步步高单元滚动检测卷高考物理人教全国精练— 静电场

步步高单元滚动检测卷高考物理人教全国精练— 静电场

高三单元滚动检测卷·物理 考生注意：‎ ‎1．本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共4页．‎ ‎2．答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上．‎ ‎3．本次考试时间90分钟，满分100分．‎ ‎4．请在密封线内作答，保持试卷清洁完整．‎ 第六章　静电场 ‎　　　　　　　　　　　　　　第Ⅰ卷(选择题，共48分)‎ 一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一个选项正确，第8～12题有多项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分)‎ ‎1.如图1所示，一个均匀的带电圆环，带电荷量为＋Q，半径为R，放在绝缘水平桌面上．圆心为O点，过O点作一竖直线，在此线上取一点A，使A到O点的距离为R，在A点放一试探电荷＋q，则＋q在A点所受的电场力为(　　)‎ 图1‎ A.，方向向上 B.，方向向上 C.，方向水平向左 D．不能确定 ‎2．某区域的电场线分布如图2所示，其中间一根电场线是直线，一带正电的粒子从直线上的O点由静止开始在电场力作用下运动到A点．取O点为坐标原点，沿直线向右为x轴正方向，粒子的重力忽略不计．在O到A运动过程中，下列关于粒子运动速度v和加速度a随时间t的变化、粒子的动能Ek和运动径迹上电势φ随位移x的变化图线可能正确的是(　　)‎ 图2‎ ‎3．如图3所示，真空中同一水平线上固定两等量异种点电荷A、B，其中A带负电、B带正电，C、D、O是分布在AB连线的垂线上的三个点，且AO>BO.下列判断正确的是(　　)‎ 图3‎ A．C、D两点的电势相等 B．C、D两点的电场强度的方向均水平向左 C．同一带负电的试探电荷在C点的电势能小于在D点的电势能 D．同一试探电荷在C点受到的电场力比在D点受到的电场力小 ‎4.如图4所示，虚线A、B、C为某电场中的三条等势线，其电势分别为3 V、5 V、7 V，实线为带电粒子在电场中运动时的轨迹，P、Q为轨迹与等势线A、C的交点，带电粒子只受电场力，则下列说法正确的是(　　)‎ 图4‎ A．粒子可能带负电 B．粒子在P点的动能大于在Q点的动能 C．粒子在P点的电势能大于粒子在Q点的电势能 D．粒子在P点受到的电场力大于在Q点受到的电场力 ‎5.如图5所示，平行板电容器的两个极板竖直放置，并接直流电源(图中未画出)．若一带电粒子恰好能沿图中轨迹穿过电容器，a到c是直线，由于电极板边缘效应，粒子从c到d是曲线，重力加速度为g，则该粒子(　　)‎ 图5‎ A．在ac段受重力与电场力平衡并做匀速运动，cd段电场力大于重力 B．a到c做匀加速直线运动，加速度是 C．a到d重力势能减小，电势能增加 D．a到d粒子所受合力一直沿轨迹的切线方向 ‎6．如图6所示，真空中存在一个水平向左的匀强电场，场强大小为E.一根不可伸长的绝缘细线长为l，细线一端拴一个质量为m、电荷量为q的带负电小球，另一端固定在O点，把小球拉到使细线水平的位置A，由静止释放，小球沿弧线运动到细线与水平方向成θ＝60°角的位置B时速度为0.以下说法中正确的是(　　)‎ 图6‎ A．小球在B位置处于平衡状态 B．小球受到的重力与电场力的关系是Eq＝mg C．小球将在A、B之间往复运动，且幅度将逐渐减小 D．小球从A运动到B过程中，电场力对其做的功为－qEl ‎7．如图7甲所示，两平行金属板MN、PQ的板长和板间距离相等，板间存在如图乙所示的随时间周期性变化的电场，电场方向与两板垂直，在t＝0时刻，一不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向射入电场，粒子射入电场时的速度为v0，t＝T时刻粒子刚好沿MN板右边缘射出电场．则(　　)‎ 图7‎ A．该粒子射出电场时的速度方向一定是沿垂直电场方向的 B．在时刻，该粒子的速度大小为2v0‎ C．若该粒子在时刻以速度v0进入电场，则粒子会打在板上 D．若该粒子的入射速度变为2v0，则该粒子仍在t＝T时刻射出电场 ‎8．如图8所示，虚线是用实验方法描绘出的某一静电场的一簇等势线及其电势值，一带电粒子只在电场力的作用下飞经该电场时，恰能沿图中的实线从A点运动到B点，则下列判断正确的是(　　)‎ 图8‎ A．粒子一定带正电 B．A点的场强大于B点的场强 C．粒子在A点的动能小于其在B点的动能 D．粒子由A点运动到B点的过程中电场力做负功 ‎9．一半径为R的半球面均匀带有正电荷Q，电荷Q在球心O处产生电场的场强大小E0＝，方向如图9所示．把半球面分为表面积相等的上、下两部分，如图甲所示，上、下两部分电荷在球心O处产生电场的场强大小分别为E1、E2；把半球面分为表面积相等的左、右两部分，如图乙所示，左、右两部分电荷在球心O处产生电场的场强大小分别为E3、E4，则(　　)‎ 图9‎ A．E1> B．E2＝ C．E3> D．E4＝ ‎10．如图10所示，一绝缘轻弹簧的下端固定在斜面底端，上端连接一带正电的光滑滑块P，滑块所处空间存在着沿斜面向上的匀强电场，倾角为θ的光滑绝缘斜面固定在水平地面上，开始时弹簧是原长状态，滑块恰好处于平衡状态，现给滑块一沿斜面向下的初速度v，滑块到最低点时，弹簧的压缩量为x，若弹簧始终处于弹性限度内，以下说法正确的是(　　)‎ 图10‎ A．滑块电势能的增加量等于滑块重力势能的减少量 B．滑块到达最低点的过程中，克服弹簧弹力做功mv2‎ C．滑块动能的变化量等于电场力和重力做功的代数和 D．当滑块的加速度最大时，滑块和弹簧组成的系统机械能最大 ‎11.如图11，竖直放置的平行金属板带等量异种电荷， 一不计重力的带电粒子从两板中间以某一初速度平行于两板射入，打在负极板的中点，以下判断正确的是(　　)‎ 图11‎ A．该带电粒子带正电 B．该带电粒子带负电 C．若粒子初速度增大到原来的2倍，则恰能从负极板边缘射出 D．若粒子初动能增大到原来的2倍，则恰能从负极板边缘射出 ‎12．将一带电粒子置于某一静电场中，在t＝0时刻由静止释放，该粒子仅在静电力作用下做直线运动．粒子运动过程的v－t图象如图12所示，下列说法中正确的是(　　)‎ 图12‎ A．t1～t2时间内，静电力对粒子做负功 B．t3～t4时间内，粒子的电势能一直增大 C．t2、t4时刻，粒子所在位置处的电势相等 D．t1时刻粒子所在位置处的电场强度小于t2时刻粒子所在位置处的电场强度 第Ⅱ卷(非选择题，共52分)‎ 二、非选择题(共52分)‎ ‎13．(12分)如图13所示，在水平向左的匀强电场中，一带电小球质量为m，电荷量为－q.用绝缘轻绳(不伸缩)悬于O点，平衡时小球位于A点，此时绳与竖直方向的夹角θ＝30°.绳长为l，AO＝CO＝DO＝l，OD水平，OC竖直．求：‎ 图13‎ ‎(1)电场强度E的大小；‎ ‎(2)当小球移到D点后，让小球由静止自由释放，小球向右运动过程中的最大速率和该时刻轻绳中张力的大小(计算结果可带根号)．‎ ‎14．(12分)(2013·新课标Ⅱ·24)如图14所示，匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道，轨道平面与电场方向平行．a、b为轨道直径的两端，该直径与电场方向平行．一电荷量为q(q>0)的质点沿轨道内侧运动．经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和Nb，不计重力，求电场强度的大小E、质点经过a点和b点时的动能．‎ 图14‎ ‎15.(14分)如图15所示，在竖直平面内，AB为水平放置的绝缘粗糙轨道，CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道，AB与CD通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接，圆弧的圆心为O，半径R＝0.50 m，轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度的大小E＝1.0×104 N/C.现有质量m＝0.20 kg、电荷量q＝8.0×10－4 C的带电体(可视为质点)从A点由静止开始运动，已知xAB＝1.0 m，带电体与轨道AB、CD间的动摩擦因数均为0.5.假定带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等．取g＝10 m/s2，求：‎ 图15‎ ‎(1)带电体运动到圆弧形轨道C点时的速度；‎ ‎(2)带电体最终停在何处．‎ ‎16．(14分)(2015·安徽理综·23)在xOy平面内，有沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E(图中未画出)，由A点斜射出一质量为m、带电荷量为＋q的粒子，B和C是粒子运动轨迹上的两点，如图16所示，其中l0为常数．粒子所受重力忽略不计．求：‎ 图16‎ ‎(1)粒子从A到C过程中电场力对它做的功；‎ ‎(2)粒子从A到C过程所经历的时间；‎ ‎(3)粒子经过C点时的速率．‎ 答案解析 ‎1．B　[先把带电圆环分成若干个小部分，每一部分可视为点电荷，各点电荷对试探电荷的库仑力在水平方向上相互抵消，竖直方向上电场力大小为＝，方向向上，B正确．]‎ ‎2．B ‎3．D　[由等量异种点电荷的电场线和等势面分布可知，φO>φD>φC，选项A错误；在AB连线中垂线上的各点电场强度方向水平向左，EC和ED的方向斜向左上，选项B错误；负电荷在电势低处电势能大，所以同一带负电的试探电荷在C点的电势能大于在D点的电势能，选项C错误；ECE2，又E1＋E2＝E0，则E1>，选项A正确，B错误；如题图乙，左右两边对称，在O点产生的电场强度E3＝E4，再由矢量合成可知，E3＝E4>E0＝，选项C正确，D错误．]‎ ‎10．AB　[由题意得qE＝mgsin θ，在运动到最低点的过程中，电场力做的功与重力做的功相等，则滑块电势能的增加量等于滑块重力势能的减少量，故A正确．滑块到达最低点的过程中，克服弹簧弹力做功等于弹性势能的增加量，即等于动能的减少量，故B正确．电场力和重力做功的代数和为零，根据动能定理知，电场力、重力、弹簧弹力做功的代数和等于滑块动能的变化量，故C错误．当滑块运动到最低点时，加速度最大，电场力做的负功最多，即电势能最大，此时系统机械能最小，故D错误．]‎ ‎11．AC　[粒子以某一初速度平行于两板射入，打在负极板的中点，则受力的方向与电场的方向相同，所以粒子带正电，选项A正确，B错误；设极板的长度为L，极板之间的距离为d，时间为t，则at2＝d，v0t＝L，若粒子恰能从负极板边缘射出，则时间t不变，沿极板方向的位移x＝vt＝L，所以v＝＝＝2v0，选项C正确；若粒子恰能从负极板边缘射出，根据Ek＝mv2可知，粒子的动能需增加为原来的4倍，选项D错误．]‎ ‎12．BCD　[t1～t2时间内粒子运动的速度一直增大，动能增大，根据动能定理得知静电力对粒子做正功，选项A错误；t3～t4时间内粒子运动的速度一直减小，则静电力一直对粒子做负功，粒子电势能一直增大，选项B正确；t2、t4时刻粒子的速度大小相等，t2～t4时间内电场力做的总功为0，则t2、t4‎ 时刻，粒子所在位置处的电势能相等，电势相等，选项C正确；t1时刻粒子运动的v－t图象切线的斜率小于t2时刻切线的斜率，说明t1时刻粒子的加速度小于t2时刻粒子的加速度，根据牛顿第二定律得qE＝ma，可知t1时刻粒子所在位置处的电场强度小于t2时刻粒子所在位置处的电场强度，选项D正确．]‎ ‎13．(1)　(2) 　mg 解析　(1)＝tan 30°‎ E＝ ‎(2)当小球移到D点后，让小球由静止自由释放，小球先做匀加速直线运动，运动到轻绳与竖直方向成30°夹角时绳绷直，与OA关于OC对称，设此时速度为vB a＝g v＝2al 绳绷直后，垂直绳方向速度vB⊥＝vBcos 30°，‎ 沿绳方向速度变为0‎ 到达A点时切向加速度为0，速度达到最大值 mv＋qEl＝mv 解得vA＝ 轻绳中张力F－mg＝F向心＝ 解得F＝mg.‎ ‎14．见解析 解析　质点所受电场力的大小为F＝qE①‎ 设质点质量为m，经过a点和b点时的速度大小分别为va和vb，由牛顿第二定律有 F＋Na＝m②‎ Nb－F＝m③‎ 设质点经过a点和b点时的动能分别为Eka和Ekb，有 Eka＝mv④‎ Ekb＝mv⑤‎ 根据动能定理有Ekb－Eka＝F·2r⑥‎ 联立①②③④⑤⑥式得E＝(Nb－Na)‎ Eka＝(Nb＋5Na)‎ Ekb＝(5Nb＋Na)‎ ‎15．(1)10 m/s，方向竖直向上　(2)C点上方与C点的竖直距离为 m处 解析　(1)设带电体到达C点时的速度为v，从A到C由动能定理得 qE(xAB＋R)－μmgxAB－mgR＝mv2‎ 解得v＝10 m/s ‎(2)设带电体沿竖直轨道CD上升的最大高度为h，由动能定理得－mgh－μqEh＝0－mv2‎ 解得h＝ m 在最高点，带电体受到的最大静摩擦力Ffmax＝μqE＝4 N 重力G＝mg＝2 N

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