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        訓(xùn)練一 靜電場(chǎng)

        2016-04-17 07:18:25教學(xué)考試物理命題研究中心
        教學(xué)考試(高考物理) 2016年5期
        關(guān)鍵詞:方向

        《教學(xué)考試》物理命題研究中心

        訓(xùn)練一 靜電場(chǎng)

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        1.下列說法中,哪一項(xiàng)是正確的 ( )

        A.法拉第根據(jù)頭發(fā)屑在電場(chǎng)中的分布現(xiàn)象引入電場(chǎng)線描述電場(chǎng),是等效替換的方法

        B.美國物理學(xué)家密立根用扭秤實(shí)驗(yàn)最早測(cè)定了元電荷的電量值

        2.(2 0 1 5·浙江寧波二模)如圖所示,a、b為平行金屬板,靜電計(jì)的外殼接地,合上開關(guān)S后,靜電計(jì)的指針張開一個(gè)較小的角度,能使角度增大的辦法是 ( )

        A.使a、b板的距離增大一些

        B.使a、b板的正對(duì)面積減小一些

        C.?dāng)嚅_S,使a、b板的距離增大一些

        D.?dāng)嚅_S,使a、b板的正對(duì)面積增大一些

        3.(多選)(2016·內(nèi)蒙古鄂爾多斯第三中學(xué)第四次考試)如

        圖所示,空間中存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),一個(gè)質(zhì)量為m的帶電小球沿虛線做直線運(yùn)動(dòng),軌跡上A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為H,重力加速度為g,則小球從B到A的過程中( )

        A.電場(chǎng)力對(duì)小球做功-m gH

        B.小球的動(dòng)能保持不變

        C.小球的機(jī)械能增加m gH

        D.小球的重力勢(shì)能和電勢(shì)能的和增加m gH

        4.(多選)(2016·江蘇泰州高三一模)如圖甲所示,Q1、Q2

        是兩個(gè)固定的點(diǎn)電荷,一帶負(fù)電的試探電荷僅在電場(chǎng)力作用下以初速度v0沿兩點(diǎn)電荷連線的中垂線從a點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng),其v-t圖象如圖乙所示,下列說法正確的是( )

        A.兩點(diǎn)電荷一定都帶負(fù)電,但電量不一定相等

        B.兩點(diǎn)電荷一定都帶負(fù)電,且電量一定相等

        C.t1、t3兩時(shí)刻試探電荷在同一位置

        D.t2時(shí)刻試探電荷的電勢(shì)能最大

        5.(2016·上海奉賢期末調(diào)研)一根中點(diǎn)有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的輕質(zhì)桿長(zhǎng)為2l,兩端固定完全相同的質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球1和2,裝置放在如圖所示的關(guān)于豎直線對(duì)稱的電場(chǎng)中。開始時(shí)桿在水平位置靜止,現(xiàn)給小球1一個(gè)豎直向上的速度,讓小球1、2繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸各自轉(zhuǎn)動(dòng)到B、A位置,A、B間電勢(shì)差是U,小球1、2構(gòu)成的系統(tǒng)動(dòng)能減小量是 ( )

        A.一定小于U q

        B.一定等于2(U q+m g l)

        D.一定大于U q+m g l

        6.(多選)(2016·石家莊質(zhì)檢)如圖所示,在平面直角坐標(biāo)

        系中,有方向平行于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)電場(chǎng),坐標(biāo)系內(nèi)有A、B、C三點(diǎn),坐標(biāo)分別為(6c m,0)、(0c m)、(3c m,0)。O、A、B三點(diǎn)的電勢(shì)分別為0V、4V、2V?,F(xiàn)有一帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處以某一速度垂直電場(chǎng)方向射入,恰好通過B點(diǎn),不計(jì)粒子所受重力。下列說法正確的是( )

        A.C點(diǎn)的電勢(shì)為2V

        B.勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向與A B垂直斜向下

        D.粒子帶正電

        7.(2016·湖北黃岡市質(zhì)檢)將一帶電量為+Q的點(diǎn)電荷固定在空間中的某一位置處,有兩個(gè)質(zhì)量相等的帶電小球A、B分別在Q下方不同高度的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),且運(yùn)動(dòng)軌跡處在以Q為球心的同一球面上,如圖所示。若A、B所帶電量很少,兩者間的作用力忽略不計(jì),取無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,則下列說法中正確的是 ( )

        A.小球A、B所帶電荷量相等

        B.小球A、B運(yùn)動(dòng)軌跡上的各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同

        C.小球A、B運(yùn)動(dòng)軌跡上的各點(diǎn)電勢(shì)相等

        D.庫侖力剛好提供小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力

        8.(多選)(2016·山東青島一模)如圖所示是高壓電場(chǎng)干燥中藥技術(shù)基本原理圖,在大導(dǎo)體板MN上鋪一薄層中藥材,針狀電極O和平板電極MN之間加上高壓直流電源,其間產(chǎn)生強(qiáng)非勻強(qiáng)電場(chǎng)E;水分子是極性分子,可以看成棒狀帶電體,一端帶正電,另一端帶等量負(fù)電。水分子在電場(chǎng)力的作用下會(huì)加速從中藥材中分離出去,在鼓風(fēng)機(jī)的作用下飛離電場(chǎng)區(qū)域從而加速干燥。如圖所示虛線A B C D是某一水分子從A處由靜止開始的運(yùn)動(dòng)軌跡,則下列說法正確的是 ( )

        A.水分子在B點(diǎn)時(shí),帶正電一端受到的電場(chǎng)力與帶負(fù)電

        荷一端受到的電場(chǎng)力大小不相等

        B.水分子沿軌跡A B C D運(yùn)動(dòng)過程中電場(chǎng)力始終做正功

        C.水分子沿軌跡A B C D運(yùn)動(dòng)過程中電勢(shì)能先減少后

        增加

        D.如果把高壓直流電源的正負(fù)極反接,水分子從A處開

        始將向下運(yùn)動(dòng)

        9.(2016·重慶萬州第二高級(jí)中學(xué)月考)如圖甲所示,在y=0和y=3m之間有沿著x軸方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),MN為電場(chǎng)區(qū)域的上邊界,在x軸方向范圍足夠大。電場(chǎng)強(qiáng)度的變化如圖乙所示,取x軸正方向?yàn)殡妶?chǎng)正方向,現(xiàn)有一個(gè)帶正電的粒子,粒子的比荷為=1.0×1 0-2C/k g,在t=0時(shí)刻以速度v0=5×1 02m/s從O點(diǎn)沿y軸正方向進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域,不計(jì)粒子重力,求:

        (1)粒子通過電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間;

        (2)粒子離開電場(chǎng)時(shí)的位置坐標(biāo);

        (3)粒子剛通過電場(chǎng)區(qū)域時(shí)速度方向與x軸正方向夾角的正切值(保留3位有效數(shù)字)。

        1 0.(2 0 1 5·上海市閘北區(qū)一模)如圖所示,水平放置的金屬薄板A、B間有勻強(qiáng)電場(chǎng),已知B板電勢(shì)高于A板。電場(chǎng)強(qiáng)度E=5×1 05N/C,間距d=1.2 5m。A板上有一小孔,M恰好在孔的正上方,距離h=1.2 5m。從M處每隔相等時(shí)間間隔由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量m=1×1 0-3k g的帶電小球。第1個(gè)帶電小球的電量q1=+1× 1 0-8C,第n個(gè)帶電小球的電量qn=n q1。假設(shè)小球落到極板上后不影響場(chǎng)強(qiáng)分布,取g=1 0m/s2。求:

        (1)第1個(gè)帶電小球從M處下落至B板的時(shí)間;

        (2)第幾個(gè)帶電小球?qū)⒉荒艿诌_(dá)B板;

        (3)第(2)問中該帶電小球下落過程中機(jī)械能的變化量。

        參考答案

        1.D 【解析】引入電場(chǎng)線描述電場(chǎng)是模擬方法,不是等效替換,A項(xiàng)錯(cuò)誤;扭秤實(shí)驗(yàn)是庫侖所做,密立根用油滴實(shí)驗(yàn)最早測(cè)出元電荷電量,B項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)r→0時(shí),任何實(shí)際的帶電體都不能視為點(diǎn)電荷,C項(xiàng)錯(cuò)誤;教材上研究平行板電容器電容的取決因素實(shí)驗(yàn),正是使用控制變量法做的,D項(xiàng)正確。

        2.C 【解析】開關(guān)S閉合,電容器兩端的電勢(shì)差不變,則靜電計(jì)指針的張角不變,故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;斷開S,電容器所帶的電量不變,a、b板的距離增大,則電容減小,根據(jù)U=知,電勢(shì)差增大,則指針張角增大,故C項(xiàng)正確;斷開S,電容器所帶的電量不變,a、b板的正對(duì)面積增大,電容增大,根據(jù)U=知,電勢(shì)差減小,則指針張角減小,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。

        3.B C 【解析】小球沿虛線作直線運(yùn)動(dòng),說明小球受到的重力和電場(chǎng)力平衡,電場(chǎng)力豎直向上,小球向上運(yùn)動(dòng)電場(chǎng)力做正功,大小為m gH,A項(xiàng)錯(cuò)誤;小球從B到A的過程中做勻速直線運(yùn)動(dòng),合外力對(duì)小球所做的功為零,所以小球的動(dòng)能保持不變,B項(xiàng)正確;小球從B到A的過程中,小球要克服重力做功,A B兩點(diǎn)間的豎直高度是H,所以重力勢(shì)能增加m gH,C項(xiàng)正確;小球從B到A的過程中,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,重力做負(fù)功,重力勢(shì)能增加,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

        4.C D 【解析】由圖乙可知,試探電荷先向上做減速運(yùn)動(dòng),再反向向下做加速運(yùn)動(dòng),說明粒子受到的電場(chǎng)力一直向下,故兩點(diǎn)電荷一定都帶正電;由于電場(chǎng)線只能沿豎直方向,故兩個(gè)點(diǎn)電荷帶電量一定相等,故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)速度圖象的斜率表示加速度知,t1、t3兩時(shí)刻試探電荷的加速度相同,所受的電場(chǎng)力相同,所以它們?cè)谕晃恢?,故C項(xiàng)正確;t2時(shí)刻試探電荷的速度為零,動(dòng)能為零,根據(jù)能量守恒定律可知試探電荷的電勢(shì)能最大,故D項(xiàng)正確。

        5.A 【解析】桿由水平位置轉(zhuǎn)到豎直位置的過程中,重力對(duì)系統(tǒng)做功為0,根據(jù)對(duì)稱知開始時(shí)兩小球處于等勢(shì)面上,轉(zhuǎn)動(dòng)后,小球1所在位置電勢(shì)較低,電勢(shì)能減少,小球2所在位置電勢(shì)較高,根據(jù)等勢(shì)線與電場(chǎng)線的關(guān)系知道,小球2的電勢(shì)升高量大于小球1的電勢(shì)降低量,所以小球2的電勢(shì)能增加超過U q,不超過U q,系統(tǒng)重力勢(shì)能未變,動(dòng)能減少,但不知小球1的電勢(shì)能降低量的具體值,故B、 C、D項(xiàng)皆錯(cuò)誤,A項(xiàng)正確。

        6.A C 【解析】已知O點(diǎn)的電勢(shì)為0,A點(diǎn)的電勢(shì)為4V,根據(jù)U=E d可得A O的中點(diǎn)C的電勢(shì)為2V,故A項(xiàng)正確;B、C兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,連接B C,B C是一條等勢(shì)線。所以勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向垂直于B C斜向下,過O點(diǎn)作B C的垂線相交B C于D點(diǎn),由幾何關(guān)系得則電場(chǎng)強(qiáng)度為故B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確;帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處垂直電場(chǎng)方向射入,恰好通過B點(diǎn),做類平拋運(yùn)動(dòng),粒子受到的電場(chǎng)力逆著電場(chǎng)線,所以粒子帶負(fù)電,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。

        7.C 【解析】A、B兩個(gè)小球都做勻速圓周運(yùn)動(dòng),小球受到重力和庫侖力,合力提供向心力,設(shè)小球與Q的連線與水平方向的夾角為θ,則有由于θ不等,則庫侖力不等,而A、B小球到Q的距離相等,所以小球A、B所帶電荷量不相等,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;小球A、B運(yùn)動(dòng)軌跡上的各點(diǎn)到Q點(diǎn)的距離相等,場(chǎng)強(qiáng)大小相等,但是方向不同,所以電場(chǎng)強(qiáng)度不相同,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;以Q為球心的同一球面是等勢(shì)面,則小球A、B運(yùn)動(dòng)軌跡上的各點(diǎn)電勢(shì)相等,故C項(xiàng)正確;小球受到重力和庫侖力,合力提供向心力,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。

        8.A C 【解析】由于電場(chǎng)為非勻強(qiáng)電場(chǎng),所以水分子在B點(diǎn)時(shí),帶正電一端受到的電場(chǎng)力小于帶負(fù)電荷一端受到的電場(chǎng)力,A項(xiàng)正確;水分子沿軌跡A B C D運(yùn)動(dòng)過程中電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功,電勢(shì)能先減少后增加,B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確;如果把高壓直流電源的正負(fù)極反接,水分子從A處開始仍將向上運(yùn)動(dòng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。

        9.(1)t=6×1 0-3s (2)位置坐標(biāo)(3.6×1 0-5m,3m)

        【解析】(1)因粒子初速度方向垂直電場(chǎng)方向,在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),所以粒子通過電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間

        (2)粒子沿x軸正方向先加速后減速,加速時(shí)的加速度大小為

        由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得x方向位移

        因此粒子離開電場(chǎng)時(shí)的位置坐標(biāo)為(3.6×1 0-5m,3m)。

        (3)粒子通過電場(chǎng)區(qū)域后沿x方向的速度為

        粒子剛通過電場(chǎng)區(qū)域時(shí)速度正方向與x軸正方向夾角的正切值為

        【解析】(1)從M點(diǎn)到A板做自由落體運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間

        到達(dá)A板時(shí)的速度

        帶電小球在A、B板間運(yùn)動(dòng)的加速度

        所以第一個(gè)帶電小球從M處下落至B板的時(shí)間

        (2)當(dāng)帶電小球重力與電場(chǎng)力做功和為零時(shí),即動(dòng)能變化量為零,這一帶電小球恰好到達(dá)B板,即即第4個(gè)小球恰好抵達(dá)B板,則第5個(gè)小球不能到達(dá)。

        (3)根據(jù)動(dòng)能定理,得

        所以下落過程中機(jī)械能的變化量

        磁鐵為什么會(huì)有磁性?

        磁鐵會(huì)有磁性的原理:磁鐵吸鐵由磁鐵的特性決定的。如果按原子電流解釋就是電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁化別的物體,磁化物體產(chǎn)生電場(chǎng),電場(chǎng)互相作用產(chǎn)生力的作用。

        物質(zhì)大都是由分子組成的,分子是由原子組成的,原子又是由原子核和電子組成的。在原子內(nèi)部,電子不停地自轉(zhuǎn),并繞原子核旋轉(zhuǎn)。電子的這兩種運(yùn)動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生磁效應(yīng)。但是在大多數(shù)物質(zhì)中,電子運(yùn)動(dòng)的方向各不相同、雜亂無章,磁效應(yīng)相互抵消。因此,大多數(shù)物質(zhì)在正常情況下,并不呈現(xiàn)磁性。

        鐵、鈷、鎳或鐵氧體等鐵磁類物質(zhì)有所不同,它內(nèi)部的電子自旋可以在小范圍內(nèi)自發(fā)地排列起來,形成一個(gè)自發(fā)磁化區(qū),這種自發(fā)磁化區(qū)就叫磁疇。鐵磁類物質(zhì)磁化后,內(nèi)部的磁疇整整齊齊、方向一致地排列起來,使磁性加強(qiáng),就構(gòu)成磁鐵了。磁鐵的吸鐵過程就是對(duì)鐵塊的磁化過程,磁化了的鐵塊和磁鐵不同極性間產(chǎn)生吸引力,鐵塊就牢牢地與磁鐵“粘”在一起了,因此我們就說磁鐵有磁性了。

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