，則下列說(shuō)法正確的是 (　　) 圖4 A．保持電鍵S閉合，帶正電的A板向B板靠近，則θ減小 B．保持電鍵S閉合，帶正電的A板向B板靠近，則θ增大 C．電鍵S斷開(kāi)，帶正電的A板向B板靠近，則θ增大 D．電鍵S斷開(kāi)，帶正電的A板向B板靠近，則θ不變 解

7、析：對(duì)A、B選項(xiàng)，因電鍵S閉合，所以A、B兩極板的電勢(shì)差不變，由E＝可 知極板間場(chǎng)強(qiáng)增大，懸掛的帶正電小球受到的電場(chǎng)力增大，則θ增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤 B正確；對(duì)C、D選項(xiàng)，因電鍵S斷開(kāi)，所以電容器兩極板所帶電荷量保持不變， 由C＝、C＝和E＝可推出，E＝，與兩極板間距離無(wú)關(guān)，兩極板間場(chǎng)強(qiáng) 保持不變，懸掛的帶正電的小球受到的電場(chǎng)力不變，則θ不變，D項(xiàng)正確． 答案：BD 6．(2020·黃岡模擬)如圖5所示，AC、BD為圓的兩條互相 垂直的直徑，圓心為O，半徑為r，將帶等電荷量的正、 負(fù)點(diǎn)電荷放在圓周上，它們的位置關(guān)于AC對(duì)稱，＋q 與O點(diǎn)的連線和OC夾角為30°，下列說(shuō)法正確的是

8、 (　　) A．A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系是φA＝φC B．B、D兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系是φB＝φD C．O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為 D．O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為 解析：由等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布和等勢(shì)面的關(guān)系可知，等量異種點(diǎn)電荷的連線 的中垂線為一條等勢(shì)線，故A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系是φA＝φC，A對(duì)；空間中電勢(shì)從 左向右逐漸降低，故B、D兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系是φB＞φD，B錯(cuò)；＋q點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的 場(chǎng)強(qiáng)與－q點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的大小均為，方向與BD方向向上和向下均成60° 的夾角，合場(chǎng)強(qiáng)方向向右，根據(jù)電場(chǎng)的疊加原理知合場(chǎng)強(qiáng)大小為，C對(duì)D錯(cuò)． 答案：AC 7．(2020·四川高考)如圖6所示

9、，粗糙程度均勻的絕緣斜面下方O點(diǎn)處有一正點(diǎn)電荷， 帶負(fù)電的小物體以初速度v1從M點(diǎn)沿斜面上滑，到達(dá)N點(diǎn)時(shí)速度為零，然后下滑 回到M點(diǎn)，此時(shí)速度為v2(v2

10、后遠(yuǎn)離正點(diǎn)電荷，所以電場(chǎng)力、斜面壓力、摩擦力都是先增大后減小， D正確；設(shè)小物體上升的最大高度為h，摩擦力做功為W，在上升過(guò)程、下降過(guò)程 根據(jù)動(dòng)能定理得 －mgh＋W＝0－mv12① mgh＋W＝mv22，② 聯(lián)立①②解得h＝，A正確． 答案：AD 8．如圖7所示，在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一根不可伸長(zhǎng)的絕緣 細(xì)繩的一端系著一個(gè)帶電小球，另一端固定于O點(diǎn)，小球在豎 直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最高點(diǎn)為a，最低點(diǎn)為b.不計(jì)空氣阻力，則 (　　) A．小球帶負(fù)電 B．電場(chǎng)力跟重力平衡 C．小球在從

11、a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中，電勢(shì)能減小 D．小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒 解析：由于小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速率不變化，由動(dòng)能定理，外力做 功為零，繩子拉力不做功，電場(chǎng)力和重力做的總功為零，所以電場(chǎng)力和重力的合力 為零，電場(chǎng)力跟重力平衡，B正確．由于電場(chǎng)力的方向與重力方向相反，電場(chǎng)方向 又向上，所以小球帶正電，A不正確．小球在從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力 做負(fù)功，由功能關(guān)系得，電勢(shì)能增加，C不正確．在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，除重力做功 外，還有電場(chǎng)力做功，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能不守恒，D不正確． 答案：B 9．(2020·安徽高考)在光滑的絕緣水平面上，有一個(gè)正方形abcd，頂

12、點(diǎn)a、c處分別固 定一個(gè)正點(diǎn)電荷，電荷量相等，如圖8所示．若將一個(gè)帶負(fù)電的粒子置于b點(diǎn)，自 由釋放，粒子將沿著對(duì)角線bd往復(fù)運(yùn)動(dòng)．粒子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過(guò)程中 (　　) 圖8 A．先做勻加速運(yùn)動(dòng)，后做勻減速運(yùn)動(dòng) B．先從高電勢(shì)到低電勢(shì)，后從低電勢(shì)到高電勢(shì) C．電勢(shì)能與機(jī)械能之和先增大，后減小 D．電勢(shì)能先減小，后增大 解析：這是等量同種電荷形成的電場(chǎng)，根據(jù)這種電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布情況，可知在直 線bd上正中央一點(diǎn)的電勢(shì)最高，所以B錯(cuò)誤．正中央一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最小等于零，所以A 錯(cuò)誤．負(fù)電荷由b到d先加速后減速，動(dòng)能先增大后減小，則電勢(shì)能先減小后增大， 但總和不變，所以C錯(cuò)誤

13、，D正確． 答案：D 10.(2020·天津高考)如圖9所示，帶等量異號(hào)電荷的兩平行 金屬板在真空中水平放置，M、N為板間同一電場(chǎng)線上 的兩點(diǎn)，一帶電粒子(不計(jì)重力)以速度vM經(jīng)過(guò)M點(diǎn)在電 場(chǎng)線上向下運(yùn)動(dòng)，且未與下板接觸，一段時(shí)間后，粒子 以速度vN折回N點(diǎn)，則 (　　) A．粒子受電場(chǎng)力的方向一定由M指向N B．粒子在M點(diǎn)的速度一定比在N點(diǎn)的大 C．粒子在M點(diǎn)的電勢(shì)能一定比在N點(diǎn)的大 D．電場(chǎng)中M點(diǎn)的電勢(shì)一定高于N點(diǎn)的電勢(shì) 解析：由題意可知M、N在同一條電場(chǎng)線上，帶電粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中， 電場(chǎng)力做負(fù)功，動(dòng)能減小，電勢(shì)能增加，故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，B正確

14、；由于題中未說(shuō) 明帶電粒子及兩極板的電性，故無(wú)法判斷M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)高低，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：B 11．如圖10所示，光滑絕緣直角斜面ABC固定在水平面 上，并處在方向與AB面平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一帶正電 的物體在電場(chǎng)力的作用下從斜面的底端運(yùn)動(dòng)到頂端，它 的動(dòng)能增加了ΔEk，重力勢(shì)能增加了ΔEp.則下列說(shuō)法正 確的是 (　　) A．電場(chǎng)力所做的功等于ΔEk B．物體克服重力做的功等于ΔEp C．合外力對(duì)物體做的功等于ΔEk D．電場(chǎng)力所做的功等于ΔEk＋ΔEp 解析：物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中有兩個(gè)力做功，電場(chǎng)力做正功，重力做負(fù)功， 根據(jù)動(dòng)能定理可得：W

15、F＋WG＝ΔEk由重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系可得WG＝－ ΔEp，由上述兩式易得出A錯(cuò)誤，B、C、D正確． 答案：BCD 12．如圖11所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)中有a、b、c三點(diǎn)．在以它們?yōu)轫? 點(diǎn)的三角形中，∠a＝30°、∠c＝90°，電場(chǎng)方向與三角形所在 平面平行．已知a、b和c點(diǎn)的電勢(shì)分別為(2－)V、(2＋)V 和2 V．該三角形的外接圓上最低、最高電勢(shì)分別為 (　　) A．(2－)V、(2＋)V　　　 B．0 V、4 V C．(2－)V、(2＋) V　 D．0 V、2 V 解析：如圖，根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線與等勢(shì)面是平行 等間距排列，且電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處垂直，沿著電

16、場(chǎng) 線方向電勢(shì)均勻降落，取ab的中點(diǎn)O，即為三角形的 外接圓的圓心，且該點(diǎn)電勢(shì)為2 V，故Oc為等勢(shì)面， MN為電場(chǎng)線，方向?yàn)镸N方向，UOP＝UOa＝ V， UON∶UOP＝2∶，故UON＝2 V，N點(diǎn)電勢(shì)為零，為 最小電勢(shì)點(diǎn)，同理M點(diǎn)電勢(shì)為4 V，為最大電勢(shì)點(diǎn)．B項(xiàng)正確． 答案：B 二、計(jì)算題(本大題共4個(gè)小題，共40分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和演 算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 13．(8分)(2020·蚌埠一模)兩個(gè)正點(diǎn)電荷Q1＝Q和Q2＝4Q 分別置于固定在光滑絕緣水平面上的A、B兩點(diǎn)，A、B 兩點(diǎn)相距L，且A、B兩點(diǎn)正好位于水平放置的光滑絕緣

17、半圓細(xì)管兩個(gè)端點(diǎn)的出口處，如圖12所示． (1)現(xiàn)將另一正點(diǎn)電荷置于A、B連線上靠近A處?kù)o止釋 放，求它在AB連線上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中達(dá)到最大速度時(shí)的位置離A點(diǎn)的距離． (2)若把該點(diǎn)電荷放于絕緣管內(nèi)靠近A點(diǎn)處由靜止釋放，已知它在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速 度為最大時(shí)的位置在P處．試求出圖中PA和AB連線的夾角θ. 解析：(1)正點(diǎn)電荷在A、B連線上速度最大處對(duì)應(yīng)該電荷所受合力為零(加速度最小)， 設(shè)此時(shí)距離A點(diǎn)為x，即 k＝k　解得x＝. (2)若點(diǎn)電荷在P點(diǎn)處所受庫(kù)侖力的合力沿OP方向，則P點(diǎn)為點(diǎn)電荷的平衡位置， 則它在P點(diǎn)處速度最大，即此時(shí)滿足 tanθ＝＝＝ 即得：θ＝arctan

18、. 答案：(1)　(2)arctan 14．(10分)如圖13所示，ABCD為豎直放在場(chǎng)強(qiáng)為E＝104 V/m 的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中的絕緣光滑軌道，其中軌道的部 分是半徑為R的半圓形軌道，軌道的水平部分與其半圓相 切，A為水平軌道上的一點(diǎn)，而且AB＝R＝0.2 m，把一質(zhì) 量m＝0.1 kg、帶電荷量q＝＋1×10－4 C的小球放在水平 軌道的A點(diǎn)由靜止開(kāi)始釋放，小球在軌道的內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)．(g取10 m/s2)求： (1)小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度是多大？ (2)小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力是多大？ (3)若讓小球安全通過(guò)D點(diǎn)，開(kāi)始釋放點(diǎn)離B點(diǎn)至少多遠(yuǎn)？ 解析：(1)由A點(diǎn)到C點(diǎn)應(yīng)用動(dòng)

19、能定理有： Eq(AB＋R)－mgR＝mvC2 解得：vC＝2 m/s (2)在C點(diǎn)應(yīng)用牛頓第二定律得： FN－Eq＝m 得FN＝3 N 由牛頓第三定律知，小球在C點(diǎn)對(duì)軌道的壓力為3 N. (3)小球要安全通過(guò)D點(diǎn)，必有mg≤m. 設(shè)釋放點(diǎn)距B點(diǎn)的距離為x，由動(dòng)能定理得： Eqx－mg·2R＝mvD2 以上兩式聯(lián)立可得：x≥0.5 m. 答案：(1)2 m/s　(2)3 N　(3)0.5 m 15．(10分)半徑為r的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上 套有一質(zhì)量為m、帶正電的珠子，空間存在水平向右的勻強(qiáng) 電場(chǎng)，如圖14所示．珠子所受靜電力是其重力的倍，將珠 子從

20、環(huán)上最低位置A點(diǎn)由靜止釋放，求： (1)珠子所能獲得的最大動(dòng)能是多少？ (2)珠子對(duì)圓環(huán)的最大壓力是多少？ 解析：(1)設(shè)qE、mg的合力F合與豎直方向的夾角為θ， 因qE＝mg，所以tanθ＝＝， 則sinθ＝，cosθ＝， 則珠子由A點(diǎn)靜止釋放后在從A到B的過(guò)程中做加速運(yùn)動(dòng)， 如圖所示．由題意知珠子在B點(diǎn)的動(dòng)能最大，由動(dòng)能定理得 qErsinθ－mgr(1－cosθ)＝Ek， 解得Ek＝mgr. (2)珠子在B點(diǎn)對(duì)圓環(huán)的壓力最大，設(shè)珠子在B點(diǎn)受圓環(huán)的彈力為FN，則FN－F合 ＝　(mv2＝mgr) 即FN＝F合＋＝＋mg ＝mg＋mg＝mg. 由牛頓第三定律得，

21、珠子對(duì)圓環(huán)的最大壓力為mg. 答案：(1)mgr　(2)mg 16．(12分)如圖15所示，在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一表面光 滑、與水平面成45°角的絕緣直桿AC，其下端(C端)距地面 高度h＝0.8 m．有一質(zhì)量為500 g的帶電小環(huán)套在直桿上， 正以某一速度沿桿勻速下滑，小環(huán)離開(kāi)桿后正好通過(guò)C端的 正下方P點(diǎn)．(g取10 m/s2)求： (1)小環(huán)離開(kāi)直桿后運(yùn)動(dòng)的加速度大小和方向； (2)小環(huán)在直桿上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小； (3)小環(huán)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的動(dòng)能． 解析：(1)小環(huán)在直桿上的受力情況如圖所示． 由平衡條件得：mgsin45°＝Eqcos45°， 得mg＝Eq， 離開(kāi)直桿后，只受mg、Eq作用，則 F合＝ mg＝ma， a＝g＝10 m/s2≈14.1 m/s2 方向與桿垂直斜向右下方． (2)設(shè)小環(huán)在直桿上運(yùn)動(dòng)的速度為v0，離桿后經(jīng)t秒到達(dá)P點(diǎn)，則豎直方向：h＝ v0sin45°·t＋gt2， 水平方向：v0cos45°·t－t2＝0 解得：v0＝ ＝2 m/s (3)由動(dòng)能定理得：EkP－mv02＝mgh 可得：EkP＝mv02＋mgh＝5 J. 答案：(1)14.1 m/s2，垂直于桿斜向右下方 (2)2 m/s　(3)5 J