高三物理上册寒假知识点练习题25

一、选择题(本大题共12小题,每小题6分,共72分。

每小题只有一个选项正确)
1.M和N是两个不带电的物体,它们互相摩擦后M带正电1.6×10-10C,下列判断正确的是( )
A.在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
B.摩擦的过程中电子从N转移到M
C.N在摩擦后一定带负电1.6×10-10C
D.M在摩擦过程中失去1.6×10-10个电子
2.(2018·海南高考)关于静电场,下列说法正确的是( )
A.电势等于零的物体一定不带电
B.电场强度为零的点,电势一定为零
C.同一电场线上的各点,电势一定相等
D.负电荷沿电场线方向移动时,电势能一定增加
3.(2018·南安模拟)如图,A、B、C、D是真空中一正四面
体的四个顶点。

现在在A、B两点分别固定电量为+q、-q
的两个点电荷,则关于C、D两点的场强和电势,下列说法正
确的是( )
A.场强、电势均相同
B.场强、电势均不同
C.场强相同,电势不同
D.场强不同,电势相同
4.(2018·福州模拟)真空中存在范围足够大、竖直方向上的匀强电
场,A、B为该匀强电场的两个等势面。

现有三个质量相同、带同种等量电荷的小球a、b、c,从等势面A上的某点同时以相同速率v0分别沿竖直向下、水平向右和竖直向上方向开始运动,如图所示。

经过一段时间,三个小球先后通过等势面B,则下列判断正确的是( )
A.等势面A的电势一定高于等势面B的电势
B.a、c两小球通过等势面B时的速度相同
C.开始运动后的任一时刻,a、b两小球的动能总是相等
D.开始运动后的任一时刻,三个小球电势能总是相等
5.如图所示,平行板电容器的一个极板与滑动变阻器的滑片C相连接。

电子以速度v0垂直于电场线方向射入并穿过平行板间的电场。

在保证电子还能穿出平行板间电场的情况下,若使滑动变阻器的滑片C 上移,则关于电容器极板上所带电荷量Q和电子穿过平行板所需的时间t的说法中,正确的是( )
A.电荷量Q增大,时间t也增大
B.电荷量Q不变,时间t增大
C.电荷量Q增大,时间t不变
D.电荷量Q不变,时间t也不变
6.(2018·云南师大附中模拟)如图所示,曲线为电荷在匀强电场中的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点,则下列说法正确的是( )
A.电荷在b点的电势能大于在a点的电势能
B.该电场的方向水平向左
C.b点的电势高于a点的电势
D.电荷在电场中相同时间内速度的变化量不相同
7.(2018·江苏高考)一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变,在两极板间插入一电介质,其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是( )
A.C和U均增大
B.C增大,U减小
C.C减小,U增大
D.C和U均减小
8.(2018·新课标全国卷改编)如图,平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度,两极板与一直流电源相连。

若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器,则在此过程中,该粒子( )
A.所受重力与电场力平衡
B.电势能逐渐减少
C.动能逐渐增加
D.做匀变速直线运动
9.(2018·泉州模拟)平行板间加如图所示周期性变化的电压,重力不计的带电粒子静止在平行板中央,从t=时刻开始将其释放,运动过程无碰板情况,则能定性描述粒子运动的速度图像的是( )
10.如图所示,光滑绝缘斜面的底端固定着一个带正
电的小物块P,将另一个带电小物块Q在斜面的某位
置由静止释放,它将沿斜面向上运动。

设斜面足够长,
则在Q向上运动过程中
( ) A.物块Q的动能一直增大
B.物块Q的电势能一直增大
C.物块P、Q的重力势能和电势能之和一直增大
D.物块Q的机械能一直增大
11.如图所示,在绝缘的斜面上方,存在着匀强电场,电
场方向平行于斜面向上,斜面上的带电金属块在平行于
斜面的力F作用下沿斜面移动。

已知金属块在移动的过
程中,力F做功32J,金属块克服电场力做功8J,金属块
克服摩擦力做功16J,重力势能增加18J,则在此过程中金属块的( )
A.动能减少10J
B.电势能增加24J
C.机械能减少24J
D.内能增加10J
12.某空间内有高度为d、宽度足够宽、方向水平向左的匀强电场。

当在该空间内建立如图所示的坐标系后,在x轴上的P点沿y轴正方向连续射入质量和电荷量均相同、且带电性质也相同的带电粒子(粒子重力不计),由于粒子的入射速率v(v>0)不同,有的粒子将在电场中直接通过y轴,有的将穿出电场后再通过y轴。

设粒子通过y轴时,离坐标原点的距离为h,从P到y轴所需的时间为t0,则( )
A.由题中条件可以判断出粒子的带电性质
B.对h≤d的粒子,h越大,t0越大
C.对h≤d的粒子,在时间t0内,电场力对粒子做的功不相等
D.对h≥d的粒子,h越大的粒子,电场力对粒子做的功越大
二、计算题(本大题共2小题,共28分。

要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
13.(14分)如图所示,绝缘光滑轨道AB部分为倾角为30°的斜面,AC 部分为竖直平面内半径为R的圆轨道,斜面与圆轨道相切。

整个装置处于场强为E、方向水平向右的匀强电场中。

现有一个质量为m的小球,带正电荷量为q=,要使小球能安全通过圆轨道,在O点的初速度应为多大?
14.(14分)如图甲所示,边长为L的正方形区域ABCD内有竖直向下的匀强电场,电场强度为E,与区域边界BC相距L处竖直放置足够大的荧光屏,荧光屏与AB延长线交于O点。

现有一质量为m,电荷量为+q 的粒子从A点沿AB方向以一定的初速度进入电场,恰好从BC边的中点P飞出,不计粒子重力。

(1)求粒子进入电场前的初速度的大小。

(2)其他条件不变,增大电场强度使粒子恰好能从CD边的中点Q飞出,求粒子从Q点飞出时的动能。

(3)现将电场分成AEFD和EBCF相同的两部分,并将EBCF向右平移一段距离x(x≤L),如图乙所示。

设粒子打在荧光屏上位置与O点相距y,请求出y与x的关系。

答案解析
1.【解析】选C。

M和N都不带电,是指这两个物体都呈电中性,没有“净电荷”(没有中和完的电荷),也就是没有得失电子。

但内部仍有相等数量的正电荷(质子数)和负电荷(电子数),故A错误。

M和N摩擦后M带正电荷,说明M失去电子,电子从M转移到N,故B错误。

根据电荷守恒定律,M和N这个与外界没有电荷交换的系统原来电荷的代数和为0,摩擦后电荷量仍应为0,故C正确。

电子带电荷量为-1.6×10-19C,摩擦后M带正电荷1.6×10-10C,由于M带电荷量应是电子电荷量的整数倍,所以M失去109个电子,故D错误。

2.【解析】选 D.电势是相对量,其大小与零势点的选取有关,沿同一电场线上的各点电势逐渐降低,故A、B、C均错误;负电荷受电场力方向与电场线方向相反,故沿电场线移动负电荷时电场力做负功,电势能增加,D正确。

3.【解析】选D。

C、D两点的场强大小相同,方向不同,在空间中,C、
D两点都在+q、-q两个点电荷连线的中垂线上,即在同一个等势面上,电势相同,故选D。

4.【解析】选B。

由于电场线方向无法确定,故A、B等势面电势高低无法判断,A错。

由功能关系知,由于a、c两小球初末位置相同,故电场力做功相同,则速度相同,B正确。

在任一时刻,速度大小和方向可能不同,则小球动能和电势能可能都不相等,C、D错误。

5.【解析】选C。

滑动变阻器的滑片C上移,电容器两板间电压U增大,由Q=CU可知,电容器带电量Q增大,而电子穿过板间的时间t=,与板间电压无关,故时间t不变,C正确。

6.【解析】选A。

由电荷运动轨迹可判断电荷受电场力方向向左,所以由a→b电场力做负功,电势能增加,因电荷电性未知,无法判断电场的方向与电势的高低,故A正确,B、C均错误。

电荷在匀强电场中做匀变速运动,在相同时间内速度的变化量相同,故D错误。

【变式备选】(2018〃九江模拟)在点电荷Q的电场中,一个带正电的粒子的运动轨迹如图中实线所示。

a、b两圆为两个等势面,则下列判断中正确的是( )
A.Q可能为正电荷,也可能为负电荷
B.粒子运动中,电场力先做负功后做正功
C.粒子经过两等势面的动能E ka<E kb
D.粒子在两等势面上的电势能E pa>E pb
【解析】选B。

由于粒子带正电,由题图轨迹可知点电荷Q必带正电,故A错。

在运动过程中电场力先做负功后做正功,故B对。

由b到a 的过程中电场力做正功,电势能减小,动能增大,故C、D错。

7.【解析】选B。

由C=知,S和d不变,插入电介质时,εr增大,电容增大,由C=可知:Q不变时,C增大,则两板间的电势差U一定减小,故选B。

8.【解题指南】解答本题应把握以下两点:
(1)由直线运动的条件分析带电粒子的受力情况,并确定运动的性质。

(2)由动能定理分析能量的变化情况。

【解析】选D。

分析带电粒子的受力情况,画出其受力图如图所示。

可以看出其合力方向与其速度方向相反。

所以,带电粒子在电场中做匀减速运动。

电场力做负功,重力不做功,动能减少,电势能增加,故选项A、B、C错误,选项D正确。

9.【解析】选A。

粒子从时刻在电场中做匀加速直线运动,在T时刻电场反向,粒子做匀减速直线运动,在T时刻速度减为零,以后循环此过程,故本题只有选项A正确。

10.【解析】选D。

由F库-mgsinθ=ma可知,物块沿斜面的加速度先向上逐渐减小,再沿斜面向下,逐渐增大,其速度先增大后减小,故物块Q 的动能先增大再减小,A错误;因电场力始终做正功,故电势能一直减小,物块Q的机械能一直增大,B错误,D正确;因只有电场力、重力做功,物块的电势能、重力势能、动能之和守恒,又知动能先增大后减小,故重力势能和电势能之和先减小后增大,C错误。

【总结提升】电场中功能关系的应用
(1)若只有电场力做功,电荷的电势能与动能相互转化,两者之和守恒。

(2)若只有电场力和重力做功,电荷的电势能、重力势能与动能相互转化,其总和守恒。

(3)电场力做功与电荷电势能的变化相对应,电场力做正功,电势能减少,电场力做负功,电势能增加。

(4)合外力对电荷所做的总功等于电荷动能的增量。

11.【解析】选A。

由动能定理可知ΔE k=32J-8J-16 J-18 J=-10 J,A 正确;克服电场力做功为8 J,则电势能增加8 J,B错误;机械能的改变量等于除重力以外的其他力所做的总功,故应为ΔE=32J-8 J-16 J=8 J,C错误;物体内能的增加量等于克服摩擦力所做的功,D错误。

12.【解析】选A。

因粒子重力不计,粒子沿竖直方向做匀速直线运动,沿水平方向,在电场中向左偏转,说明粒子带正电,A正确。

对h≤d的粒子,由x P=t2可知,粒子射入电场后到y轴的时间t0均相同,电场力做功W电=Eq〃x P也相同,故B、C均错误;对h≥d的粒子,h越大的粒
子,其初速度越大,在电场区域偏转的位移越小,电场力做功也越小,故D错误。

13.【解析】小球先在斜面上运动,受重力、电场力、支持力,然后在圆轨道上运动,受重力、电场力、轨道作用力,如图所示,类比重力场,将电场力与重力的合力视为等效重力mg',大小为
mg'==(4分)
tanθ==,得θ=30°
(2分)
等效重力的方向与斜面垂直指向右下方,小球在斜面上匀速运动,因要使小球能安全通过圆轨道,在圆轨道的等效“最高点”(D点)满足等效重力刚好提供向心力,即有:mg'=,
(2分)
因θ=30°与斜面的倾角相等,由几何关系可知AD=2R
(2分)
令小球以最小初速度v0运动,由动能定理知:
-mg'2R=m-m
(2分)
解得v0=,因此要使小球安全通过圆轨道,初速度应为v≥。

(2分)
答案:大于等于
【总结提升】等效法的应用
当我们研究某一新问题时,如果它和某一学过的问题类似,就可以利用等效和类比的方法进行分析。

用等效法解本题的关键在于正确得出等效重力场,然后再利用对比正常重力场下小球做圆周运动的规律解题。

14.【解题指南】解答本题时应把握以下三点:
(1)明确粒子的电性和电场的分布情况;
(2)电场力做功引起粒子动能的变化;
(3)粒子射出电场时沿出射方向做匀速直线运动。

【解析】(1)粒子在电场内做类平抛运动,水平方向:L=v0t,竖直方向:=××t2,得v0=
(3分)
(2)其他条件不变,增大电场强度,从CD边中点Q飞出与从BC边中点P飞出相比,水平位移减半,竖直位移加倍,根据类平抛运动知识y=at2,x=v0t,则加速度为原来的8倍,电场强度为原来的8倍,电场力做功为W1=8EqL (2分)
粒子从CD边中点Q飞出时的动能
E k1=m+W1=EqL
(2分)
(3)将EBCF向右平移一段距离x,粒子在电场中的类平抛运动分成两部分,在无电场区域做匀速直线运动,轨迹如图所示,
tanθ1==(v y为粒子离开电场AEFD时竖直方向的速度) (1分)
y 1=xtanθ1=
(2分)
tanθ2==1(v y'为粒子离开电场EBCF时竖直方向的速度) (1分)
y2=(L-x)tanθ2=L-x
(2分)
y=y1+y2+=L-x
(1分)
答案:(1)(2)EqL (3)y=L-x。