1、当前第 页共 10 页12004 2005 学 年 度 上 学 期高 中 学 生 学 科 素 质 训 练高三物理同步测试（9）第九单元：电场本试卷分第卷（选择题）和第卷（非选择题）两部分。共 150 分考试用时 120 分钟第卷（选择题共 40 分）一、本题共十小题；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，选不全的得 2 分，有选错或不答的得 0 分。1设电子在运动过程中只受电场力作用，则在下列哪个电场中，只要给电子一个适当的初速度它就能自始至终沿一条电场线运动；而给电子一个适当的初速度它就能始终沿某个等势
2、面运动 （ ）A匀强电场 B正点电荷产生的电场 C负点电荷产生的电场 D以上都不可能2如图，把一带正电的小球 a 放在光滑绝缘面上，欲使球 a 能静止在斜面上，需在 MN 间放一带电小球 b，则 b 应（ ）A带负电，放在 A 点B带正电，放在 B 点C带负电，放在 C 点D带正电，放在 C 点3某研究性学习小组学习电学知识后进行对电工穿的高压作业服进行研究，发现高压作业服是用铜丝编织的，下列各同学的理由正确的是 （ ）A甲认为铜丝编织的衣服不易拉破，所以用铜丝编织B乙认为电工被铜丝编织的衣服所包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用C 丙 认 为 电 工 被 铜 丝 编 织 的 衣 服 所
3、 包 裹 ， 使 体 内 电 场 强 度 保 持 为 零 ， 对 人 体 起 保 护 作 用D丁认为铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用4A、B 两个小球带同种电荷，放在光滑的绝缘水平面上，A 的质量为 m，B 的质量为2m，它们相距为 d，同时由静止释放，在它们距离到 2d 时，A 的加速度为 a，速度为v，则（ ）A此时 B 的加速度为 a/4 B此过程中电势能减小 5mv2/8C此过程中电势能减小 mv2/4 D此时 B 的速度为 v/2当前第 页共 10 页25如图所示，L 为竖直、固定的光滑绝缘杆，杆上 O 点套有一质量为 m、带电量为q 的小环，在杆的左侧固定一电荷量为+
4、Q的点电荷，杆上 a、b 两点到+Q 的距离相等，Oa 之间距离为h1，ab 之间距离为 h2，使小环从图示位置的 O 点由静止释放后，通过 a 的速率为 。则下列说法正确的是（ ）13gA小环通过 b 点的速率为 )23(1hB小环从 O 到 b，电场力做的功可能为零C小环在 Oa 之间的速度是先增大后减小D小环在 ab 之间的速度是先减小后增大6如图所示，长为 L，倾角为 的光滑绝缘斜面处于电场中，一带电量为 +q，质量为 m的小球，以初速度 v0 由斜面底端的 A 点开始沿斜面上滑，到达斜面顶端的速度仍为v0，则（ ）AA、B 两点的电势差一定为 mgLsin /qB小球在 B 点的电势
5、能一定大于小球在 A 点的电势能C若电场是匀强电场，则该电场的场强的最大值一定是mg/qD若该电场是斜面中点正上方某点的点电荷 Q 产生的，则Q 一定是正电荷7一根放在水平面内的光滑玻璃管绝缘性很好，内部有两个完全相同的弹簧金属小球 A和 B，带电量分别为 9Q 和 Q，两球从图示的位置由静止释放，那么两球再次经过图中的原静止位置时，A 球的瞬时加速度为释放时的（ ）A16/9 倍 B9/16 倍C1 倍 D 3/20 倍8如图所示，虚线 a、b、c 代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即Uab=Ubc，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨
6、迹上的两点，据此可知（ ）A三个等势面中，a 的电势最高B带电质点通过 P 点时的电势能较 Q 点大C带电质点通过 P 点时的动能较 Q 点大D带电质点通过 P 点时的加速度较 Q 点大9如图所示，水平放置的平行金属板 a、b 分别与电源的两极相连，带电液滴 P 在金属板a、b 间保持静止，现设法使 P 固定，再使两金属板 a、b 分别绕中心点 O、O /垂直于纸面的轴顺时针转相同的小角度 ，然后释放 P，则 P 在电场内将做（ ）A匀速直线运动 B水平向右的匀加速直线运动 C斜向右下方的匀加速直线运动 当前第 页共 10 页3D曲线运动10A、B 两点各放有电量为+Q 和+ 2Q 的点电荷，
7、A、 B、C、D 四点在同一直线上，且ACCDDB。将一正电荷从 C 点沿直线移到 D 点，则（ ）A电场力一直做正功 B电场力先做正功再做负功C电场力一直做负功 D电场力先做负功再做正功第卷（非选择题 共 110 分）二、本题共三小题，21 分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作图11 （5 分）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为 EG= 。 （万有引力恒量用 G 表示）12 （12 分）在用模拟法描绘静电场等势线的实验中， （1）某同学发现描绘的
8、等势线发生畸变，则产生误差的可能原因是 （ ）A电流表的灵敏度不高 B电极与导电纸接触不良C导电纸涂层不均匀 D有一个电极靠近导电纸边缘（2）某同学进行了实验探究，做了以下的实验：把两条长条形电极紧压在导电纸上（导电纸铺在平木板上） ，并分别接在低压恒定直流电源两极，现取一金属环，将圆环放在两电极中间的导电纸上，再在灵敏电流计正、负接线柱上分别接两探针和（电源从灵敏电流计正接线柱流入时，指针右偏）作如下测试如图：a当两探针和与金属环内导电纸上任意两点接触时，电流表指针将 。 （填右偏、左偏或指零）b当两探针和与金属环上任意两点接触时，电流表指针将 。 （填右偏、左偏或指零）c当两探针和分别与环
9、上、环内导电纸接触时，电流表指针将 。 （填右偏、左偏或指零）d当两探针和分别与环上、导电纸上 a 点接触时，电流表指针将 。 （填右偏、左偏或指零）13 （4 分）一兴趣实验小组在学习完本章后进行用感应起电机给电容器充电的研究性学习实验，实验时将电容器两极板和一个静电计相连，然后给电容器充电，充电时间越长，发现静电计指针偏角越大，这说明电容器带电量越大时，它两极板间的电势差就 。为了定量地研究电容器所带电量和两极电势差之间的关系，该小组用一个能够给电路提供 5mA 稳恒电流的电源给一个电容器充电，用秒表记录充电时间，充电后用伏特表测电容器两极间的电势差，测出实验数据如下表，由此可知实验中所用
10、电容器的电容为 F（保留两位有效数字）充电时间(s) 4 8 12 16 20 24当前第 页共 10 页4两极板间电压(V) 4.26 8.51 12.77 17.02 21.88 25.53三、本题共七小题，89 分。解答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。14 （12 分）在与 x 轴平行的匀强电场中，一带电量为 1.0104 C，质量为 2.5103 kg的物体在光滑水平面上沿着 x 轴方向做直线运动，其位移与时间的关系是x=0.16t0.02t 2，式中 x 以米为单位， t 以秒为单位。从开始运动到 5
11、s 末物体所经过的路程为多少？克服电场力做的功是多少？15 （12 分）一个带正电的微粒，从 A 点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线 AB 运动，如图，AB 与电场线夹角 =30，已知带电微粒的质量 m=1.0107 kg，电量q=1.01010 C，A 、B 相距 L=20cm。 （取 g=10m/s2，结果保留二位有效数字）求：（1）说明微粒在电场中运动的性质，要求说明理由。（2）电场强度的大小和方向？（3）要使微粒从 A 点运动到 B 点，微粒射入电场时的最小速度是多少？当前第 页共 10 页516 （13 分）已经证实，质子、中子都是由上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电为
12、，下夸克带电为 ，e 为电子所带电量的大小，如果质子是由三个夸克组23e13成的，且各个夸克之间的距离都为 , ,试计算质子内相邻两个夸克之l15.0m间的静电力（库仑力） 。17 （13 分）如图所示，两块长 3cm 的平行金属板 AB 相距 1cm，并与 300V 直流电源的两极相连接， ，如果在两板正中间有一电子（ BAm=91031 kg，e =1.610 19 C） ，沿着垂直于电场线方向以 2107m/s 的速度飞入，则（1）电子能否飞离平行金属板正对空间？（2）如果由 A 到 B 分布宽 1cm 的电子带通过此电场，能飞离电场的电子数占总数的百分之几？18 （13 分）如图所示，
13、在倾角为 37的斜面两端，垂直于斜面方向固定两个弹性板，两板相距 2m，质量为 10g，带电量为 1107 C 的物体与斜面间的动摩擦因数为 0.2，物当前第 页共 10 页6体从斜面中点以大小为 10m/s 的速度沿斜面开始运动。若物体与弹性板碰撞过程中机械能不损失，电量也不变，匀强电场（方向与斜面平行）的场强 E=2106N/C，求物体在斜面上运动的总路程。 （g 取 10/s2）19 （13 分）带有等量异种电荷的两个平行金属板 A 和 B 水平放置，相距为 d（d 远小于板的长和宽） ，一个带正电的油滴 M 悬浮在两板的正中央，处于平衡，油滴的质量为m，带电量为 q，如图，在油滴的正上
14、方距 A 板 d 处有一个质量也为 m 的带电油滴N，油滴 N 由静止释放后，可以穿过 A 板上的小孔，进入两金属板间与油滴 M 相碰，并立即结合成一个大油滴。整个装置处于真空环境中，若不计油滴之间的库仑力和万有引力以及金属板本身的厚度，要使油滴 N 能与 M 相碰，且结合成的大油滴又不至于当前第 页共 10 页7与金属板 B 相碰。求（1）两个金属板 A、 B 间的电压是多少？哪板电势较高？（2）油滴 N 带何种电荷，电量可能是多少？20 （13 分）如图所示，在 的空间中，存在沿 轴方向的匀强电场 ；在 的空0xxE0x间中，存在沿 轴负方向的匀强电场，场强大小也为 。一电子 在 处的),
15、(medP 点以沿 轴正方向的初速度 v0 开始运动，不计电子重力。求：y（1）电子的 方向分运动的周期。x（2）电子运动的轨迹与 y 轴的各个交点中，任意两个交点的距离。当前第 页共 10 页8参考答案1 2 3 4 5 6 7 8 9 10B C C D A A A BD B B3C 分析：铜丝编织的衣服起到静电屏蔽的作用，人体相当于一个等势体。6A 本题电场只有最小值，没有最大值。7A 两球相碰，电荷中和后平分。11答案：E G=GM/r212答案：（1）CD（2）a.指零 b.指零 c.指零 d.左偏13答案：大 4.710314解：位移与时间的关系式 x=0.16t0.02t 2，当
16、 t=4s 时，x 正向最大为 xm=0.32m 当 t=5s 时，x=0.3m所以路程为 s=0.32+(0.320.3)=0.34m由位移与时间的关系式可得 v0=0.16m/s，a=0.04m/s 2，所以 t=5s 时，v t=v0+at=0.04m/s由动能定理得，W 电 =E k=m(v02v t2)/2=3105J。15解：（1）微粒只在重力和电场力作用下沿 AB 方向运动，在垂直于 AB 方向上的重力和电场力必等大反向，可知电场力的方向水平向左，如图所示，微粒所受合力的方向由 B 指向 A，与初速度 vA 方向相反，微粒做匀减速运动。（2）在垂直于 AB 方向上，有 qEsin
17、 mgcos =0所以电场强度 E=1.7104N/C 电场强度的方向水平向左（3）微粒由 A 运动到 B 时的速度 vB=0 时，微粒进入电场时的速度最小，由动能定理得，mgLsin +qELcos =mvA2/2 代入数据，解得 vA=2.8m/s16解：质子带电为+e，所以它是由 2 个上夸克和 1 个下夸克组成的.按题意，三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处.这时上夸克与上夸克之间的静电力应为当前第 页共 10 页922943leklekFm代入数值，得 =46N，为斥力。mF上夸克与下夸克之间的静电力为 22931leklekFnd代入数值，得 =23N，为引力。nd17解：（1）当
18、电子从正中间沿着垂直于电场线方向以 2107m/s 的速度飞入时，若能飞出电场，则电子在电场中的运动时间为 0vlt在沿 AB 方向上，电子受电场力的作用，在 AB 方向上的位移为 ，其中21atymdeUEFaAB联立求解，得 y=0.6cm，而 cm，所以 ，故粒子不能飞出电场。5.022dy（2）从（1）的求解可知，与 B 板相距为 y 的电子带是不能飞出电场的，而能飞出电场的电子带宽度为 cm，所以能飞出电场的电子数占总电子数的4.61dx百分 比为 00n18解： NmgFfN.37cosmgsin37=0.06N Eq=0.2N f+ mgsin37Eq故最后应停在紧靠上边弹性板处
19、，由动能定理得：解得：S=40m210sin2vfSLEq19解：（1）油滴 M 带正电，在两金属板之间处于平衡，有 mg=qU/d，则 B 板电势较高，电势差 U=mgd/q。（2）油滴 N 与 M 相碰后，要不落到 B 板上，油滴 N 带正电。设油滴 N 带电量为 Q，油滴 N 与 M 碰前的速度设为 v0，有 mv02/2=mg(d+d/2) QU/2油滴 N 能与 M 相碰，mv 02/2=mg(d+d/2) QU/2 0电量 Q3q 油滴 M 与 N 相碰后结合成大油滴，速度为 v，有mv0=(m+m)v v=v0/2= /2mUgd3此后，大油滴向下运动，不碰到 B 板，需有(2m
20、)v2/2(Q+q)U/2 2mg(d/2)代入 v 和 U 的值，解得 Q 5q/3，当前第 页共 10 页10油滴 N 所带电量可能是 3q Q 5q/3。20解：电子在电场中运动的受力情况及轨迹如图所示。在 的空间中，沿 y 轴正方向以 v0 的速度做匀速直线运 0x动，沿 轴负方向做匀加速直线运动，设加速度的大小为 ，a则 maeEF解得， 21td10tvOAeEmdt21eEdvOA20电子从 A 点进入 的空间后，沿 y 轴正方向仍做 v0 的匀速直线运动，沿 轴负方x x向做加速度大小仍为 的匀减速直线运动，到达 Q 点。根据运动的对称性得，电子在a轴方向速度减为零的时间 ，电子沿 y 轴正方向的位移 =x2ted1 ABeEmdvOA20电子到达 Q 点后，在电场力作用下，运动轨迹 QCP1 与 QAP 关于 QB 对称，而后的运动轨迹沿 y 轴正方向重复 PAQCP1，所以有：（1）电子的 方向分运动的周期xeEmdtT24（2）电子运动的轨迹与 y 轴的各个交点中，任意两个交点的距离 )3,21(20nevOAnCs
