高中物理选修31第1章章末综合检测高中物理练习试题

1高中物理选修3-1章末检测(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题4分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对的得4分，选错或不答的得0分)1.冬天当我们脱毛线衫时，静电经常会跟你开个小玩笑．下列一些相关的说法中正确的是()A．在脱衣过程中，内外衣间摩擦起电，内衣和外衣所带的电荷是同种电荷B．在脱衣过程中，有时会听到“啪”的声音，这是由于内外衣服上电荷放电引起的C．如果内外两件衣服可看做电容器的两极，并且在将外衣脱下的某个过程中两衣间电量一定，随着两衣间距离的增大，两衣间电容变小，则两衣间的电势差也将变小D．脱衣时如果人体带上了电，当手触摸金属门把时，一定会有电流通过金属门把流入大地，从而造成对人体轻微的电击解析：选B.摩擦起电使相互摩擦的两个物体带上等量异种电荷，A错．若将内外衣视为电容器，可以认为摩擦起电后电荷量不变，当距离增大的过程中，电场力对电荷做负功，根据功能关系得：电荷的电势能增大，选项C错误．当人脱衣服时如果人体带上电，与金属门接近时会使空气电离而放电，所以选项D不正确．正确选项为B.2.两个分别带有电荷量－Q和＋3Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F.两小球相互接触后将其固定距离变为r2，则两球间库仑力的大小为()A.112FB.34FC.43FD．12F解析：选C.两带电金属球接触后，它们的电荷量先中和后均分，由库仑定律得F＝k3Q2r2，F′＝kQ2r22＝k4Q2r2，联立得F′＝43F，故C正确．3.(2011·高考天津卷)板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间场强为E1.现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为12d，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间场强为E2，下列说法正确的是()A．U2＝U1，E2＝E1B．U2＝2U1，E2＝4E1C．U2＝U1，E2＝2E1D．U2＝2U1，E2＝2E1解析：选C.U1＝QC，E1＝U1d.当板间距变为12d时，由C＝εrS4πkd可知电容变为2C，而带电荷量也变为2Q，故U2＝2Q2C＝U1，E2＝U212d＝2U1d＝2E1，故C选项正确．4.(2012·广东实验中学高二月考)2图1－6如图1－6所示，在等量的异种点电荷形成的电场中，有A、B、C三点，A点为两点电荷连线的中点，B点为连线上距A点距离为d的一点，C点为连线中垂线距A点距离也为d的一点，则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较，正确的是()A．EA＝ECEB；φA＝φCφBB．EBEAEC；φA＝φCφBC．EAEB，EAEC；φAφB，φAφCD．因为零电势点未规定，所以无法判断电势的高低解析：选B.电场线分布如图所示，电场线在B处最密集，在C处最稀疏，故EBEAEC，中垂线为等势线，φA＝φC；沿电场线方向电势降低，φAφB.综上所述，选项B正确．5.图1－7(2012·华南师大附中高二检测)如图1－7所示，在真空中离子P1、P2以相同速度从O点垂直场强方向射入匀强电场，经电场偏转后打在极板B上的C、D两点．已知P1电荷量为P2电荷量的3倍．GC＝CD，则P1、P2离子的质量之比为()A．3∶4B．4∶3C．2∶3D．3∶2解析：选A.y＝12at2＝12·qUmd·x2v20，所以m＝qUx22ydv20，m∝qx2，所以m1∶m2＝(q1x21)∶(q2x22)＝3∶4.二、双项选择题(本题共7小题，每小题5分，共35分．在每小题给出的四个选项中，有两个选项符合题目要求，全部选对的得5分，只选1个且正确的得3分，有选错或不答的得0分)6.3图1－8(2012·上海吴淞中学高二期中)如图1－8所示，在点电荷＋Q的电场中，虚线为等势面，甲、乙两粒子的运动轨迹分别为acb、adb曲线，两粒子在a点时具有相同的动能，重力不计．则()A．甲、乙两粒子带异种电荷B．两粒子经过b点时具有相同的动能C．甲粒子经过c点时的动能等于乙粒子经过d点时的动能D．设无穷远处电势为零，甲粒子经过c点时的电势能大于乙粒子经过d点时的电势能解析：选AB.甲粒子受引力作用，为负电荷，乙粒子受斥力作用，为正电荷，A项对．粒子从a点到b点，电场力不做功，动能相等，故B项对．甲粒子从a点到c点，电场力做正功，动能增加；乙粒子从a点到d点，电场力做负功，动能减小，故C项错．在正电荷的电场中，电势大于零，正检验电荷的电势能大，故D项错．7.(2011·高考广东卷)如图1－9为静电除尘器除尘机理的示意图．尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的．下列表述正确的是()图1－9A．到达集尘极的尘埃带正电荷B．电场方向由集尘极指向放电极C．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同D．同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大解析：选BD.在放电极附近，电场线呈辐射形散开，且场强非常强．电子在电场中加速，附着在尘埃上向集尘极移动，故迁移到集尘极的尘埃带负电，A错误．负电荷向集尘极移动，电场方向从集尘极指向放电极，其受电场力的方向与场强方向相反，故B正确C错误．由F电＝qE可知，同一位置E一定，q越大，电场力越大，故D正确．8.图1－10(2011·高考山东卷)如图1－10所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中4垂线，a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线，且a和c关于MN对称、b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上．以下判断正确的是()A．b点场强大于d点场强B．b点场强小于d点场强C．a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差D．试探电荷＋q在a点的电势能小于在c点的电势能解析：选BC.在图中画出等量异种点电荷产生的电场的电场线分布情况，由电场线的疏密表示场强大小可知EdEb.故选项A错误，选项B正确．a、c两点关于MN对称，故Uab＝Ubc，选项C正确．沿电场线方向电势降低，所以φaφc，由Ep＝qφ可知EpaEpc，故选项D错误．9.图1－11AB和CD为圆上两条相互垂直的直径，圆心为O.将电量分别为＋q和－q的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB对称且距离等于圆的半径，如图1－11所示．要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷Q，则该点电荷()A．应放在A点，Q＝2qB．应放在B点，Q＝－2qC．应放在C点，Q＝－qD．应放在D点，Q＝q解析：选CD.先将＋q、－q在O点产生的场强合成，因为＋q、－q与O点构成等边三角形，可求出合场强E0方向水平向右，大小E0＝E1＝E2，如图所示．欲使圆心O处的电场强度为零，所放置的点电荷Q在O点产生的场强方向必须水平向左，且大小也为E0.若在A点和B点放置点电荷Q，则它产生的场强只能沿竖直方向，达不到目的．若在C点放置点电荷Q，则必为负电荷，且Q＝－q，选项C对．若在D点放置点电荷Q，则必为正电荷，且Q＝q，选项D对．10.图1－12MN是一负电荷产生的电场中的一条电场线，一个带正电的粒子(不计重力)从a到b穿越这条电场线的轨迹，如图1－12中虚线所示，下列说法正确的是()5A．负电荷一定位于M左侧B．带电粒子在a点加速度大于b点加速度C．带电粒子在a点电势能大于b点电势能D．带电粒子在a点的动能大于b点的动能解析：选AC.设MN与ab交点为P，由轨迹弯曲方向可知，粒子在P点的受力FP方向由N→M，带电粒子为正电荷，所以场强方向为N→M，A对；由负电荷场强特点可知，aaab，B错；a→b，Wab0，电势能减少，动能增加，C对，D错．11.(2012·佛山罗村中学高二检测)如图1－13所示，P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在哪种情况中，放在绝缘板上的小纸屑S不会被P吸引()图1－13解析：选AC.金属壳能屏蔽外部电荷产生的电场，所以A项中的纸屑S不被P吸引，D中的纸屑可被P吸引；B中的P电荷可在金属壳外感应电荷而吸引纸屑，C中的P电荷在金属壳外感应的电荷被导入大地而不能吸引纸屑，故选A、C.12.图1－14如图1－14所示，绝缘光滑半圆轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E，在与环心等高处放有一质量为m，电荷量为＋q的小球，由静止开始沿轨道运动，下列说法正确的是()A．小球在运动过程中机械能守恒B．小球经过最低点时速度最大C．小球经过环的最低点时对轨道压力为3(mg＋qE)D．小球经过环的最低点时对轨道压力为3(mg－qE)解析：选BC.小球运动过程中电场力做功，机械能不守恒，A错；小球运动到最低点的过程中，电场力、重力做正功，动能增大，经最低点后，电场力、重力做负功，动能减小，故最低点动能最大，速度最大，故B对；由动能定理得：qER＋mgR＝12mv2，由牛顿第二定律得：FN－mg－qE＝mv2/R，联立解得FN＝3(mg＋qE)，故C对D错．三、计算题(本题共4小题，共45分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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)图1－1513.(8分)如图1－15所示，在水平向右的匀强电场中的A点，有一个质量为m、带电荷量为－q的油滴以速度v竖直向上运动．已知当油滴经过最高点B时，速度大小也为v.求：场强6E的大小及A、B两点间的电势差．解析：根据分运动与合运动的等时性以及匀变速直线运动平均速度公式有：h＝vt2，x＝vt2，故h＝x.由动能定理得：qEx－mgh＝0，即E＝mgq，再由动能定理得：qUAB－mgh＝0，mgh＝12mv2，所以UAB＝mv22q.答案：见解析14.(10分)图1－16一条长3L的线穿着两个完全相同的小金属环A和B，质量均为m，将线的两端都系于同一点O，如图1－16所示，当两金属环带电后，由于两环间的静电斥力使丝线构成一个等边三角形，此时两环处于同一水平线上，如果不计环与线的摩擦，两环各带多少电量？(静电力常量为k)解析：线并没有拴住小金属环，故三段线的拉力均相等，设拉力为FT，对环A受力分析如图．竖直方向有FT·sin60°＝mg水平方向有F＝FT＋FTcos60°由库仑定律F＝kQ2L2联立解得Q＝L3mgk.答案：均带L3mgk15.(12分)7图1－17如图1－17所示，长L＝0.4m的两平行金属板A、B竖直放置，相距d＝0.02m，两板间接入恒定电压为182V，B板接正极，一电子质量m＝9.1×10－31kg，电荷量e＝1.6×10－19C，以v0＝4×107m/s的速度紧靠A板向上射入电场中，不计电子的重力．问电子能否射出电场？若能，计算在电场中的偏转距离；若不能，在保持电压不变的情况下，B板至少平移多少，电子才能射出电场？解析：设电子能射出极板，则t＝Lv0＝0.44×107s＝10－8s，水平方向加速度a＝Uqmd代入数据得a＝1.6×1015m/s2y＝12at2代入数值得：y＝0.08md.故不能射出．若恰能射出，则B板需向右移动，板间距变为d′，则d′＝12·qUmd′t2，d′＝tqU2m＝10－8×1.6×10－19×1822×9.1×10－31m＝0.04mΔd＝d′－d＝0.02m.答案：见解析16.(15分)图1－18(2012·浙江绍兴一中高二期中)如图1－18所示，一带电量为＋q、质量为m的小球，从距地面高2h处以一定的初速度水平抛出，在距抛出点水平距离为s处有根管口比小球大的竖直细管，细管的上口距地面高为h，为了使小球能无碰撞地落进管口通过管子，可在管子上方整个区域内加一水平向左的匀强电场，求：(1)小球的初速度；(2)应加电场的场强；(3)小球落地时的动能．解析：(1)由题意知，小球落到管口时的水平速度为零，设运动时间为t，则竖直方向有h＝12gt2，水平方向有s＝v02t，联立解得v0＝s2gh.(2)电场力做的功等于小球的动能变化，有qE·s＝12mv20，解得E＝mgshq.(3)小球落地时只具有竖直方向的速度，动能Ek＝mg·2h＝2mgh.答案：(1)s2gh(2