辽宁省葫芦岛一中学年高二下课外拓展训练一.docx
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辽宁省葫芦岛一中学年高二下课外拓展训练一
辽宁省葫芦岛一中2017-2018学年高二下课外拓展训练
(一)物理试卷
一.选择题
1.如图所示,上、下两带电小球的质量均为m,所带电荷量分别q为和﹣q,两球间用绝缘细线连接,上球又用绝缘细线悬挂在天花板上,在两球所在空间有方向向左的匀强电场,电场强度为E,平衡时细线都被拉紧平衡时的可能位置是图中的哪一个( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】试题分析:
运用整体法研究上面绳子与竖直方向的夹角,再隔离负电荷研究,分析两电荷之间的绳子与竖直方向的夹角,即可作出判断.
2.关于电场强度,下列说法正确的是( )
A.以点电荷为球心,r为半径的球面上,各点的场强相同
B.正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大
C.在电场中某点放入试探电荷q,该点的电场强度为E=F/q,取走q后,该点的场强不为零
D.电荷所受到的电场力很大,即该点的电场强度很大
【答案】C
【解析】以点电荷为球心,r为半径的球面上,各点的场强大小相同,但是方向不同,选项A错误;正电荷周围的电场强度不一定比负电荷周围的电场强度大,要看电场线的疏密,选项B错误;在电场中某点放入试探电荷q,该点的电场强度为E=F/q,取走q后,该点的场强仍为E不变,选项C正确;根据E=F/q可知,电荷所受到的电场力很大,该点的电场强度不一定很大,选项D错误;故选C.
3.(多选题)所示是两个等量异种点电荷,周围有1、2、3、4、5、6各点,其中1、2之间距离与2、3之间距离相等,2、5之间距离与2、6之间距离相等.两条虚线互相垂直且平分,那么关于各点电场强度和电势的叙如图述正确的是( )
A.1、3两点电场强相同B.5、6两点电场强度相同
C.4、5两点电势相同D.1、3两点电势相同
【答案】ABC
【解析】试题分析:
本题根据等量异种电荷周围电场分布情况分析.在如图所示的电场中,等量异种电荷连线上的电场方向是相同的,由+Q指向-Q;两电荷连线上的电场强度大小关于2点对称,两电荷连线的中垂线是一条等势线.
1、2之间距离与2、3之间距离相等,由场强的矢量合成和对称性可知:
1、3两点电场强度相同,A错误;2、5之间距离与2、6之间距离相等,由场强的矢量合成得5、6两点电场强度相同,B正确;两个等量异种点电荷的中垂线是一条等势线,所以2、4、5、6的电势相等,C正确;顺着电场线的方向电势降低,则知1点的电势低于3点的电势,D错误.
4.电场强度的定义式为
,点电荷的场强公式为
,下列说法中正确的是( )
A.
中的场强E是电荷q产生的B.
中的场强E是电荷Q产生的
C.
中的F表示单位正电荷的受力D.
和
都只对点电荷适用
【答案】B
【解析】
中的q是试探电荷的电量,场强E与电荷q是无关的,选项A正确;
中的Q是场源电荷,即场强E是电荷Q产生的,选项B正确;
中的E表示单位正电荷的受力,选项C错误;
适应于所有电场,
都只对点电荷适用,选项D错误;故选AB.
5.(多选题)如图所示,在点电荷Q产生的电场中,实线MN是一条方向未标出的电场线,虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹.设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB,电势能分别为EpA、EpB.下列说法正确的是( )
A.电子一定从A向B运动
B.若aA>aB,则Q靠近M端且为正电荷
C.无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpA<EpB
D.B点电势可能高于A点电势
【答案】BC
【解析】电子在电场中做曲线运动,虚线AB是电子只在静电力作用下的运动轨迹,电场力沿电场线直线曲线的凹侧,电场的方向与电场力的方向相反,如图所示,由所知条件无法判断电子的运动方向,故A错误;若aA>aB,说明电子在M点受到的电场力较大,M点的电场强度较大,根据点电荷的电场分布可知,靠近M端为场源电荷的位置,应带正电,故B正确;无论Q为正电荷还是负电荷,一定有电势
,电子电势能
,电势能是标量,所以一定有EpA 点睛: 本题考查的知识点较多,应从曲线运动的特点和规律出发判断出电子的受力方向,再利用相关电场和带电粒子在电场中的运动规律解决问题。 6.带电量分别为2q和4q的两个点电荷,相距为r,相互作用力大小为F,现在把两个点电荷的电量各减少一半,距离减少为r/2,则两个点电荷间的相互作用力大小为( ) A.2FB.FC.F/2D.F/4 【答案】B 【解析】由库伦定律可得: 变化前: 变化后: ,所以: F′=F,故ACD错误,B正确. 故选: B. 点睛: 直接根据库仑力公式得出两次作用力的表达式,则可求得距离减小后的相互作用力,从而解出正确结果. 7.如图所示,实线是一簇未标明方向的匀强电场的电场线,虚线是一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点.若带电粒子在运动中只受电场力作用,则根据此图可以判断出 ①带电粒子所带电性 ②带电粒子在a、b两点的受力方向 ③带电粒子在a、b两点的速度何处较大 ④带电粒子在a、b两点的电势能何处较大 ⑤a、b两点哪点的电势较高 A.②③④B.①②⑤C.③④⑤D.①③⑤ 【答案】A 【解析】试题分析: 假定粒子由a到b运动;由图可知,粒子偏向右下方,则说明粒子在a、b两处所受的电场力向下,由于不知电场线方向,故无法判断粒子电性,故①错误,②正确;由图可知,粒子从a到b的过程中,电场力做正功,故说明粒子速度增大,故可知b处速度较大,故③正确;电场力做正功,则电势能减小,故b点电势能较小,但是不知道粒子的电性,故无法判断电势的高低,故④正确,⑤错误.故选A. 考点: 带电粒子在电场中的运动 【名师点睛】本题是电场中轨迹问题,关键要能根据轨迹弯曲方向判断出电场力的方向,掌握电场力做正功,电势能减小,判断电势能的大小。 8.某同学研究带电粒子在匀强电场中的运动,得到电子由a点运动到b点的运动轨迹如图所示,图中的平行实线可能是电场线,也可能是等势面,下列说法中正确的是( ) A.不论图中实线是电场线还是等势面,a点的电势都比b点低 B.不论图中实线是电场线还是等势面,a点的电场都比b点的大 C.如果图中实线是电场线,电子在a点的动能较小 D.如果图中实线是等势面,电子在a点的动能较小 【答案】C 【解析】试题分析: 如果图中实线是电场线,则根据做曲线运动过程中受到的合力指向轨迹内侧可得粒子受到的电场力方向向右,与粒子速度方向夹角为锐角,做正功,电势能减小,动能增大,即a点的电势都比b点高,a点的动能比b点的动能小, 如果图中实线是等势面,则根据等势面与电场线垂直,以及做曲线运动过程中受到的合力指向轨迹内侧可得粒子受到的电场力方向向下,与粒子速度方向夹角为钝角,做负功,电势能增大,动能减小,即a点的电势都比b点低,a点的动能比b点的动能大,从题中可得该电场是匀强电场,所以ab点的电场强度总是相等,故C正确; 考点: 考查了电场线,等势面,电场力做功 【名师点睛】由电子的轨迹弯曲方向判断电子所受的电场力方向,确定电场线的方向,判断电势高低.匀强电场中场强处处大小相等.根据电场力方向与电子速度方向的夹角,判断电场力对电子做正功还是负功,确定电子在a点与b点动能的大小 9.带箭头的线段表示电场线的分布情况.一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中AB所示.若不考虑其它力的影响,则下列判断中正确的是( ) A.粒子一定带正电 B.粒子一定负带电 C.若粒子是从B运动到A,则其速度减小 D.若粒子是从B运动到A,则其电势能增加 【答案】B 【解析】根据做曲线运动物体所受合外力指向曲线内侧可知与电场线的方向相反,所以不论粒子是从A运动到B,还是从B运动到A,粒子必带负电,故A错误,B正确;从B到A过程中电场力与速度方向成锐角,即做正功,动能增大,速度变大,电势能减小,故CD错误。 故选B。 10.如图所示,竖直放置的两个平行金属板间有匀强电场,在两板之间等高处有两个质量相同的带电小球(不计两带电小球之间的电场影响),P小球从紧靠左极板处由静止开始释放,Q小球从两极板正中央由静止开始释放,两小球沿直线运动都打到右极板上的同一点,则从开始释放到打到右极板的过程中( ) A.它们的运动时间的关系为tP>tQ B.它们的电荷量之比为qP: qQ=2: 1 C.它们的动能增量之比为△EkP: △EkQ=2: 1 D.它们的电势能减少量之比为△EP: △EQ=2: 1 【答案】B 【解析】试题分析: A、两小球在竖直方向都做自由落体运动,竖直分位移相等,由h= gt2,得到时间相等,故A错误; B、两球的水平分运动都是初速度为零的匀加速运动,根据牛顿第二定律,有qE=ma① 根据位移时间关系公式,有 x= at2② 由①②两式解得 x= t2 由于两球的水平分位移之比为2: 1,故电量之比为2: 1,故B正确; C、根据动能定理,有mgh+qEx=△Ek 由于h未知,故C错误; D、电场力做功等于电势能的减小量,故 △Ep减=qEx 由B选项分析可知,水平分位移之比为2: 1,电量之比也为2: 1,故电势能减小量之比为4: 1,故D错误; 故选B. 考点: 带电粒子在复合场中的运动、动能定理、能量转化与守恒定律 ............ 11.如图所示,真空中有两个点电荷Q1=+9.0×10﹣8C和Q2=﹣1.0×10﹣8C,分别固定在x坐标轴上,其中Q1位于x=0处,Q2位于x=6cm处.在x轴上( ) A.场强为0的点有两处 B.在x>6cm区域,电势沿x轴正方向降低 C.质子从x=1cm运动到x=5cm处,电势能升高 D.在0<x<6cm的区域,场强沿x轴正方向 【答案】D 【解析】某点的电场强度是正电荷Q1和负电荷Q2在该处产生的电场的叠加,是合场强。 根据点电荷的场强公式 ,所以要使电场强度为零,那么正电荷Q1和负电荷Q2在该处产生的场强必须大小相等、方向相反。 不会在Q1的左边,因为Q1的电荷量大于Q2,也不会在Q1Q2之间,因为它们电性相反,在中间的电场方向都向右。 所以,只能在Q2右边。 即在x坐标轴上电场强度为零的点只有一个。 故A错误;由选项A的分析可知,在x>6cm区域,有一点使得电场强度为0,则在x>6cm区域,电势沿x轴正方向先降低后增大,故B错误; x<6cm区域电场强度方向沿x正方向,质子从x=1cm运动到x=5cm处,电势能减小,故C错误;由上分析,可知,在0<x<6cm的区域,场强沿x轴正方向,故D正确。 故选D。 点睛: 空间中某一点的电场,是空间所有电荷产生的电场的叠加,场强是矢量,其合成遵守平行四边形定则. 12.(多选题)如图所示,在光滑绝缘水平面上,菱形ABCD边长为L,对角线BC长也为L,M为BC中点,O为三角形ABC的中心,现于B、C处各固定电量为+2Q的点电荷.下列说法正确的是( ) A.A处与D处的场强相同 B.若再在A处固定电量为﹣Q的点电荷,则O处的场强大小为 C.若点电荷﹣Q从A静止释放,则经过M时速度最大 D.若点电荷+Q从B右侧靠近B的某点静止释放,沿BC向右运动过程加速度先增大后减小 【答案】BC 【解析】AD两点处的电场强度大小相等,但方向相反,故场强不相同,故A错误;BC在O点形成的场强大小相等,方向如图所示;放在A点的负电荷产生的场强方向向上,则合场强为三个电荷形成场强的合场强,O是ABC的中心点,则由几何关系可知,BO=OC=AO= L; B点和C点形成的场强大小均为: ,由图可知,两分场强夹角为120°,所以两场强的合场强为 ;A点电荷在O点形成的场强大小为: ;故合场强大小为 ,故B正确;根据BC形成的电场线可知,AM段方向为由M到A,MD段由M到D,故由A释放后,电场力先做正功再做负功,因此到达M点时的速度最大,故C正确;若点电荷+Q从B右侧靠近B的某点静止释放,沿BC向右运动过程场强先减小后增大,故加速度先减小后增大,故D错误。 故选BC。 点睛: 本题考查带电粒子在等量异号电荷形成的电场中的运动情况,要注意掌握好常见电场的电场分布,明确电场的叠加原理,再结合电场力做功的规律进行分析求解. 二.计算题 13.把质量是2.010﹣3kg的带电小球B用细线悬挂起来,如图所示.若将带电荷量为4.010﹣8C的小球A靠近B,平衡时细线与竖直方向成45°角,A、B在同一水平面上,相距0.30m,试求: (1)A球受到的电场力多大? (2)B球所带电荷量为多少? 【答案】 (1)2.010﹣2N; (2)5.010﹣6C. 【解析】试题分析: (1)对B球受力分析如图所示,由几何关系知: F=mgtan45°=mg=2.0×10-2N, 由牛顿第三定律知FBA=FAB=2.0×10-2N. (2)又库仑定律 ,故 考点: 库仑定律;共点力作用下的平衡 14.如图所示,半径为R的光滑绝缘圆环固定在竖直平面内,直径AC(含A、C)下方有水平向右的匀强电场,一质量为m.带电量为 的中心有孔小球穿在圆环上,从A点静止释放,沿圆轨道运动,第一次通过最高点D时恰能与环无相互作用,重力加速度为g,求: (1)电场强度E的大小; (2)第n次通过轨道最高点D时,轨道对小球的作用力大小。 【答案】 (1) ; (2) ; 【解析】 (1)球第一次到D点时,重力恰好提供向心力,根据牛顿第二定律,有: mg=m ① 对从A释放到第一次到达D点过程根据动能定理列式,有: -mgR+qE•2R= mv12−0 ② 联立①②解得: (2)从A释放到第n次到达D点过程,根据动能定理,有: -mgR+n(qE•2R)= mvn2−0 ③ 在D点,重力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律,有: N+mg=m ④ 联立③④解得: N=3(n-1)mg
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