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长沙一中2017届高二物理同步练习(电场训练)带答案


长沙市第一中学 2017 届高二物理同步练习(电场训练)

学校:___________姓名:___________班级:___________得分:___________ 第 I 卷(选择题) 一、选择题(本题共 15 道小题,每小题 4 分,共 60 分) 1.(多选)如图所示,用两根同样长的细绳把两个带同种电荷的小球悬挂在同一点.两球 的质量分别为 mA

、mB,A 球和 B 球所带的电荷量分别为 qA、qB.两球静止时,悬线与竖直线 的偏角分别为α和β,则() A.mA>mB,qA<qB,α>β B.mA<mB,qA<qB,α<β C.mA=mB,qA<qB,α=β

D.mA=mB,qA>qB,α=β
2.(多选)关于电场力做功和电势差的说法中,正确的是()

A.电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷量决定 B.电场力在电场中两点间移动电荷做功的多少由这两点间的电势差和电荷量决定 C.电势差是矢量,电场力做的功是标量 D.在匀强电场中,与电场线垂直的某个方向上任意两点间的电势差均为零
3.(多选)如图所示,O 是一固定的点电荷,另一点电荷 P 从很远处以初速度 u.射人点电

荷 O 的电场,在电场力作用下的运动轨迹是曲线 MN.a、b、c 是以 O 为中心 Ra、Rb、Rc 为 半径画出的三个圆,Rc 一 Rb=Rb 一 Ra.1、2、3、4 为轨迹 MN 与三个圆的一些交点.以| W12|表示点电荷 P 由 l 到 2 的过程中电场力做的功的大小,|W34|表示由 3 到 4 的过程中 电场力做的功的大小,则() A.|W12|=2|W34| C.P、O 两电荷可能同号 B.|W12|>2|W34| D.P、O 两电荷一定异号
4.(多选)下列说法中正确的是() A.电容器是储存电荷和电能的容器,只有带电时才称电容器 B.电容是描述容器器容纳电荷本领大小的物理量

1

C.固定电容器所充电荷量跟加在两极板间的电压成正比 D.电容器的电容跟极板所带电荷量成正比,跟极板间电压成反比 5.(多选)如图所示,有一平行板电容器充电后带有等量异种电荷,然后与电源断开.下极板 接地,两极板中央处固定有一个很小的负电荷,现保持两极板间距不变而使两极板左右水平错 开一段很小的距离,则下列说法中正确的是() A.电容器两极板间电压值变大 B.电荷的电势能变大 C.负电荷所在处的电势升高

D.电容器两极板间的电场强度变小 6.(单选)关于电势差的说法中,正确的是() A.两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时,电场力所做的功 B.1C 电荷从电场中一点移动到另一点,如果电场力做了 1J 的功,这两点间的电势差就是 1V C.在两点间移动电荷时,电场力做功的多少跟这两点间的电势差无关 D.两点间的电势差的大小跟放入这两点的电荷的电量成反比 7.(单选)设法让电子、一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子及三价铝离子的混合物经

过加速电压大小为 U 的加速电场由静止开始加速,然后在同一偏转电场中偏转,关于它们 能否分成几股的说法中正确的是() A.一股 B.二股 C.三股 D.四股
8.(单选)电量为 q 的点电荷,在两个固定的等量异种电荷+Q 和﹣Q 的连线的垂直平分线上移 动,则() A.电场力做正功 B.电场力做负功 C.电场力不做功 D.电场力做功的正负,取决于 q 的正负 9.(单选)如图所示是一个说明示波管工作原理的示意图,电子经电压 U1 加速后垂直进入

偏转电场,离开电场时的偏转量是 h,两平行板间的距离为 d,电势差为 U2,板长为 L.为 了提高示波管的灵敏度(每单位电压引起的偏转量 ),可采用的方法是()

A.增大两板间的电势差 U2 C.尽可能使板间距离 d 小一些 B.尽可能使板长 L 短些

2

D.使加速电压 U1 升
10.(单选)如图所示,在导体壳内放一负电荷 q,则壳内的 a 点、壳上的 b 点、壳外的 c

点的电场强度和电势的关系应为() A.Ea>Eb>Ec,φa>φb>φc C.Ea>Ec>Eb,φa<φb<φc D.Ea>Ec>Eb,φa>φb>φc B.Ea>Eb>Ec,φa<φb<φc
11.(单选)如图所示的实验装置中,极板 A 接地,平行板电容器的极板 B 与一个灵敏的静

电计相接.将 A 极板向左移动,增大电容器两极板间的距离时,电容器所带的电量 Q、 A.Q 变小,C 不变,U 不变,E 变小 B.Q 变小,C 变小,U 不变,E 不变 C.Q 不变,C 变小,U 变大,E 不变 D.Q 不变,C 变小,U 变大,E 变小
12.(单选)如图所示,实线表示匀强电场的电场线.一个带正电荷的粒子以某一速度射入匀强 电场,只在电场力作用下,运动的轨迹如图中的虚线所示,a、b 为轨迹上的两点.若 a 点电势 为фa,b 点电势为фb,则() A.场强方向一定向左,且电势фa>фb B.场强方向一定向左,且电势фa<фb C.场强方向一定向右,且电势фa>фb

D.场强方向一定向右,且电势фa<фb 13.(单选)一金属球,原来不带电,现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆 MN,如

图所示,金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上 a、b、c 三点的场强大小分别为 Ea、 Eb、Ec,三者相比() A.Ea 最大 B.Eb 最大 C.Ec 最大 D.Ea=Eb=Ec
14.(单选)图中虚线是用实验方法描绘出的某一静电场中的一簇等势线,若不计重力的带电粒 子从 a 点射入电场后恰能沿图中的实线运动,b 点是其运动轨迹上的另一点,则下述判断正确 的是()

3

A.b 点的电势一定高于 a 点 B.a 点的场强一定大于 b 点 C.带电粒子一定带正电

D.带电粒子在 b 点的速率一定大于在 a 点的速率 15.(单选)等量异种点电荷的连线和其中垂线如图所示,现将一个带负电的检验电荷先从图中 a 点沿直线移到 b 点,再从 b 点沿直线移到 c 点.则检验电荷在此全过程中()

A.所受电场力的方向将发生改变 B.所受电场力的大小恒定 C.电势能一直减小 D.电势能先不变后减小

第 II 卷(非选择题) 二、计算题(本题共 3 道小题,第 16 题 10 分,第 17 题 15 分, 第 18 题 15 分,共 40 分)
16.如图所示,长为 L(L=ab=dc)高为 H(H=bc=ad)的矩形区域 abcd 内存在着匀强电场.电量 为 q、动能为 Ek 的带电粒子从 a 点沿 ab 方向进入电场,不计重力. (1)若粒子从 c 点离开电场,求电场强度的大小 E 和粒子离开电场时的动能 Ekt; (2)若粒子从 bc 边离开电场时动能为 E′k,则电场强度 E1 为多大?

17.如图所示,在场强为 E 的匀强电场中,一绝缘轻质细杆 l 可绕点 O 点在竖直平面内自由转 动,A 端有一个带正电的小球,电荷量为 q,质量为 m.将细杆从水平位置自由释放,则: (1)请说明电势能如何变化? (2)求出小球在最低点时的动能; (3)求在最低点时绝缘杆对小球的作用力.

4

18.如图所示,一个质子以初速度 v0=5×10 m/s 射入一个由两块带电的平行金属板组成的区 域.两板距离为 20cm,金属板之间是匀强电场,电场强度为 3×10 V/m.质子质量为 m=1.67× 10
﹣27 5

6

kg,电荷量为 q=1.60×10

﹣19

C.试求

(1)质子由板上小孔射出时的速度大小; (2)质子在电场中运动的时间.

5

试卷答案
1.

考点: 库仑定律;共点力平衡的条件及其应用. 分析: 两球之间的库仑力属于作用力和反作用力,它们是大小相等,方向相反的;两个小 球均受重力、静电力和拉力,根据平衡条件列式比较即可. 解答: 解:两球之间的库仑力属于作用力和反作用力,它们是大小相等,方向相反的,设 其大小为 F; 对 A 球受力分析,受重力、拉力和静电力,根据共点力平衡条件,有:

mAg= 同理,有:

mBg= 当 mA=mB;则有α=β;而一对静电力的大小一定相等,与电量是否相等无关,故无法判断 电量大小关系,故 CD 正确,AB 错误; 故选:CD. 点评: 本题关键是对两个球受力分析,根据共点力平衡条件列式比较;注意一对静电力的 大小一定相等,与电量是否相等无关.

2.

考点: 匀强电场中电势差和电场强度的关系. 专题: 电场力与电势的性质专题.

分析: 电势差的定义公式:UAB= ,是用比值法定义的,电势差与试探电荷无关,电势 差是标量;在匀强电场中,与电场线垂直的某个方向上为等势面.

6

解答: 解:A、电场中两点间的电势差与试探电荷无关,由电场本身和两点的位置共同决 定,故 A 错误; B、根据公式 WAB=qUAB,电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的 电荷量决定,故 B 正确;

C、公式:UAB= 错误;

,是用比值法定义的,可知电势差是标量,电场力做的功是标量.故 C

D、由于等势面与电场线垂直,所以在匀强电场中,与电场线垂直的某个方向上任意两点间 的电势差均为零,故 D 正确; 故选:BD. 点评: 该题考查电场力做功和电势差的关系,解决本题的关键要深刻理解电势差的物理意 义和定义式 U= ,注意运用这个公式时各个量要代入符号.

3.

考点: 动能定理的应用;等势面. 分析: 根据 2、3 间和 3、4 间电场强度的大小关系,由公式 U=Ed 分析它们间电势差的关 系,再分析电场力做功的大小.由轨迹可判定 P、Q 必定是异号. 解答: 解:A、B、根据点电荷电场线的分布情况可知,2、3 间的场强大于 3、4 间场强, 由公式 U=Ed 分析得知,2、3 间的电势差大小大于 3、4 间的电势差大小,所以 1、2 间的 电势差大于 3、4 间电势差的 2 倍,即有|U12|>2|U34|,由电场力做功公式 W=qU 得,| W12|>2|W34|.故 A 错误,B 正确. C、D、由轨迹的弯曲方向可判定两电荷间存在引力,应是异号.故 C 错误,D 正确. 故选:BD. 点评: 本题是电场中轨迹问题,由 U=Ed 定性可以定性分析非匀强电场中两点间电势差的 关系,由轨迹弯曲方向判断电场力方向都是常见的问题.

4. 考点: 电容器. 专题: 电容器专题. 分析: 电容器的电容大小由电容器本身因素决定,根据电容的决定式确定电容与什么因素有 关.

7

解答: 解:A、电容器是储存电荷和电能的容器,其电容大小与是否带电,带电多少无关,故 A 错误; B、电容器是储存电荷和电能的容器,电容是描述容器器容纳电荷本领大小的物理量,故 B 正 确; C、固定电容器电容一定,根据公式 C= ,所充电荷量跟加在两极板间的电压成正比,故 C 正确;
D、根据公式 C= 故选:BC. 点评: 对于电容器的定义式和决定式要区别对待,明确电容与电量及电压无关;只与极板间的距离,正 对面积,电介质有关. ,电容器的电容跟极板所带电荷量、极板间电压均无关,故 D 错误;

5. 考点: 电容器的动态分析. 专题: 电容器专题. 分析: 保持两极板间距不变而使两极板左右水平错开一段很小的距离,根据电容的决定式分析电容的变 化,根据电容的定义式确定电压的变化,从而确定出电场强度和电势的变化,由场强的变化,分析电场力 的变化,即可判断负电荷的运动方向. 解答: 解:原来负电荷处于静止状态,所受的电场力与重力平衡,电场力竖直向上. 现保持两极板间距不变,即 d 不变,而使两极板左右水平错开一段很小的距离,极板正对面积 S 减小,根 据 C=? 知电容 C 减小.

A、由于电容器的带电量 Q 不变,根据 C= 知,板间电压增大,故 A 正确;

BCD、根据 E= 知,板间的电场强度增大,与下极板间的距离不变;故所在位置的电势增大; 则负电荷从低电势到高电势,电势能减小,故 C 正确,BD 错误. 故选:AC. 点评: 本题考查电容器的动态分析问题,注意正确应用电容器的决定式及定义式;并注意电势与场强的 关系的应用.

6. 考点: 电势差. 专题: 电场力与电势的性质专题. 分析: 根据电势差和电场力做功的公式 UAB= ,求解.

两点间的电势差是由电场本身决定的与检验电荷无关. 解答: 解:A、根据电势差和电场力做功的公式 UAB= ,得:

两点间的电势差等于从其中一点移到另一点时,电场力所做的功与电荷量的比值,故 A 错误.

8

B、1C 的电荷从电场中一点移到另一点,如果电场力做了 1J 的功,这两点间的电势差就是 1V,故 B 正 确. C、在两点间移动电荷时,电场力做功的多少与电荷量和两点间的电势差都有关,故 C 错误, D、两点间的电势差是由电场本身决定的与检验电荷无关.故 D 错误. 故选:B. 点评: 解决该题关键要了解公式 UAB= ,的意义.

7.

考点: 带电粒子在匀强电场中的运动. 专题: 带电粒子在电场中的运动专题. 分析: 一价氢离子、一价氦离子、二价氦离子、三价铝离子经过加速电压大小为 U 的加速电场 由静止开始加速,然后在同一偏转电场中偏转后偏转距离和偏转角度相同,轨迹重合.而电子 带负电,偏转方向上述四个粒子不同. 解答: 解:设正电荷的电量为 q,加速电压为 U1,偏转电压为 U2,偏转电极板为 L,板间距离 为 d. 根据动能定理得

加速电场中

qU1=

偏转电场中

运动时间 t=

偏转距离 y=

=

得到 y=

设偏转角度为θ,则 tanθ=

=

由上可知 y、θ与带电粒子的质量、电荷量无关,则一价氢离子、一价氦离子、二价氦离子、 三价铝离子在偏转电场轨迹重合.而电子带负电,四种正电荷的偏转方向相反,所以混合物分 成两股. 故选 B 点评: 本题在熟记这个结论的基础上,就能很快作答.即:同种带电粒子经同一加速电场加 速,再经同一偏转电场偏转时轨迹重合.

9

8. 考点: 电势能;电场线. 专题: 电场力与电势的性质专题. 分析: 等量异种电荷+Q 和﹣Q 的连线的垂直平分线是一条等势线,各点电势相等,移动电荷时电场力不 做功. 解答: 解:根据等势线的分布情况得知,等量异种电荷+Q 和﹣Q 的连线的垂直平分线是一条等势线,各 点电势相等,任意两点间的电势差为零,根据电场力做功公式 W=Uq 可知,移动电荷时电场力不做功. 故选:C 点评: 本题关键抓住等量异种电荷等势线分布特点,这是考试的热点,基本题.

9.

考点: 带电粒子在匀强电场中的运动. 专题: 带电粒子在电场中的运动专题. 分析: 本题的关键是根据动能定理和类平抛运动规律求出示波管灵敏度的表达式,然后讨论即 可求解.

解答: 解:带电粒子加速时,由动能定理得:qU1= mv0 带电粒子偏转时,由类平抛运动规律,得: L=v0t

2

h= at

2

又由牛顿第二定律得:a=

联立以上各式可得 h=

由题意,灵敏度为:

=

可见,灵敏度与 U2 无关,故 A 错误. 要提高示波管的灵敏度,可使板长 L 长些、板间距离 d 小一些、使加速电压 U1 降低一些,故 ABD 错误,C 正确. 故选:C.

10

点评: 本题是信息给予题,根据所给的信息,结合物理规律找出示波管的灵敏度的表达式,即 可解决本题.

10.

考点: 电场强度;电势. 专题: 电场力与电势的性质专题. 分析: 将带负电的小金属球 A 放入腔中,当静电平衡时,空腔球形导体内壁感应出正电荷,外 表面感应出负电荷.整个空腔球形导体是一个等势体,表面是一个等势面.画出电场线的分 布,根据电场线越密,场强越大,顺着电场线,电势降低,判断场强和电势的大小. 解答: 解:当静电平衡时,空腔球形导体内壁感应出正电荷,外表面感应出负电荷,画出电场 线的分布如图.

由于 a 处电场线较密,c 处电场线较疏,b 处场强零,则 Ea>Ec>Eb. 根据顺着电场线方向电势降低,整个空腔球形导体是一个等势体,表面是一个等势面,分析可 知电势关系是φc>φb>φa. 故选:C 点评: 本题抓住处于静电平衡导体的特点是关键.比较场强大小和电势高低常常画电场线,形 象直观地判断.

11.

考点: 电容器的动态分析. 专题: 电容器专题.

分析: 题中平行板电容器与静电计相接,电容器的电量不变,改变板间距离,由 C= 分析电容的变化,根据 C= 分析电压 U 的变化,根据 E= 分析场强的变化.



11

解答: 解:A、B,平行板电容器与静电计并联,电容器所带电量不变.故 A、B 错误.

C、D,增大电容器两极板间的距离 d 时,由 C=

知,电容 C 变小,Q 不变,根据 C= 知,

U 变大,而 E= = = 故选 C

,Q、k、? 、S 均不变,则 E 不变.故 C 正确,D 错误.

点评: 对于电容器动态变化分析问题,要抓住不变量.当电容器保持与电源相连时,电压不 变.当电容器充电后,与电源断开后,往往电量不变.

12. 考点: 电场线;电场强度;电势. 专题: 电场力与电势的性质专题. 分析: 粒子在电场力作用下,由运动与力关系可知,根据轨迹的弯曲程度,判断出合力(电场力)的方 向,再根据电场力方向和电荷性质判断场强方向; 沿着电场线的方向电势降低的.因此可作出 M、N 点的等势点(要同在一根电场线),接着沿着电场线去 判定. 解答: 解:由图正电荷运动轨迹可知,正电荷受向右的电场力作用,故场强方向一定向右. 沿着电场线的方向电势降低的,可判定 a 点的电势大于 b 点,即电势фa>фb. 故选 C. 点评: 电场线虽然不存在,但可形象来描述电场的分布.对于本题关键是根据运动轨迹来判定电场力方 向,由曲线运动条件可知合力偏向曲线内侧.

13.

考点: 电场强度;电场的叠加. 专题: 电场力与电势的性质专题. 分析: 静电平衡后,金属球内的合场强处处为零,则金属球上感应电荷产生的附加电场与带电 的细杆 MN 产生的场强大小相等,方向相反,相互抵消.根据带电的细杆 MN 在 abc 三点产生的 场强大小,判断金属球上感应电荷产生的电场在 a、b、c 三点的场强大小关系. 解答: 解:静电平衡后,金属球内的合场强处处为零,金属球上感应电荷产生的附加电场与带 电的细杆 MN 产生的场强大小相等,方向相反,相互抵消.c 点离带电的细杆 MN 最近,带电的 细杆 MN 在 c 点处产生的场强最大,则金属球上感应电荷在 c 点处产生的场强最大,即 Ec 最 大. 故选 C 点评: 本题静电感应问题,抓住静电平衡导体的特点是关键.常规题.要注意金属球内场强为 零是指合场强为零.

12

14. 考点: 等势面;电场强度. 分析: 电场线与等势面垂直,等势面密的地方场强强,等势面疏的地方场强弱.根据轨迹的弯曲,判断 电场力的方向,根据动能定理比较出 a、b 两点的速率. 解答: 解:A、电场线与等势面垂直,由于电场线方向未知,所以无法判断电势的高低.故 A 错误. B、a 点的等势面比 b 点等势面密,所以 a 点电场强度大于 b 点电场强度.故 B 正确. C、轨迹的弯曲方向大致指向合力的方向,知电场力的方向大致向左,但是电场强度的方向未知,所以无 法判断电荷的电性.故 C 错误. D、从 a 到 b 电场力做负功,动能减小,所以带电粒子在 b 点的速率一定小于在 a 点的速率.故 D 错误. 故选:B. 点评: 解决本题的关键知道电场线和等势面的特点,知道轨迹弯曲的方向大致指向合力的方向.

15. 考点: 电场的叠加;电场强度;电势能. 专题: 电场力与电势的性质专题. 分析: 根据等量的异种电荷的电场的分布的规律,在中垂线上,电场方向始终垂直中垂线且指向负电 荷,由此可以分析电场力和电势能的变化. 解答: 解:在等量的异种电荷的中垂线上,电场方向始终垂直中垂线且指向负电荷,检验电荷所受电场 力的方向保持不变,所以 A 错误; 且电荷从 a 运动到 b,因电场力与位移方向垂直,电场力不做功;所以 C 错; 又因为电场线分布的疏密不同,所受电场力是变化的,所以 B 错误; 电荷从 b 运动到 c,因为电场力做正功,所以电荷电势能减小,所以 D 正确. 故选 D. 点评: 本题要求学生了解等量同种电荷的电场线及电场特点,并判定电荷在运动过程中受力情况,从而 可以判断电场受力及电荷能量变化.

16. 考点: 带电粒子在匀强电场中的运动. 专题: 电场力与电势的性质专题. 分析: (1)电荷做类似平抛运动,根据类似平抛运动的分位移公式列式求解电场强度,然后结合动能 定理即可求出离开时的动能; (2)粒子从 BC 边离开电场,结合在电场方向的偏移,根据动能定理求出电场强度的大小. 解答: 解:(1)带电在匀强电场中做类平抛运动,根据分运动公式,有: L=v0t H=

a=

13

联立解得:E= 粒子在电场中运动的过程电场力做功,由动能定理得:qEH=Ekt﹣Ek

得:Ekt=Ek+qEH= (2)设粒子从 BC 边离开电场的偏转量为 y′,

则偏转量:

根据动能定理得:qE1y′=Ek′﹣Ek 解得:

答:(1)若粒子从 c 点离开电场,电场强度的大小 E 和粒子离开电场时的动能是



(2)若粒子从 bc 边离开电场时动能为 E′k,则电场强度 E1 为



点评: 本题考查了粒子在匀强电场的运动,关键是结合类似平抛运动的分运动公式和牛顿第二定律列式 求解,常规题目.

17. 考点: 带电粒子在匀强电场中的运动. 分析: (1)根据电场力做功判断电势能的变化. (2)小球运动到最低点的过程中,有重力、电场力做功,根据动能定理求出小球在最低点的速率. (3)在最低点,小球受到重力和绝缘杆的拉力,两个力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出在最 低点时绝缘杆对小球的作用力 解答: 解:(1)因为由 A 到 B 过程中电场力做正功,所以电势能减小.减小的电势能等于电场力做 功:△EP=W=qEl (2)小球运动到最低点的过程中,重力和电场力做功,由动能定理得:mgl+qEl=

(3)整理得:v=

,即小球在最低点的速率.

在最低点由牛顿第二定律得:T﹣mg=m 将 v 代入公式,整理得:T=3mg+2Eq 故最低点绝缘杆对小球的作用力大小 T=3mg+2Eq.方向竖直向上. 答:(1)电势能减小.减小的电势能等于电场力做功为 W=qEl

14

(2)小球运动到最低点的动能为 mgl+qEl (3)在最低点时绝缘杆对小球的作用力大小为 3mg+2Eq,方向竖直向上 点评: 解决本题的关键知道电场力做正功,电势能减小,电场力做负功,电势能增加.以及会用动能定 理求出小球在最低点的速度.

18. 考点: 带电粒子在匀强电场中的运动. 专题: 带电粒子在电场中的运动专题. 分析: (1)质子射入电场后,只有电场力做功,根据动能定理列式求解即可 (2)因做匀加速,则由时间等于位移除以平均速度,则运动时间 t= .

解答: 解:(1)根据动能定理得: eEd= mv ﹣ m 代入数据:得 v=6×10 m/s (2)t= .= =3.9×10 s
﹣8 6 2

答:(1)质子由板上小孔射出时的速度大小为 6×10 m/s (2)质子在电场中运动的时间为 3.9×10 s 点评: 求速度时动能定理是常用的规律,要理解并掌握动能定理的内容、公式,并能灵活应用,求时间 用平均速度公式.
﹣8

6

15


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