高中物理 重點(diǎn)強(qiáng)化卷1 電場(chǎng)的性質(zhì)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 滬科版選修3-1

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重點(diǎn)強(qiáng)化卷(一) 電場(chǎng)的性質(zhì)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 一、選擇題 1. (多選)(2016衡陽(yáng)高二檢測(cè))如圖1所示，帶箭頭的直線是某一電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，在這條線上有A、B兩點(diǎn)，用EA、EB表示A、B兩處的場(chǎng)強(qiáng)大小，則 (　　) 圖1 A．A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相同 B．電場(chǎng)線從A指向B，所以EA>EB C．A、B在同一條電場(chǎng)線上，且電場(chǎng)線是直線，所以EA＝EB D．不知A、B附近的電場(chǎng)線分布狀況，無法比較EA與EB的大小 【解析】　一條電場(chǎng)線無法確定電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，由于電場(chǎng)線為直線，故A、B電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤． 【答案】　AD 2.如圖2所示的直線是真空中某電場(chǎng)的一條電場(chǎng)線，A、B是這條直線上的兩點(diǎn)，一帶正電粒子以速度vA經(jīng)過A點(diǎn)向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后，粒子以速度vB經(jīng)過B點(diǎn)，且vB與vA方向相反，不計(jì)粒子重力，下面說法正確的是(　　) 圖2 A．A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定大小B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) B．A點(diǎn)的電勢(shì)一定高于B點(diǎn)的電勢(shì) C．粒子在A點(diǎn)的速度一定小于在B點(diǎn)的速度 D．粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能一定小于在B點(diǎn)的電勢(shì)能 【解析】　粒子受電場(chǎng)力方向向左，粒子帶正電，故場(chǎng)強(qiáng)向左，B錯(cuò)D對(duì)；一條電場(chǎng)線無法判斷場(chǎng)強(qiáng)大小，故A錯(cuò)；粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，A點(diǎn)速度大于B點(diǎn)速度，C錯(cuò)． 【答案】　D 3. (多選)如圖3所示，某區(qū)域電場(chǎng)線左右對(duì)稱分布，M、N為對(duì)稱線上兩點(diǎn)．下列說法正確的是(　　) 圖3 A．M點(diǎn)電勢(shì)一定高于N點(diǎn)電勢(shì) B．M點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)一定大于N點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) C．正電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能 D．將電子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功 【解析】　由于沿電場(chǎng)線的方向，電勢(shì)逐漸降低，M點(diǎn)電勢(shì)高于N點(diǎn)電勢(shì)，故A正確；電場(chǎng)線密的地方，場(chǎng)強(qiáng)大，反之場(chǎng)強(qiáng)小，則N點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大，故B錯(cuò)誤；正電荷從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，故C正確；電子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，故D錯(cuò)誤． 【答案】　AC 4．(2016宜昌高二檢測(cè))如圖4所示是一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面，每?jī)蓚€(gè)相鄰等勢(shì)面相距2 cm，由此可以確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和數(shù)值是(　　) 圖4 A．豎直向下，E＝100 V/m B．水平向左，E＝100 V/m C．水平向左，E＝200 V/m D．水平向右，E＝200 V/m 【解析】　由電勢(shì)降低最快的方向就是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向以及電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直的特點(diǎn)可知，電場(chǎng)強(qiáng)度方向水平向左，又由E＝得E＝＝100 V/m，故B正確． 【答案】　B 5．電子以初速度v0沿垂直場(chǎng)強(qiáng)方向射入兩平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，現(xiàn)增大兩極板間的電壓，但仍使電子能夠穿過平行金屬板，則電子穿過平行金屬板所需要的時(shí)間(　　) A．隨電壓的增大而減小 B．隨電壓的增大而增大 C．加大兩板間距離，時(shí)間將減小 D．與電壓及兩板間距離均無關(guān) 【解析】　電子穿過平行金屬板的時(shí)間t＝，速度方向垂直于電場(chǎng)方向，所以時(shí)間t與電壓及兩板間距離均沒有關(guān)系．正確答案為D. 【答案】　D 6．一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對(duì)面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢(shì)差U的變化情況是(　　) A．C和U均增大　　　　 B．C增大，U減小 C．C減小，U增大 D．C和U均減小 【解析】　由C＝知，S和d不變，插入電介質(zhì)時(shí)，ε增大，電容增大，由C＝可知：Q不變時(shí)，C增大，則兩板間的電勢(shì)差U一定減小，故選B. 【答案】　B 7．(2016樂山高二檢測(cè))如圖5，兩塊水平放置的帶電平行金屬板間有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)．一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為q的油滴以初速度v0進(jìn)入電場(chǎng)，并在電場(chǎng)中沿直線運(yùn)動(dòng)了一段時(shí)間，空氣阻力不計(jì)，則(　　) 圖5 A．該油滴帶負(fù)電 B．在這段時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功大于油滴重力勢(shì)能的變化 C．在這段時(shí)間內(nèi)油滴的機(jī)械能保持不變 D．在這段時(shí)間內(nèi)油滴的動(dòng)能保持不變 【解析】　油滴受重力和電場(chǎng)力，由于油滴做直線運(yùn)動(dòng)，故合力一定為零，電場(chǎng)力與重力平衡，電場(chǎng)力向上，與場(chǎng)強(qiáng)同向，故油滴帶正電，故A錯(cuò)誤；由于電場(chǎng)力和重力是一對(duì)平衡力，電場(chǎng)力做的功等于克服重力做的功，而克服重力做的功等于重力勢(shì)能的增加量，所以電場(chǎng)力所做的功等于油滴重力勢(shì)能的變化，故B錯(cuò)誤；由于除重力外電場(chǎng)力做正功，故機(jī)械能增加，故C錯(cuò)誤；由于受力平衡，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故動(dòng)能不變，故D正確． 【答案】　D 8．如圖6所示，豎直放置的兩個(gè)平行金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)，在兩板之間等高處有兩個(gè)質(zhì)量相同的帶電小球，P小球從緊靠左極板處由靜止開始釋放，Q小球從兩板正中央由靜止開始釋放，兩小球最后都能打在右極板上的同一點(diǎn)．則從開始釋放到打到右極板的過程中(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37930026】 圖6 A．它們的運(yùn)行時(shí)間tP＞tQ B．它們的電荷量之比qP∶qQ＝2∶1 C．它們的動(dòng)能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ＝4∶1 D．它們的電勢(shì)能減少量之比ΔEP∶ΔEQ＝2∶1 【解析】　在豎直方向加速度均為g，豎直分位移相等，所以它們運(yùn)行時(shí)間相等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；水平位移xP＝2xQ，aPt2＝2aQt2，F(xiàn)P＝2FQ，qP＝2qQ，qP∶qQ＝2∶1，B項(xiàng)正確；ΔEkP＝mgh＋FPx，ΔEkQ＝mgh＋FQ，所以ΔEkP∶ΔEkQ≠4∶1，C項(xiàng)錯(cuò)誤；ΔEP∶ΔEQ＝FPx∶FQ＝4∶1，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 【答案】　B 9．(多選)如圖7所示是一個(gè)說明示波管工作原理的示意圖，電子經(jīng)電壓U1加速后垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)量是h，兩平行板間的距離為d，電勢(shì)差為U2，板長(zhǎng)為L(zhǎng).為了提高示波管的靈敏度(每單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)量)，可采用的方法是(　　) 圖7 A．增大兩板間的電勢(shì)差U2 B．盡可能使板長(zhǎng)L長(zhǎng)些 C．盡可能使板間距離d小一些 D．使加速電壓U1升高一些 【解析】　電子的運(yùn)動(dòng)過程可分為兩個(gè)階段，即加速和偏轉(zhuǎn)．分別根據(jù)兩個(gè)階段的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，推導(dǎo)出靈敏度的有關(guān)表達(dá)式，然后再判斷選項(xiàng)是否正確，這是解決此題的基本思路．電子經(jīng)電壓U1加速有eU1＝mv，電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的過程有L＝v0t，h＝at2＝ t2＝.由以上各式可得＝.因此要提高靈敏度，若只改變其中的一個(gè)量，可采取的辦法為增大L，或減小d，或減小U1.故選B、C. 【答案】　BC 10．(2016合肥高二檢測(cè))x軸上有兩點(diǎn)電荷Q1和Q2，Q1和Q2之間各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電勢(shì)高低如圖8中的曲線所示，規(guī)定無限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，下列推理與圖像信息不符合的是(　　) 圖8 A．Q1一定大于Q2 B．Q1和Q2一定是同種電荷，但不一定是正電荷 C．電勢(shì)最低處P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為0 D．Q1和Q2之間各點(diǎn)的電場(chǎng)方向都指向P點(diǎn) 【解析】　兩個(gè)點(diǎn)電荷間的電勢(shì)都為正，因此兩點(diǎn)電荷都為正電荷，B不符合圖像信息，兩個(gè)正點(diǎn)電荷的連線上有一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零，正的試探電荷從兩個(gè)電荷中的任一電荷附近沿連線向場(chǎng)強(qiáng)為零的點(diǎn)移動(dòng)時(shí)電勢(shì)都降低，到場(chǎng)強(qiáng)為零的點(diǎn)，電勢(shì)最低，C符合圖像信息，場(chǎng)強(qiáng)為零的點(diǎn)離Q1遠(yuǎn)，故Q1一定大于Q2，A符合圖像信息；Q1和Q2之間各點(diǎn)的電場(chǎng)方向都指向P點(diǎn)，D符合圖像信息． 【答案】　B 二、計(jì)算題 11.平行的帶電金屬板A、B間是勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖9所示，兩板間距離是5 cm，兩板間的電壓是60 V．試問： 圖9 (1)兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度是多大？ (2)電場(chǎng)中有P1和P2兩點(diǎn)，P1點(diǎn)離A板0.5 cm，P2點(diǎn)離B板也是0.5 cm，P1和P2兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為多大？ (3)若B板接地，P1和P2兩點(diǎn)的電勢(shì)各是多少伏？ 【解析】　(1)根據(jù)公式E＝代入數(shù)據(jù)得E＝ V/m＝1 200 V/m. (2)P1P2沿電場(chǎng)方向的距離為： d12＝5 cm－(0.5＋0.5) cm＝4 cm 根據(jù)公式U12＝Ed12＝1 200410－2 V＝48 V. (3)由公式φ1－φB＝Ed1B＝1 200(4.510－2) V＝54 V 得：φ1＝54 V. 同理φ2－φB＝Ed2B＝1 2000.510－2 V＝6 V 得φ2＝6 V. 【答案】　(1)1 200 V/m　(2)48 V (3)54 V　6 V 12. (2016溫州高二檢測(cè))在光滑絕緣的水平面上放置一個(gè)質(zhì)量m＝0.2 kg、帶電荷量q＝510－4 C的小球，小球系在長(zhǎng)L＝0.5 m的絕緣細(xì)線上，線的另一端固定在O點(diǎn)．整個(gè)裝置置于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與水平面平行且沿OA方向，如圖10所示(此圖為俯視圖)．現(xiàn)給小球一個(gè)初速度使其繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)細(xì)線的張力F＝140 N，小球在運(yùn)動(dòng)過程中，最大動(dòng)能比最小動(dòng)能大20 J，小球可視為質(zhì)點(diǎn)． 圖10 (1)求電場(chǎng)強(qiáng)度的大??； (2)求運(yùn)動(dòng)過程中小球的最小動(dòng)能； (3)若小球運(yùn)動(dòng)到動(dòng)能最小的位置時(shí)細(xì)線被剪斷，則小球經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間其動(dòng)能與在A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能相等？此時(shí)小球距A點(diǎn)多遠(yuǎn)？ 【解析】　(1)對(duì)小球，由動(dòng)能定理得 2qEL＝ΔEk 解得E＝4104 N/C. (2)在A點(diǎn)處對(duì)小球由牛頓第二定律得 F－qE＝m Ekmin＝EkA－ΔEk＝mv－ΔEk 解得Ekmin＝10 J. (3)設(shè)小球在B處的動(dòng)能最小，則Ekmin＝10 J＝mv，解得vB＝10 m/s 細(xì)線被剪斷后小球做類平拋運(yùn)動(dòng) y＝t2 x＝vBt 小球由B點(diǎn)到A點(diǎn)與由B點(diǎn)到過A點(diǎn)的等勢(shì)線上的某處所受的電場(chǎng)力做的功相同，故小球在過A點(diǎn)的等勢(shì)線上的某處的動(dòng)能與在A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能相同，則y＝2L 解得t＝ s，x＝ m. 【答案】　(1)4104 N/C　(2)10 J　(3) s　 m