2019-2020学年粤教版高二物理选修(3-1)第一章(电场)测试卷(A卷) 上学期.doc

2019-2020学年粤教版高二物理选修(3-1)第一章(电场)测试
卷（A 卷） 上学期
一.本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的或不答的得0分．
1．一负电荷仅受电场力作用，从电场中的A 点运动到B 点。

在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动，则A 、B 两点电场强度E A 、E B 及该电荷在A 、B 两点的电势能εA 、εB 之间的关系为 （ ） A.E A =E B B.E A <E B C.εA =εB D.εA >ε B 2．有一正点电荷只受电场力作用从静电场中的 a 点由静止释
放，它沿直线运动到b 点的过程中，动能E k 随位移s 变化的
关系图象如右图6所示，则该电场的电场线分布应是下图中
的（ ）
3.化学变化过程中伴随着电子的得失,系统的电势能发生了变化,下面有关这个问题的说法正确的是( )
A.中性钠原子失去电子的过程中系统的电势能增大;
B.中性钠原子失去电子的过程中系统的电势能减小;
C.钠离子和氯离子结合成氯化钠分子的过程中系统的电势能减小;
D.氯化钠分子电离为钠离子和氯离子的过程中系统的电势能减小.
4．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u 夸克和d 夸克的两类夸克组成，u 夸克带电量为
32e ，d 夸克带电量为3
e
，e 为基元电荷，下列论断可能正确的是（ ） A ．质子由1个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成； B ．质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成； C ．质子由1个u 夸克和2个d 夸克组成，中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成； D ．质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和1 个d 夸克组成．
5．如图7是静电除尘的原理示意图，A 为金属管，B 为金属丝，在A ，B 之间加上高电压，使B 附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子，电子在向A 极运动过程中被烟气中的煤粉俘获，使煤粉带负电，最终被吸附到A 极上，排出的烟就比较清洁了。

有关静电除尘的装置，下列说法正确的是（ ） A ．金属管A 应接高压电源的正极，金属丝B 接负极 B ．金属管A 应接高压电源的负极，金属丝B 接正极 C ．C 为烟气的进气口，D 为排气口 D ．D 为烟气的进气口，C 为排气口
6．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为 U
的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面
D 图
7
E s
图6
积为 S 、电流为 I 的电子束．已知电子的电量为 e 、质量为 m ，则在刚射出加速电场时，一小段长为△L 的电子束内电子个数是（ ） A
B
C
D
7．1999年7月12日，日本原子能公司所属敦贺湾核电站由于水管破 裂导致高辐射冷却剂外流，在检测此次重大事故中应用了非电量变化（冷却剂外泄使管中液面变化）转移为电信号的自动化测量技术．图8是一种通过检测电容器电容的变化来检测液面高低的仪器原理图．容器中装有导电液体，是电容器的一个电极，芯柱外面套有绝缘管（塑料或橡皮）作为电介质，电容器的两个电极分别用导线接在指示器上，指示器上显示的是电容的大小，但从电容的大小就可知容器中液面位置的高低，为此，下列说法正确的是（ ）
A ．如果指示器显示出电容增大了，则两电极正对面积增大，必为液面升高
B ．如果指示器显示出电容减小了，则两电极正对面积增大，必为液面升高
C ．如果指示器显示出电容增大了，则两电极正对面积减小，必为液面降低
D ．如果指示器显示出电容减小了，则两电极正对面积增大，必为液面降低
8．我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m 的近似圆形轨道．当环中的电流是10mA 时（设电子的运动速度是3×107m/s ）．则在整个环中运行的电子数目为（电子电量
e=1.60×10－19
C ）（ ）
A.5×1011;
B.5×1010 ;
C.1×102 ;
D.1×104
9．如图9所示，有的计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片， 与该金属片隔有一定空气隙的是另一块小的固定金属片，这两块金属片组成一个小电容器，其电容可用公式d
eS
C =
计算，式中常量e =9×10-12F/m ，S 为金属片的正对面积，d 为两金属片间的距离．当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线
路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号．设S ＝50mm 2，键未被按下时d ＝0.6mm ，如果电容变化了0.25PF ，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下（ ）
A ．0.45mm ；
B ．0.3mm ；
C ．0.2mm ；
D ．0.15mm ． 10． 滚筒式静电分选器由料斗A ,导板B ,导体滚筒C ,刮板D ,料槽
E 、
F 和放电针
G 等部件组成.C 与G 分别接于直流高压电源的正、负极,并令C 接地.如图10所示,电源电压很高,足以使放电针G 附近的空气发生电离而产生大量离子,现有导电性能不同的两种物质粉粒a 、b 的混合物从料斗A 下落,沿导板B 到达转动的滚筒C 上.粉粒a 具有良好的导电性,粉粒b 具有良好的绝缘性.下列说法正确的是（ ）
A.粉粒a 落入料槽F ,粉粒b 落入料槽E
图
9 容
器
图10
B.粉粒b 落入料槽F ,粉粒a 落入料槽E
C.若滚筒C 不接地而放电针G 接地,从工业原理上看,这是允许的
D.若滚筒C 不接地而放电针G 接地,从工业实用角度,这也是允许的
第二部分 非选择题（共110分）
二.本题共8小题，共110分.按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
11．有质量的物体周围存在着引力场.万有引力和库仑力有类似的规律,因此我们可以用定义静电场场强的方法来定义引力场的场强.由此可得,与质量为M 的质点相距r 处的引力场场强的表达式E G =_______________(万有引力恒量用G 表示).
12．示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图11所示。

如果在荧光屏上P 点出现亮斑，那么示波管中的（ ） A ．极板x 应带正电
B ．极板x / 应带正电
C ．极板y 应带正电
D ．极板y /应带正电
13．有一匀强电场，其场强为E ，
方向竖直向下。

把一个半径为r 的光滑 绝缘环，竖直置于电场中，环面平行于电力线，环的顶点A 穿有一个质量为m 、电量为q (q >0)的空心小球，如图12所示。

当小球由静止开始从A 点下滑到最低点B 时，小球受到环的压力多大？
14．如图13所示，用长L =0.50m 的绝缘轻质细线，把一个质量m =1.0g 带电小球悬挂在带等量异种电荷的平行金属板之间，平行金属板间的距离d =5.0cm ，两板间电压U =1.0×103V 。

静止时，绝缘线偏离竖直方向θ角，小球偏离竖直距离a =1.0cm 。

（θ角很小，为计算方便可认为tan θ≈sin θ，取g =10m/s 2，需要求出具体数值，不能用θ角表示）求： （1）两板间电场强度的大小； （2）小球带的电荷量。

图13
图
11
图12
15．在图14所示为一真空示波管，电子从灯丝K 发出（初速度不计），经灯丝与A 板间的加速电压U 1加速，从A 板中心孔沿中心线kO 射出，然后进入两块平行金属板M 、N 形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入M 、N 间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P 点。

已知加速电压为U 1，M 、N 两板间的电压为U 2，两板间的距离为d ，板长为L 1，板右端到荧光屏的距离为L 2，电子的质量为m ，电荷量为e 。

求：
（1）电子穿过A 板时的速度大小； （2）电子从偏转电场射出时的侧移量；
（3）P 点到O 点的距离。

16．在如图15所示的xOy 平面内（y 轴的正方向竖直向上）存在着水平向右的匀强电场，有一带正电的小球自坐标原点O 沿y 轴正方向竖直向上抛出，它的初动能为5J ，不计空气阻力，当它上升到最高点M 时，它的动能为4J ，求：
（1）试分析说明带电小球被抛出后沿竖直方向和水平方向分别做什么运动？ （2）若带电小球落回到x 轴上的P 点,在图 中标出P 点的位置； （3）求带电小球到达P 点时的动能。

17．“粒子发动机”是飞行器上用的一种新型发动机，静止在太空中的飞行器上，有一种装置，它利用电场加速带电粒子，形成向外发射的高速粒子流，从而对飞行器产生反冲力，使其产生加速度．由于单位时间内喷出的气体粒子质量很小，飞行器得到的加速度将非常小，但经过长时间的加速，同样可以得到很大的速度．某飞行器使用“粒子发动机”技术，已知飞行器的质量M 0=100kg （不计发射粒子后探测器质量的变化），发射的是1价氙离子，氙离子的等效电流大小I=0.64A ，氙离子的比荷（电荷量与质量之比）为k =e/m =7.2×105C/kg,气体氙离子被喷出时的速度为v =3.0×104m/s,求:(1)加速电压U ；（2）粒子发动机的功率P 0；（3）每秒钟射出的氙粒子数N ；（4）射出离子后，飞行器开始运动时的加速
P
v 0
图15
度a （不考虑万有引力和其他引力）；（4）飞行器要到达目的地是博雷利慧星，计划飞行3年（9.46×107s ），试计算飞行器所需要携带的氙的总质量M ．
18．（2006年全国高考题）有个演示实验，在上下面都是金属板的玻璃盒内，放了许多用锡箔纸揉成的小球，当上下板间加上电压后，小球就上下不停
地跳动．现取以下简化模型进行定量研究． 如图16所示，电容量为C 的平行板电容器的极板A 和B 水平放置，相距为d ,与电动势为ε、内阻可不计的电源相连．设
两板之间只有一个质量为m 的导电小球，小球可视为质
点．已知：若小球与极板发生碰撞，则碰撞后小球的速度立即变为零，带电状态也立即改变，改变后，小球所带电荷符号与该极板相同，电量为极板电量的α倍（α＜1）．不计带电小球对极板间匀强电场的影响．重力加速度为g ．
（１）欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动，电 动 势ε至少应大于多少？ （２）设上述条件已满足，在较长的时间间隔T 内小球做了很多次往返运动．求在T 时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量．
粤教版高二物理选修(3-1)第一章(电场)
测试卷（A 卷）参考答案
11.2r
M
G
12.AC 13.解: 设小球到达B 点时的速度为v , 由动能定理得 ()mg qE r mv +⋅=
212
2
① 在B 点处由牛顿第二定律得N mg qE m v r
--=2
②
联立①和②式, 解得小球在B 点受到环的压力为:N mg qE =+5() 14．（1）设两板间的电场强度为E ，根据匀强电场的场强和电势差的关系得：
E =2
310
0.5100.1-⨯⨯=d U V/m =2.0×104V/m （2）小球静止时受力平衡 qE =mg tan θ 解得q =
E
mg θ
tan =1.0×10-8C ε
A B 图16
15．（1）设电子经电压U 1加速后的速度为v 0，根据动能定理得： e U 1=
2
021mv 解得：m
eU v 1
02= （2）电子以速度v 0进入偏转电场后，垂直于电场方向作匀速直线运动，沿电场方向作初速度为零的匀加速直线运动。

设偏转电场的电场强度为E ，电子在偏转电场运动的时间为t 1，电子的加速度为a ，离开偏转电场时相对于原运动方向的侧移量为y 1，根据牛顿第二定律和运动学公式得： F =eE , E =d U 2 , F =ma , a =md
eU 2
t 1=
1
v L y 1=2121at , 解得： y 1=d
U L U 12
124
（3）设电子离开偏转电场时沿电场方向的速度为v y ，根据运动学公式得
v y =a 1t =0
12dm v eL U
电子离开偏转电场后作匀速直线运动，设电子离
开偏转电场后打在荧光屏上所用的时间为t 2，电子打到荧光屏上的侧移量为y 2，如图17所示 t 2=
02v L ， y 2= v y t 2 解得：y 2=1
2122dU L L U P 到O 点的距离为 y =y 1+y 2=
d
U L U L L 11
2124)2(+
16．（1）在竖直方向，小球受重力作用，由于重力与小球的初速度方向相反，所以沿竖直方向小球做匀减速直线运动（竖直上抛运动）。

沿水平方向，小球受水平向右的恒定电场力作用，做初速度为零的匀加速度直线运动。

（2）P 点坐标如图18所示
O
v 0 P 图18
（3）设粒子的质量为m ，带电量为q ，小球能上升的最大高度为h ，OM 之间的电势差
为U 1，MP 之间的电势差为U 2，对粒子从O 到M 的过程有：
gh v 220=
m g h
qU mv mv M -=-12
022
121 所以：
J qU mv J mgh mv M 42
1,52112
20==== 从O 到P 由动能定理得： )(2
121212
02U U q mv mv p +=- 所以E KP =2212
0292
121qU qU qU mv mv p +=++=
由于从O 到M 与从M 到P 的时间相同，在O 到M 与从M 到P 的时间内，小球在x
轴上移距离之比为1:3,所以U 1:U 2=1:3
因此qU 2=3qU 1=12J ，P 点的动能为：E KP =21J
17解析：（1）对单个氙离子，根据动能定理：2
21mv eU =得62522==
e
m v U V （2）设t 时间内，发动机喷出n 个离子，则有：202
1
mv n t P ⋅= 氙离子的电流t
ne
I =
解得：P 0=400W ． （3）设每秒钟射出的氙粒子数为N ，则有：P 0=NeU 得180
104⨯==
eU
P N 个． （4）根据动量定理可知反冲力：kU
P Nmv t P F 2
==∆∆=
故探测器的加速度40001064.22
-⨯=⋅==
kU
M P M F a m/s 2． （5）飞行器飞行3年，粒子发动机做的功为：2
02
1mv n T P ⋅
= 所需要携带的氙的质量为：M=nm =84.09kg.
18解析：（1）用Q 表示极板电荷量的大小，q 表示碰后小球电荷量的大小．要使小球能不停地往返运动，小球所受的向上的电场力至少应大于重力，则q ε
d
>mg
其中 q=αQ 又有Q=C ε 由以上三式有 ε>
mgd
αC
（2）当小球带正电时，小球所受电场力与重力方向相同，向下做加速运动．以a 1表示
其加速度，t 1表示从A 板到B 板所用的时间，则有 q εd +mg=ma 1郝双d =1
2
a 1t 12
当小球带负电时，小球所受电场力与重力方向相反，向上做加速运动，以a 2表示其加速度，t 2表示从B 板到A 板所用的时间，则有 q εd －mg=ma 2 d=1
2
a 2t 22
小球往返一次共用时间为（t 1+t 2），故小球在T 时间内往返的次数 n =T
t 1+t 2
郝双制作 由以上关系式得n =
T
2md 2
αC ε2+mgd
+
2md 2
αC ε2－mgd
小球往返一次通过的电量为2q ，在T 时间内通过电源的总电量Q '=2qn 由以上两式可得郝双Q '=
2αC εT
2md 2
αC ε2+mgd
+
2md 2
αC ε2－mgd。