2009高考物理專題沖刺七
(題范圍: 電場)
說明:本試卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷兩部分,共150分;答題時(shí)間120分鐘.
第Ⅰ卷(選擇題,共40分)
一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分.在每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確.全部選對(duì)的得4分,選不全的得3分,有選錯(cuò)或不答的得0分)
1.某電場的分布如圖所示,帶箭頭的實(shí)線為電場線,虛線為等勢面.A、B、C三點(diǎn)的電場強(qiáng)
度分別為EA、EB、EC,電勢分別為、、,關(guān)于這
三點(diǎn)的電場強(qiáng)度和電勢的關(guān)系,以下判斷正確的是( )
A.EA<EB,= B.EA>EB,>
C.EA>EB,< D.EA=EC,=
2.如圖所示,在直線MN上有一個(gè)點(diǎn)電荷,A、B是直線MN上的兩點(diǎn),兩點(diǎn)的間距為L,
場強(qiáng)大小分別為E和2E.則 ( )
A.該點(diǎn)電荷一定在A點(diǎn)的右側(cè)
B.該點(diǎn)電荷一定在A點(diǎn)的左側(cè)
C.A點(diǎn)場強(qiáng)方向一定沿直線向左
D.A點(diǎn)的電勢一定低于B點(diǎn)的電勢
3.如圖所示,A、B為兩個(gè)固定的等量的同種正電荷,在它們連線的中點(diǎn)處有一個(gè)可以自由
運(yùn)動(dòng)的正電荷C,現(xiàn)給電荷C一個(gè)垂直于連線的初速度v0,若不計(jì)電荷C所受的重力,
則關(guān)于電荷C運(yùn)動(dòng)過程中的速度和加速度情況,下列說法正確的是 ( )
A.加速度始終增大
B.加速度先增大后減小
C.速度始終增大,最后趨于無窮大
D.速度始終增大,最后趨于某有限值
4.電工穿的高壓作業(yè)服是用銅絲編織的,下列說法正確的是 ( )
A.銅絲編織的衣服不易拉破
B.電工被銅絲衣服所包裹,使體內(nèi)電勢為零
C.電工被銅絲衣服所包裹,使體內(nèi)場強(qiáng)為零
D.銅絲電阻小,能對(duì)人體起到保護(hù)作用
5.如圖所示,沿水平方向放置的平行金屬板a和b,分別與電源的正、負(fù)極相連,兩板的中
央沿豎直方向各有一個(gè)小孔,今有一個(gè)帶正電的液滴,自小孔的正上方的P點(diǎn)由靜止自
由落下,先后穿過兩個(gè)小孔后的速度為v1.若使a板不動(dòng),若保持電鍵K斷開或閉合,b
板向上或向下平移一小段距離,相同的液滴仍然從P點(diǎn)由靜止自由落下,先后穿過兩個(gè)
小孔后的速度為v2,在不計(jì)空氣阻力的情況下,下列說法正確的是 ( )
A.若電鍵K保持閉合,向下移動(dòng)b板,則v2>v1
B.若電鍵K閉合一段時(shí)間后再斷開,向下移動(dòng)b板,則v2>v1
C.若電鍵K保持閉合,無論向上或向下移動(dòng)b板,則v2=v1
D.若電鍵K閉合一段時(shí)間后再斷開,無論向上或向下移動(dòng)
b板,則v2<v1
6.如圖所示,在O點(diǎn)放置正點(diǎn)電荷Q,a、b兩點(diǎn)的連線過O點(diǎn),且Oa=ab,以下說法正確
的是( )
A.將質(zhì)子從a點(diǎn)由靜止釋放,質(zhì)子向b做勻加速運(yùn)動(dòng)
B.將質(zhì)子從a點(diǎn)由靜止釋放,質(zhì)子運(yùn)動(dòng)到b的速率為v,
則將粒子從a點(diǎn)由靜止釋放后運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的速率為
C.若電子以Oa為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v,則電子以Ob為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為2v
D.若電子以Oa為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v,則電子以Ob為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為
7.如圖所示,AB、CD為一圓的兩條直徑,且相互垂直,O點(diǎn)為圓心.空間存在一未知靜電
場,場強(qiáng)方向與圓周所在平面平行.現(xiàn)有一電子,在電場力作用下(重力不計(jì)),先從A點(diǎn)
運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),動(dòng)能減少了W;又從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),動(dòng)能增加了W,那么關(guān)于此空間存
在的靜電場可能是 ( )
A.方向垂直于AB并由O指向C的勻強(qiáng)電場
B.方向垂直于AB并由C指向O的勻強(qiáng)電場
C.位于O點(diǎn)的正點(diǎn)電荷形成的電場
D.位于D點(diǎn)的正點(diǎn)電荷形成的電場
8.如圖所示,平行金屬板內(nèi)有一勻強(qiáng)電場,一個(gè)電量為、質(zhì)量為的帶電粒子(不計(jì)重
力)以從A點(diǎn)水平射入電場,且剛好以速度從B點(diǎn)射出.則 ( )
①若該粒子以速度從B點(diǎn)射入,則它剛好以速度從A點(diǎn)射出
②若將的反粒子以從B點(diǎn)射入,它將剛好以速度從A點(diǎn)射出
③若將的反粒子以從B點(diǎn)射入,它將剛好以速度從A點(diǎn)射出
④若該粒子以從B點(diǎn)射入電場,它將從A點(diǎn)射出
A.只有①③正確 B.只有②④正確
C.只有①②正確 D.只有③④正確
9.如圖所示,a、b兩個(gè)帶電小球,質(zhì)量分別為、,用絕緣細(xì)線懸掛,兩球靜止時(shí),它
們距水平地面的高度均為h(h足夠大),繩與豎直方向的夾角分別為和(),若
剪斷細(xì)線Oc,空氣阻力不計(jì),兩球電量不變,重力加速度取g,則 ( )
A.a球先落地,b球后落地
B.落地時(shí),a、b水平速度相等,且向右
C.整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,a、b系統(tǒng)的電勢能增加
D.落地時(shí),a、b兩球的動(dòng)能和為
10.如圖所示,有三個(gè)質(zhì)量相等、分別帶正電、負(fù)電和不帶電的粒子從兩水平放置的金屬板左側(cè)中央以相同的水平初速度先后射入電場中,最后分別打在正極板的C、B、A處,則 ( )
A.三種粒子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同
B.三種粒子在電場中的加速度為
C.三種粒子到達(dá)正極板時(shí)動(dòng)能
D.落在C處的粒子帶正電,落在B處的粒子不帶電,落在A處的粒子帶負(fù)電
第Ⅱ卷(非選擇題,共110分)
二、本題共2小題,共20分,把答案填在題中相應(yīng)的橫線上或按題目要求作答.
11.(8分)(1)在用電流場模擬靜電場描繪電場等勢線的實(shí)驗(yàn)中,給出下列器材,應(yīng)選用的是__________(用字母表示)
A.6V的交流電源
B.6V的直流電源
C.100V的直流電源
D.量程為0.5V,零刻度在中央的電壓表
E.量程為300μA,零刻度在中央的電流表
(2)該實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,如果以a、b兩個(gè)電極的連線為x軸,以a、b連線的中垂線為y軸,并將一個(gè)探針固定于y軸上的某一點(diǎn),合上開關(guān)S,而將另一探針由O點(diǎn)左側(cè)沿x軸正方向移到O點(diǎn)右側(cè)的過程中,靈敏電流表G的指針與零刻度夾角的變化情況是_________.
A.逐漸增大 B.逐漸減小
C.先變大后變小 D.先變小后變大
12.(12分)某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了以下方法來測量物體的帶電量.如圖所示的小球是一個(gè)外表面鍍有金屬膜的空心塑料球,用絕緣絲線懸掛于O點(diǎn),O點(diǎn)固定一個(gè)可測量絲線偏離豎直方向角度的量角器,M、N是兩塊相同的、正對(duì)著平行放置的金屬板(加上電壓后其內(nèi)部電場可看作勻強(qiáng)電場).另外還要用到的器材有天平、刻度尺、電壓表、直流電流表、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器及導(dǎo)線若干.該小組的實(shí)驗(yàn)步驟如下,請(qǐng)你幫助該小組完成:
(1)用天平測出小球的質(zhì)量,按上圖所示進(jìn)行器材的安裝,并用刻度尺測出M、N板
之間的距離,使小球帶上一定的電量.
(2)連接電路(請(qǐng)?jiān)趫D中的虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)所用的電路圖,
電源、開關(guān)已經(jīng)畫出).
(3)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片的位置,讀出多組相應(yīng)
的電壓表的示數(shù)和絲線的偏轉(zhuǎn)角度.
(4)以電壓為縱坐標(biāo),以__________為橫坐標(biāo)作出過原點(diǎn)的直線,求出直線的斜率.
(5)小球的帶電量=__________________.(用、、等物理量表示)
三、本題共6小題,共90分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟.只寫出最后答案的不能得分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.
13.(14分)有一個(gè)點(diǎn)電荷Q的電場中,Ox坐標(biāo)軸與它的一條電場線重合,坐標(biāo)軸上A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為
(1)B點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小和方向;
(2)試判斷點(diǎn)電荷Q的電性,并確定點(diǎn)電荷Q的位置坐標(biāo).
14.(14分)如圖所示(a),一條長為
設(shè)電量為q,小環(huán)受到三個(gè)力的作用,拉力T、重力mg和庫侖力F,受力分析如圖b,由受力平衡知識(shí)得,=mgtan30°,.
你認(rèn)為他的解答是否正確?如果不正確,請(qǐng)給出你的解答?
15.(14分)如圖所示,空間存在著強(qiáng)度E=2.5×102N/C方向豎直向上的勻強(qiáng)電場,在電場內(nèi)一長為L=
(1)小球的電性;
(2)細(xì)線能承受的最大拉力;
(3)當(dāng)小球繼續(xù)運(yùn)動(dòng)后與O點(diǎn)水平方向距離為L時(shí),小球距O點(diǎn)的高度.
16.(16分)如圖所示,一個(gè)帶電量為的油滴,從O點(diǎn)以速度射入勻強(qiáng)電場中,的方向與電場方向成角.已知油滴的質(zhì)量為,測得油滴到達(dá)運(yùn)動(dòng)軌跡的最高點(diǎn)時(shí),它的速度大小又為.求:
(1)最高點(diǎn)的位置可能在O點(diǎn)上方的哪一側(cè)?
(2)最高點(diǎn)處(設(shè)為N)與O點(diǎn)的電勢差.
(3)電場強(qiáng)度.
17.(16分)如圖所示,在水平向左的勻強(qiáng)電場中,一帶電小球用絕緣輕繩(不伸縮)懸于O點(diǎn),平衡時(shí)小球位于A點(diǎn),此時(shí)繩于豎直方向的夾角θ=53°,繩長為L,B、C、D到O點(diǎn)的距離為L,BD水平,OC豎直.
(1)將小球移到B點(diǎn),給小球一豎直向下的初速度vB,小球到達(dá)懸點(diǎn)正下方時(shí)繩中拉力恰等于小球重力,求vB.
(2)當(dāng)小球移到D點(diǎn)后,讓小球由靜止自由釋放,求:小球經(jīng)懸點(diǎn)O正下方時(shí)的速率.(計(jì)算結(jié)果可保留根號(hào),取sin53°=0.8)
18.(16分)如圖所示為一真空示波管,電子從燈絲K發(fā)出(初速度不計(jì)),經(jīng)燈絲與A板間的加速電壓U1加速,從A板中心孔沿中心線KO射出,然后進(jìn)入兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場中(偏轉(zhuǎn)電場可視為勻強(qiáng)電場),電子進(jìn)入M、N間電場時(shí)的速度與電場方向垂直,電子經(jīng)過電場后打在熒光屏上的P點(diǎn)。已知加速電壓為U1,M、N兩板間的電壓為U2,兩板間的距離為d,板長為L1,板右端到熒光屏的距離為L2,電子的質(zhì)量為m,電荷量為e。求:
(1)電子穿過A板時(shí)的速度大;
(2)電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時(shí)的側(cè)移量;
(3)P點(diǎn)到O點(diǎn)的距離。
1.答案:B 根據(jù)電場線疏密判斷E的大小,密的地方場強(qiáng)大,有EA>EB;根據(jù)沿電場線方向電勢降低,有>.
2.答案:A 由點(diǎn)電荷的電場分布特點(diǎn)可知,距離點(diǎn)電荷越近,場強(qiáng)越大,因此該點(diǎn)電荷必然處于A點(diǎn)右側(cè).但點(diǎn)電荷帶電性質(zhì)不確定,因此場強(qiáng)的方向不確定.
3.答案:BD 由電場的疊加,AB中垂線中由C向上場強(qiáng)為先增后減,故電荷C所受電場力向上且先增后減,所以C的加速度先增后減,但速度始終增大,可知BD正確.
4.答案:C 靜電屏蔽作用,人體相當(dāng)于一個(gè)等勢體.
5.答案:BC 注意兩種情況的區(qū)別,電鍵K始終閉合,則電容器兩板間的電壓保持不變,閉合后再斷開則電量保持不變,然后再根據(jù)平行板電容器電容、電勢差和電量的關(guān)系及勻強(qiáng)電場中場強(qiáng)和距離的關(guān)系即可.
6.答案:B 由于庫侖力變化,因此質(zhì)子向b不是做加速運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤;由于a、b之間的電勢差恒定,根據(jù)動(dòng)能定理得,可得,則知粒子從a點(diǎn)由靜止釋放后運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的速率為,B正確;當(dāng)電子以Oa為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù),可得,則知電子以Ob為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的線速度為,C、D錯(cuò)誤.
7.答案:AD 減小的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電子的電勢能,由A到C減小的動(dòng)能與由C到B增加的動(dòng)能相等,所以場強(qiáng)方向由O指向C,A和B的電勢相等,形成電場的正電荷應(yīng)位于D點(diǎn).
8.答案:A 根據(jù)帶電粒子在電場中水平方向上勻速和豎直方向上勻加速即可推出A正確.
9.答案:D 剪斷細(xì)線Oc后,a、b作為一個(gè)系統(tǒng)在水平方向只受內(nèi)力(庫侖力、繩子拉伸后的拉力)作用,外力無沖量故其水平方向上動(dòng)量恒為零.在豎直方向上,二者同時(shí)在重力作用下做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),同時(shí)落地機(jī)械能守恒,故落地時(shí),ab兩球的動(dòng)能和為.在運(yùn)動(dòng)過程中,電場力做正功,因此其系統(tǒng)電勢能減小.
10.答案:BD 粒子在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),因初速度相同,故水平位移大的時(shí)間長,因,故,A錯(cuò).粒子在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),有,因?yàn)槲灰?sub>相同,所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間長的粒子加速度小,即,故B正確.粒子到達(dá)正極板的動(dòng)能為,而,所以有,C錯(cuò)誤.由可以判斷A帶負(fù)電,B不帶電,C帶正電,D正確.
11.答案:(1)BE(4分) 要用直流電源形成穩(wěn)恒電流場,以模擬靜電場,應(yīng)選6V的直流電源,所以選B;要用探針尋找等勢點(diǎn),電流表靈敏度高,指針能左右偏轉(zhuǎn),所以選E.
(2)D (4分) 探針由O點(diǎn)左側(cè)沿x軸正方向移到O點(diǎn)右側(cè)的過程中,兩探針間的電勢差先減小后變大,所以靈敏電流表的指針與零刻度的夾角先變小后變大.
12.答案:(1)如圖(a).(4分)(2) (4分)(3) (4分)
提示:帶電小球的受力如圖b,
根據(jù)平衡條件有,
又有,聯(lián)立解得,
,所以應(yīng)以為橫坐標(biāo).
13.解析:(1)由圖可得B點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小N/C.(2分)
因B點(diǎn)的試探電荷帶負(fù)電,而受力指向x軸的正方向,故B點(diǎn)場強(qiáng)的方向沿x軸的負(fù)方向. (2分)
(2)因A點(diǎn)的正電荷受力和B點(diǎn)的負(fù)電荷受力均指向x軸的正方向,
故點(diǎn)電荷Q位于A、B兩點(diǎn)之間,帶負(fù)電. (2分)
設(shè)點(diǎn)電荷Q的坐標(biāo)為x,則,(4分)
由圖可得N/C,解得x=
14.解析:他的解答是錯(cuò)誤的. (5分)
小環(huán)是穿在絲線上,作用于小環(huán)上的兩個(gè)拉力大小相等,方向不同.小環(huán)受四個(gè)力,如圖所示.
豎直方向 Tsin60°=mg ① (3分)
水平方向 Tcos60°+T= ② (3分)
由①②聯(lián)立得 (3分)
15.解析:(1)由小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)可知,小球帶正電(2分)
(2)設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)速度為v,對(duì)該過程由動(dòng)能定理有,
①(2分)
在最高點(diǎn)對(duì)小球由牛頓第二定律得,②(2分)
由①②式解得,T=15N(1分)
(3)小球在細(xì)線斷裂后,在豎直方向的加速度設(shè)為a,則③(2分)
設(shè)小球在水平方向運(yùn)動(dòng)L的過程中,歷時(shí)t,則④(1分)
設(shè)豎直方向上的位移為s,則⑤(1分)
由①③④⑤解得,s=
∴小球距O點(diǎn)高度為s+L=
16.解析:(1)因油滴到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度大小為,方向水平,對(duì)O→N過程用動(dòng)能定理有,(2分)
所以電場力一定做正功,油滴帶負(fù)電,則最高位置一定在O點(diǎn)的左上方. (3分)
(2)由(1)的分析可知,在豎直方向上油滴做初速為的豎直上拋運(yùn)動(dòng),則有,(3分)
即.(2分)
(3)油滴由O→N的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,(2分)
則在水平方向上由動(dòng)量定理得,(2分)
即.(2分)
17.解析:(1)小球由B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過程,由動(dòng)能定理有,
,(2分)
在C點(diǎn),設(shè)繩中張力為FC,則有(2分)
因FC=mg,故vC=0(2分)
又由小球能平衡于A點(diǎn)得,(2分)
(2分)
(2)小球由D點(diǎn)靜止釋放后將沿與豎直方向夾θ=53°的方向作勻加速直線運(yùn)動(dòng),直至運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)正下方的P點(diǎn),OP距離h=Lcot53°=(2分)
在此過程中,繩中張力始終為零,故此過程的加速度a和位移s分別為:
,.(2分)
∴小球到達(dá)懸點(diǎn)正下方時(shí)的速率為.(2分)
18.解析:(1)設(shè)電子經(jīng)電壓U1加速后的速度為v0,根據(jù)動(dòng)能定理得:
e U1=………(2分) 解得:………(2分)
(2)電子以速度v0進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后,垂直于電場方向作勻速直線運(yùn)動(dòng),沿電場方向作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)偏轉(zhuǎn)電場的電場強(qiáng)度為E,電子在偏轉(zhuǎn)電場運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1,電子的加速度為a,離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)相對(duì)于原運(yùn)動(dòng)方向的側(cè)移量為y1,根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得:
F=eE, E= , F=ma, a =……(3分)
t1=, y1=,解得: y1=……(3分)
(3)設(shè)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)沿電場方向的速度為vy,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得:vy=at1=(2分)
電子離開偏轉(zhuǎn)電場后作勻速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)電子離開偏轉(zhuǎn)電場后打在熒光屏上所用的時(shí)間為t2,電子打到熒光屏上的側(cè)移量為y2,如圖所示
t2=, y2= vyt2 解得:y2=……………………(2分)
P到O點(diǎn)的距離為 y=y1+y2=……………………(2分)
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