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电场1


2016 万卷作业卷(二十一)
电场 1
一、单选题(本大题共 5 小题 。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的) 1.(2015 新课标 2 高考真题)如图,两平行的带电金属板水平放置。若在两板中间 a 点从静止释放一带电微粒,微粒 恰好保持静止状态。现将两板绕过 a 点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转 45 ,再由 a 点从静止释放一同样的微

粒, 改微粒将
°

C 乒乓球共受到电场力,重力和库仑力三个力的作用 D 用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触,放开后乒乓球会在两极板间来回碰撞 4.(2015 山东高考真题)直角坐标系 xOy 中,M、N 两点位于 x 轴上,G、H 两点坐标如图,M、N 两点各固定一负点电荷, 一电量为 Q 的正点电荷置于 O 点时, G 点处的电场强度恰好为零。静电力常量用 k 表示。 若将该正点电荷移到 G 点, 则 H 点处场强的大小和方向分别为

3kQ ,沿 y 轴正向 4a 2 5kQ C. ,沿 y 轴正向 4a 2
A.

B.

3kQ ,沿 y 轴负向 4a 2 5kQ D. ,沿 y 轴负向 4a 2

y H(0,a) M O N G(0,—a) x

A.保持静止状态 C.向正下方做匀加速运动

B.向左上方做匀加速运动 D.向左下方做匀加速运动 5.(2015 安徽高考真题)一根长为 L、横截面积为 S 的金属棒,其材料的电阻率为 ρ ,棒内单位体积自由电子数为 n, 电子的质量为 m,电荷量为 e。在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为 v, 则金属棒内的电场强度大小为 A. L S —

2.(2015 新课标 I 高考真题)如图,直线 a、b 和 c、d 是处于匀强电场中的两组平行线,M、N、P、Q 是它们的交点, 四点处的电势分别为 φM 、φN 、φP 、φP 。一电子有 M 点分别运动到 N 点和 P 点的过程中,电场力所做的负功相等, 则

mv 2 2eL

B.

m v2 Sn e

C. ρ nev

D.

ρev SL

+

v

A.直线 a 位于某一等势面内, φM ? φQ B.直线 c 位于某一等势面内, φM ? φN C.若电子有 M 点运动到 Q 点,电场力做正功 D.若电子有 P 点运动到 Q 点,电场力做负功

二、多选题(本大题共 2 小题 ) 6. (2015 浙江高考真题) 如图所示, 用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为 0.1kg 的小球 A 悬挂到水平板的 MN 两点, A 上带有 Q ? 3.0 ?10 C 的正电荷。两线夹角为 120°,两线上的拉力大小分别为 F1 和 F2 。A 的正下方 0.3m 处放 有一带等量异种电荷的小球 B,B 与绝缘支架的总质量为 0.2kg(重力加速度取
?6

g ? 10m / s 2 ;静电力常量 k ? 9.0 ?109 N ? m2 / C 2 ,AB 球可视为点电荷)则
3.(2015 浙江高考真题)如图所示为静电力演示仪,两金属极板分别固定于绝缘支架上,且正对平行放置。工作时两 板分别接高压直流电源的正负极,表面镀铝的乒乓球用绝缘细线悬挂在金属极板中间,则 A 支架对地面的压力大小为 2.0N B 两线上的拉力大小 F 1 ?F 2 ? 1.9 N C 将 B 水平右移,使 M、A、B 在同一直线上,此时两线上的拉力大小为 F 1 ? 1.225N , F2 ? 1.0 N D 将 B 移到无穷远处,两线上的拉力大小 F 1 ? F2 ? 0.866 N 7.(2015 天津高考真题)如图所示,氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速度地飘入电场线水平向右的加速电 A 乒乓球的左侧感应出负电荷 B 乒乓球受到扰动后,会被吸在左极板上
2016 万卷作业卷(二十一) 1

场 E1 ,之后进入电场线竖直向下的匀强电场 E2 发生偏转,最后打在屏上,整个装置处于真空中,不计粒子重力及 其相互作用,那么

9.(2015 安徽高考真题) A、偏转电场 E2 对三种粒子做功一样多 B、三种粒子打到屏上时速度一样大 C、三种粒子运动到屏上所用时间相同 D、三种粒子一定打到屏上的同一位置, 求: (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; 三、简答题(本大题共 2 小题 ) 8.(2015 新课标 2 高考真题)如图,一质量为 m、电荷量为 q(q>0)的例子在匀强电场中运动,A、B 为其运动轨迹上 的两点。已知该粒子在 A 点的速度大小为 v0,方向与电场方向的夹角为 60°;它运动到 B 点时速度方向与电场方 向的夹角为 30°。不计重力。求 A、B 两点间的电势差。 (3)粒子经过 C 点时的速率。 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,带电量为+q 的粒子,B 和 C 是粒子运 动轨迹上的两点,如图所示,其中 l0 为常数。粒子所受重力忽略不计,

y

A -l0

B O l0

x

C(2l0 ,-3l0)

2016 万卷作业卷(二十一)

2

0.2016

万卷作业卷(二十一)答案解析

【解析】设加速电场的电压为 U 1 ,偏转电场的电压为 U 2 ,在加速电场中 qU 1 =0.5mv ,在偏转电场中的偏移量
2 U 2l2 1 qU2 2 1 qU2l ,三种粒子偏移量是相等的,受到的电场力大小也是相等的,所以偏转电场 y ? t ? ? 2 md 2 mdv2 4U1d

2

一、单选题 1.【答案】D 【解析】现将两板绕过 a 点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转时,两板间的电场强度不变,电场力也不变,所以现将 两板绕过 a 点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转后,带电微粒受两大小相等的力的作用,合力方向向左下方,故微粒 将向左下方做匀加速运动,故 D 正确,A、B、C 错误。 2.【答案】B 【解析】电子带负电荷,从 M 到 N 和 P 做功相等,说明电势差相等,即 N 和 P 的电势相等,匀强电场中等势线为平 行的直线,所以 NP 和 MQ 分别是两条等势线,从 M 到 N,电场力对负电荷做负功,说明 MQ 为高电势,NP 为低电势。 所以直线 c 位于某一等势线内,但是 ?M ? ?N ,选项 A 错,B 对。若电子从 M 点运动到 Q 点,初末位置电势相等, 电场力不做功,选项 C 错。电子作为负电荷从 P 到 Q 即从低电势到高电势,电场力做正功,电势能减少,选项 D 错。 3.【答案】D 【解析】由图可知,右侧金属板与电源正极相连接,带正电,左侧金属板带负电,根据静电感应规律,近端感应出 异种电荷,因此乒乓球的左侧感应出正电荷,A 项错误;乒乓球被扰动后,因小球受电场力合力为 0,只会在平衡 位置附近摆动,不会被吸引到极板上,B 项错误;乒乓球共受到悬线的拉力、重力和电场力的作用,c 项错误;用 绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触,乒乓球会带上正电,受到右板的排斥,向左运动与左极板接触,又带上负电, 被左极板排斥向右运动,这样小球就在两极板间来回碰撞,D 项正确。 4.【答案】B 【解析】 根据 G 点处的电场强度为零和电场强度的叠加原理可知两负电荷在 G 点产生的电场强度与正电荷在 G 点产 生的电场强度等大反向,故两负电荷在 G 点产生的电场强度大小为

E2 对三种粒子做功一样多,选项 A 正确;加速电场和偏转电场对三种粒子做功一样多,但由于粒子的质量大小不 同,三种粒子打到屏上的速度不一样,选项 B 错误;三种粒子在偏转电场中的水平速度不同,运动时间也不同,所 以三种粒子运动到屏上所用的时间不同,选项 C 错误;偏移量相同,三种粒子离开偏转电场的速度方向相同,三种 粒子一定打到屏上的同一位置,选项 D 正确。 三、简答题 8.【答案】 U AB ?
2 m v0 q

【解析】设带电粒子在 B 点速度大小为 V B ,粒子在垂直于电场方向的速度分量不变,即 V B sin30°=V 0 sin60° 由此得 V B =

3 V0

设 A、B 两点间的电势差为 U AB ,由动能定理有: q U AB =

1 2 1 2 mv - mv 2 B 2 A

kQ ,则两负电荷在 H 点产生的电场强度大小也 a2

解得 U AB =

mv2 0 q



kQ kQ ,方向沿 y 轴向下,若将正电荷移到 G 点,正电荷在 H 点产生的电场强度为 2 ,方向沿 y 轴向上,故 H 点 2 a 4a
3kQ ,B 项正确。 4a 2
U L 、 电阻定律 R ? ? 及电势差与电场强度的关系 U ? EL R S

9.【答案】 (1) W ? 3qEl0 ; (2) t AC ? 3

17qEl0 2ml0 ; (3) vC ? 2m qE

总的电场强度方向沿 y 轴向下,大小为 5.【答案】C

【解析】 (1)电场力做功与路径无关,A、C 间沿电场线方向的距离 ?y ? 3l0 ,所以电场力做功 W ? qE?y ? 3qEl0 ; (2)由对称性知,轨迹最高点在 y 轴上,设为 P 点,带电粒子在水平方向做匀速直线运动,又 A、P、B、C 的水平 间距相等,均为 l0,所以三段轨迹经历时间也相等,设为 t0,由 P 到 C 竖直方向做初速为零的匀加速直线运动,有

【解析】 根据电流的微观表达式 I ? nesv 、 欧姆定律 I ?

可得金属棒内的电场强度大小 E ? ? nev ,故答案为 C. 二、多选题 6.【答案】BC 【解析】A、B 间库仑引力为 F=k

1 qE 2 2ml0 ,解得 t0 ? ,所以粒子从 A 到 C 过程所经历的 ?yPB : ?yBC ? 1: 3 , ?yPB ? l0 ,由 P 到 B,有 l0 ? ? t0 2 m qE
时间 t AC ? 3t0 ? 3

Q =0.225N,B 球与绝缘支架的总重力为 G2=m 2 g=2 N,南力的平衡可知,支架对 2 r'

2

2ml0 ; qE
vy 4l l0 qEl0 2t0 ? 4l0 ,所以 v y ? 0 ? 4vx ,即 ,竖直方向 ? ? 2 t0 t0 2m

地面的压力为 1.1 N,A 项错误;由于两线的夹角为 120°,根据对称性可知,两线上的拉力大小相等,与 A 的重 力与库仑引力的合力相等,即 F 1 =F 2 =G 1 +F=1 9 N,B 项正确;将 B 水平右移,使 M、A、B 在同一直线上,此时库 仑力为 F=k

(3)由 P 到 C,水平速度 vx ? 2t0 ? 2l0 ,所以 vx ?

Q =0.225N,没有 B 时,F 1 、F 2 上的拉力与 A 的重力相等,即等于 1 N,当 B 水平右移,使 M、A、B 2 r'

2

粒子经过 C 点时的速率 vC ? vx ? v y ? 17vx ?
2 2

17qEl0 . 2m

在同一直线上时,F2 上拉力不变,则根据平衡可得 FI=1 N+0.225 N=1.225 N,C 项正确;将 B 移到无穷远处,B 对 A 的作用力为零,两线上的拉力等于 A 球的重力,即为 1N,D 项错误。 7.【答案】AD
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