1、2015-2016学年河北省保定市定兴县北河中学高三（上）单元测试物理试卷（6）一、选择题（每小题4分）1关于同一电场的电场线，下列表述正确的是（）A电场线是客观存在的B电场线越密，电场强度越小C沿着电场线方向，电势越来越低D电荷在沿电场线方向移动时，电势能减小2三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径球1的带电量为q，球2的带电量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F，方向不变由此可知（）An=3Bn=4Cn=5Dn=63在某水平方向的
2、电场线AB上（电场线方向未标明），将一受到水平向右恒定拉力的带电粒子（不计重力）在A点由静止释放，带电粒子沿AB方向开始运动，经过B点时的速度恰好为零，则下列结论正确的是（）A粒子的运动不可能是匀速运动，也不可能是匀加速运动B可能A点的电势高于B点的电势，也可能A点的电势低于B点的电势CA处的场强可能大于B处的场强D粒子在AB两点间移动时，恒力做功的数值大于粒子在A、B两点间的电势能之差的绝对值4空间有平行于纸面的匀强电场，一电荷量为q的质点（重力不计），在恒定拉力F的作用下沿虚线由M匀速运动到N，如图所示，已知力F和MN间夹角为，MN间距离为d，则（）AMN两点的电势差为B匀强电场的电场强度
3、大小为C带电小球由M运动到N的过程中，电势能减少了FdcosD若要使带电小球由N向M做匀速直线运动，则F必须反向5如图所示，AB、CD为一圆的两条直径，且相互垂直，O点为圆心空间存在一未知静电场，方向与圆周所在平面平行现让一电子先从A点运动至C点，电势能减少了Ep；又从C点运动到B点，电势能增加了Ep，那么此空间存在的静电场可能是（）A匀强电场，方向垂直于AB由O点指向C点B匀强电场，方向垂直于AB由C点指向O点C位于O点的正点电荷形成的电场D位于D点的负电荷形成的电场6一平行板电容器两极板间距为d、极板面积为S，电容为，其中0是常量对此电容器充电后断开电源当增加两板间距时，电容器极板间（）A
4、电场强度不变，电势差变大B电场强度不变，电势差不变C电场强度减小，电势差不变D电场强度较小，电势差减小7一台正常工作的示波管，突然发现荧光屏上画面的高度缩小，则产生故障的原因可能是（）A加速电压偏大B加速电压偏小C偏转电压偏大D偏转电压偏小8如图所示，地面上某区域存在着竖直向下的匀强电场，一个质量为m的带负电的小球以水平方向的初速度v0由O点射入该区域，刚好通过竖直平面中的P点，已知连线OP与初速度方向的夹角为45，则此带电小球通过P点时的动能为（）Amv02B mv02C2mv02D mv029如图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，
5、以达到除尘的目的下列表述正确的是（）A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10两个等量异种点电荷位于x轴上，相对原点对称分布，正确描述电势随位置x变化规律的是图（）ABCD二、填空题（本题共2小题，每题8分，共16分）11如图，在竖直向下，场强为E的匀强电场中，长为l的绝缘轻杆可绕固定轴O在竖直面内无摩擦转动，两个小球A、B固定于杆的两端，A、B的质量分别为m1和m2（m1m2），A带负电，电量为q1，B带正电，电量为q2杆从静止开始由水平位置转到竖直位置，在此过程中电场力做功_，在竖直位置处两球
6、的总动能_12某研究性学习小组设计了以下方法来测量物体的带电量如图所示的小球是一个外表面镀有金属膜的空心塑料球，用绝缘丝线悬挂于O点，O点固定一个可测量丝线偏离竖直方向角度的量角器，M、N是两块相同的、正对着竖直平行放置的金属板（加上电压后其内部电场可看作匀强电场）另外还要用到的器材有天平、刻度尺、电压表、直流电流表、开关、滑动变阻器及导线若干该小组的实验步骤如下，请你帮助该小组完成：（1）用天平测出小球的质量m，按如图所示进行器材的安装，并用刻度尺测出M、N板之间的距离d，使小球带上一定的电量（2）连接电路（请在图中的虚线框中画出实验所用的电路图，电源、开关已经画出）（3）闭合开关，调节滑动
7、变阻器滑片的位置，读出多组相应的电压表的示数和丝线的偏转角度（4）以电压U为纵坐标，以_为横坐标作出过原点的直线，求出直线的斜率k（5）小球的带电量q=_（用m、d、k等物理量表示）三、计算题（本题共4小题，13、14题各10分，15、16题各12分，共44分，计算时必须有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位）13在匀强电场中建立一个直角坐标系，如图所示，从坐标原点沿+y方向前进0.346m到A点，电势降低34.6V；从坐标原点沿x方向前进0.2m到B点，电势升高34.6V，求匀强电场的场强大小和方向（取=1.73）14在点电荷Q产生的电场中有a，b两点，相距为d，已知a点的场强大
8、小为E，方向与ab连线成30角，b点的场强方向与ab连线成120角，如图所示，则b点的场强大小为多大？a，b两点电势哪点更高？15如图所示，水平放置的两块平行金属板A，B相距为d，电容为C开始两块板均不带电，A板接地且中央有孔现将带电荷量为+q，质量为m的带电液滴一滴一滴地从小孔正上方h处无初速滴下，落向B板的电荷全部传给B板，问：（1）第几滴液滴在A，B板间做匀速直线运动？（2）能够到达B板的液滴不会超过多少滴？16反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似如图所示，在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点由静止开
9、始，在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动已知电场强度的大小分别是E1=2.0103N/C和E2=4.0103N/C，方向如图所示，带电微粒质量m=1.01020kg，带电量q=1.0109C，A点距虚线MN的距离d1=1.0cm，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应求：（1）B点距虚线MN的距离d2；（2）带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t2015-2016学年河北省保定市定兴县北河中学高三（上）单元测试物理试卷（6）参考答案与试题解析一、选择题（每小题4分）1关于同一电场的电场线，下列表述正确的是（）A电场线是客观存在的B电场线越密，电场强度越小C沿着电场线方向，电势越来越低D电荷在
10、沿电场线方向移动时，电势能减小【考点】电场线；电势【分析】电场线是为了形象的描述电场强弱和方向引入的，并非实际存在的，电场线的疏密表示场强的强弱，沿电场线电势降低【解答】解：A、电场线是人为引入，假象的线，并非真实存在的，故A错误；B、电场线的疏密表示场强的强弱，电场线密的地方电场强，疏的地方电场弱，故错误；C、沿电场线电势降低，电势的高低与电场线的疏密无关，故C正确；D、电势能的高低通过电场力做功来判断，沿电场线运动，电场力不一定做正功，电势能不一定减小，故D错误故选C2三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径球1的带电量为q，球2的带电量为nq，球3不
11、带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F，方向不变由此可知（）An=3Bn=4Cn=5Dn=6【考点】库仑定律【分析】当两个完全相同的带同种电荷的小球接触后，它们的总电荷量将平分；如果两个完全相同的小球带的是异种电荷，那么当它们接触后，它们带的电荷将先中和，之后再将剩余的电荷量平分找到小球带的电量的关系之后，根据库仑力的公式就可以求得作用力的大小，从而可以求得n的数值【解答】解：设1、2距离为R，则球1、2之间作用力为：F=k，3与2接触后，它们带的电的电量平分，均为：，再3与1接触后，它们
12、带的电的总电量平分，均为，将球3移至远处后，球1、2之间作用力为 F=k，有上两式解得：n=6，故选D3在某水平方向的电场线AB上（电场线方向未标明），将一受到水平向右恒定拉力的带电粒子（不计重力）在A点由静止释放，带电粒子沿AB方向开始运动，经过B点时的速度恰好为零，则下列结论正确的是（）A粒子的运动不可能是匀速运动，也不可能是匀加速运动B可能A点的电势高于B点的电势，也可能A点的电势低于B点的电势CA处的场强可能大于B处的场强D粒子在AB两点间移动时，恒力做功的数值大于粒子在A、B两点间的电势能之差的绝对值【考点】电场线；电场强度【分析】由题意可知，带电微粒受两个力，拉力和电场力由静止向上
13、运动，可判断出电场力的方向，根据电场力做的功，判断电势能的变化通过带电微粒初末速度为零可比较出两点的电场强度沿电场线方向电势逐渐降低【解答】解：A、由题意可知，带电微粒受两个力：拉力和电场力开始由静止向右运动，电场力小于拉力，且方向向右因为在一根电场线上，所以在a、b两点的电场力方向不变，粒子到达B点的速度为0，说明电场力的方向向左，粒子先加速后还要经过减速的过程，所以粒子不可能是匀速运动，也不可能是匀加速运动故A正确；B、电场力做负功，电势能增大，所以带电微粒在A点的电势能比在B点的电势能小，由于不知道粒子的电性，所以不能判断出A、B两点电势的高低关系，故B正确；C、由题可知，粒子粒子先加速
14、后还要经过减速，所以开始时的电场力小于后来时的电场力，可知粒子在B点受到的电场力大故C错误；D、根据动能定理可知，拉力F做的功与电场力做的功大小相等，一正一负，所以恒力做功的数值等于粒子在A、B两点间的电势能之差的绝对值故D错误故选：AB4空间有平行于纸面的匀强电场，一电荷量为q的质点（重力不计），在恒定拉力F的作用下沿虚线由M匀速运动到N，如图所示，已知力F和MN间夹角为，MN间距离为d，则（）AMN两点的电势差为B匀强电场的电场强度大小为C带电小球由M运动到N的过程中，电势能减少了FdcosD若要使带电小球由N向M做匀速直线运动，则F必须反向【考点】带电粒子在匀强电场中的运动；电势差；电势
15、；电势能【分析】根据题设条件F、d、，功的公式求出力F做功，根据动能定理，可求出电场力做功，从而求出M、N间电势差；由公式U=Ed求出场强大小；电场力做负功，电势能增大；根据平衡条件，由N到M力F仍是原方向【解答】解：A、根据动能定理得，FdcosqUMN=0，UMN=，故A正确 B、电场线方向沿F方向，MN沿电场线方向距离为dcos，由公式E=得，E=，故B错误 C、小球M到N做Fdcos的功，电势能增大Fdcos故C错误 D、小球在匀强电场中受到的电场力恒定不变，根据平衡条件，由N到M，F方向不变故D错误故选：A5如图所示，AB、CD为一圆的两条直径，且相互垂直，O点为圆心空间存在一未知静
16、电场，方向与圆周所在平面平行现让一电子先从A点运动至C点，电势能减少了Ep；又从C点运动到B点，电势能增加了Ep，那么此空间存在的静电场可能是（）A匀强电场，方向垂直于AB由O点指向C点B匀强电场，方向垂直于AB由C点指向O点C位于O点的正点电荷形成的电场D位于D点的负电荷形成的电场【考点】电势能；点电荷的场强；匀强电场【分析】根据电子的电势能的变化确定A和B电势相等如果是匀强电场，AB连线是等势线根据电子先从A点运动至C点，电势能减少了Ep去判断A点和C点电势高低，从而判断场强方向如果是点电荷形成的电场，根据电子先从A点运动至C点，电势能减少了Ep去判断场强方向【解答】解：现让一电子先从A点
17、运动至C点，电势能减少了Ep；又从C点运动到B点，电势能增加了Ep，所以A和B电势相等A、如果是匀强电场，AB连线是等势线，匀强电场垂直于AB，由于电子先从A点运动至C点，电势能减少，所以A点电势小于C点电势，沿着电场线电势一定降低所以方向垂直于AB由C点指向O点，故A错误，B正确C、如果位于O点的正点电荷形成的电场，A点电势等于C点电势，故C错误D、位于D点的负电荷形成的电场，符合题意，故D正确故选BD6一平行板电容器两极板间距为d、极板面积为S，电容为，其中0是常量对此电容器充电后断开电源当增加两板间距时，电容器极板间（）A电场强度不变，电势差变大B电场强度不变，电势差不变C电场强度减小，
18、电势差不变D电场强度较小，电势差减小【考点】电容器的动态分析【分析】通电后断开电容两板上的电荷量不变，由电容为C=，可知当d变化时C的变化；由C=可知两板间的电势差的变化；由E=可分析E的变化【解答】解：因通电后断开，故两板上的带电量不变；增加d，则C减小，则电势差U增大；由公式C=和C=可得：U=，电场强度E=故E与d无关，故电场强度不变；故选：A7一台正常工作的示波管，突然发现荧光屏上画面的高度缩小，则产生故障的原因可能是（）A加速电压偏大B加速电压偏小C偏转电压偏大D偏转电压偏小【考点】示波器的使用【分析】根据示波管的工作原理可知，高度缩小的原因：要么偏转电压减小，要么加速电压增大，从而
19、即可求解【解答】解：加大加速电压，电子的运行时间减少，电子的偏转位移必定减少；同样在运行时间不变的情况下减小偏转电压，电子的偏转位移也会减小，故AD正确，BC错误；故选：AD8如图所示，地面上某区域存在着竖直向下的匀强电场，一个质量为m的带负电的小球以水平方向的初速度v0由O点射入该区域，刚好通过竖直平面中的P点，已知连线OP与初速度方向的夹角为45，则此带电小球通过P点时的动能为（）Amv02B mv02C2mv02D mv02【考点】带电粒子在匀强电场中的运动【分析】小球在电场中受到重力和电场力而做类平抛运动，运用平均速度表示竖直位移，由水平位移和竖直位移大小相等，求出P点竖直方向分速度，
20、运用速度合成，求出P点的速度，再求出动能【解答】解：由题可知：小球到P点时，水平位移和竖直位移相等， 即v0t=t，合速度vP=v0 则EkP=mvp2=mv02故选D9如图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，以达到除尘的目的下列表述正确的是（）A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【考点】* 静电的利用和防止【分析】从静电除尘机理出发即可解题由于集电极与电池的正极连接，电场方向有集尘板指向放电极而尘埃在电场力作用下向集尘极迁移并沉积，说明
21、尘埃带负电负电荷在电场中受电场力的方向与电场力方向相反，根据F=Eq即可得出结论【解答】解：A、尘埃在电场力作用下向集尘极迁移并沉积，说明尘埃带负电，故A错误；B、由于集尘极与电池的正极连接，电场方向有集尘板指向放电极，故B正确；C、负电荷在电场中受电场力的方向与电场力方向相反，故C错误；D、根据F=Eq可得，同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大，故D正确故选：BD10两个等量异种点电荷位于x轴上，相对原点对称分布，正确描述电势随位置x变化规律的是图（）ABCD【考点】电势；电场的叠加【分析】本题根据电场线的性质，沿电场线的方向电势降低进行判断即可【解答】解：两个等量异号电荷的电场线如下图
22、，根据“沿电场线方向电势降低”的原理，从左侧无穷远处向右电势应升高，正电荷所在位置处最高；然后再慢慢减小，O点处电势为零，则O点右侧电势为负，同理到达负电荷时电势最小，经过负电荷后，电势开始升高，直到无穷远处，电势为零；故B、C、D是错误的；A正确故选：A二、填空题（本题共2小题，每题8分，共16分）11如图，在竖直向下，场强为E的匀强电场中，长为l的绝缘轻杆可绕固定轴O在竖直面内无摩擦转动，两个小球A、B固定于杆的两端，A、B的质量分别为m1和m2（m1m2），A带负电，电量为q1，B带正电，电量为q2杆从静止开始由水平位置转到竖直位置，在此过程中电场力做功，在竖直位置处两球的总动能【考点】
23、电势能；力矩的平衡条件；重力势能的变化与重力做功的关系【分析】首先跟据所受电场力情况，判断出杆是顺时针还是逆时针转动，然后根据电场力做功特点分别求出电场力对A、B两球所做功，根据动能定理求两球的动能【解答】解：因为杆及AB受力的合力矩为顺时针，所以系统沿顺时针转动到竖直位置，电场力对A和B都做正功，电场力对A、B做总功为：在此过程中重力对A做负功，对B做正功，设两球总动能为Ek，由用动能定理得：l+=Ek0所以两球总动能为：故答案为：，12某研究性学习小组设计了以下方法来测量物体的带电量如图所示的小球是一个外表面镀有金属膜的空心塑料球，用绝缘丝线悬挂于O点，O点固定一个可测量丝线偏离竖直方向角
24、度的量角器，M、N是两块相同的、正对着竖直平行放置的金属板（加上电压后其内部电场可看作匀强电场）另外还要用到的器材有天平、刻度尺、电压表、直流电流表、开关、滑动变阻器及导线若干该小组的实验步骤如下，请你帮助该小组完成：（1）用天平测出小球的质量m，按如图所示进行器材的安装，并用刻度尺测出M、N板之间的距离d，使小球带上一定的电量（2）连接电路（请在图中的虚线框中画出实验所用的电路图，电源、开关已经画出）（3）闭合开关，调节滑动变阻器滑片的位置，读出多组相应的电压表的示数和丝线的偏转角度（4）以电压U为纵坐标，以tan为横坐标作出过原点的直线，求出直线的斜率k（5）小球的带电量q=（用m、d、k
25、等物理量表示）【考点】电容器的动态分析；闭合电路的欧姆定律【分析】以小球为研究对象，分析受力情况，根据平衡条件以及电场强度与板间电压的关系式得出电压U与的关系式，再选择横坐标，求出斜率k，并求出小球的带电量【解答】解：带电小球的受力如图（b），根据平衡条件有 tan=， 又有F=qE=q，联立解得，U=tan=ktan，所以应以tan为横坐标由上可知k=，则小球的带电量为q=故答案为：（4）tan；（5）三、计算题（本题共4小题，13、14题各10分，15、16题各12分，共44分，计算时必须有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位）13在匀强电场中建立一个直角坐标系，如图所示，从坐
26、标原点沿+y方向前进0.346m到A点，电势降低34.6V；从坐标原点沿x方向前进0.2m到B点，电势升高34.6V，求匀强电场的场强大小和方向（取=1.73）【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系；电场强度【分析】根据题中的数据找出x轴方向上电势与A点相等的B点，A、B两点的电势相等，即AB连线上的各点电势相等，并作其垂线OE，则从OE的方向即场强方向由匀强电场中电势差与电场强度的关系可得出电场强度的大小通过几何关系，求出场强的方向【解答】解：令O点电势O=0，则A=34.6 V，B=34.6 V，再作点B关于点O的对称点B，因为BO=OB，则B=34.6 V连接AB，并作其垂线OE，则从
27、OE的方向即场强方向tan=，所以=30E=200 V/m答：匀强电场的场强大小为200 V/m，方向与x轴正方向成30角14在点电荷Q产生的电场中有a，b两点，相距为d，已知a点的场强大小为E，方向与ab连线成30角，b点的场强方向与ab连线成120角，如图所示，则b点的场强大小为多大？a，b两点电势哪点更高？【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系【分析】作图找出点电荷的位置，根据电场线的方向判断电荷的电性，由数学知识求出a、b两点到点电荷的距离之比，由公式E=，求解Ea：Eb，即可求出b点的场强大小【解答】解：将场强Ea、Eb延长，交点即为点电荷所在位置，如图所示，由于电场强度方向指向点
28、电荷Q，则知该点电荷带负电根据几何知识分析解得a点到Q点的距离：ra=2dcos30=，b点到Q点的距离rb=d，a、b两点到点电荷Q的距离之比ra：rb=，由公式E=得：a、b两点场强大小的比值Ea：Eb=1：3得，Eb=3E由于a点距离负点电荷Q更近，所以a点的电势高于b点的电势答：b点的场强大小为3E，a点电势更高15如图所示，水平放置的两块平行金属板A，B相距为d，电容为C开始两块板均不带电，A板接地且中央有孔现将带电荷量为+q，质量为m的带电液滴一滴一滴地从小孔正上方h处无初速滴下，落向B板的电荷全部传给B板，问：（1）第几滴液滴在A，B板间做匀速直线运动？（2）能够到达B板的液滴不
29、会超过多少滴？【考点】带电粒子在匀强电场中的运动；动能定理的应用【分析】（1）设第n滴液滴在A、B板间做匀速直线运动时，重力与电场力平衡，由E=，U=，Q=（n1）q，结合求解n（2）油滴不断从小孔滴下并附着到下板上，上下板之间就形成了电势差，也就形成了匀强电场，设最终有x个油滴可以打到下板上，即第x+1个油滴到达下极板时速度正好等于0，以后的油滴就不会打到板上了，根据动能定理即可求解【解答】解：（1）设第n滴液滴在A、B板间做匀速直线运动，此时，板上电荷量为Q=（n1）q，板上电压U=板间电场强度 E= 由平衡条件得 qE=mg 由得 n=+1（2）设能够到达B板的液滴不会超过x滴，且第（x
30、1）滴到B板的速度恰为0，然后返回极板上，最大电荷量Q=xq 极板间最大电压U= 对第（x1）滴，由动能定理得：mg（h+d）qU=0 由解得 x=+1答：（1）第+1滴液滴在A、B板间做匀速直线运动（2）能够到达B板的液滴不会超过+116反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似如图所示，在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点由静止开始，在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动已知电场强度的大小分别是E1=2.0103N/C和E2=4.0103N/C，方向如图所示，带电微粒质量m=1.01020kg，带电量q=
31、1.0109C，A点距虚线MN的距离d1=1.0cm，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应求：（1）B点距虚线MN的距离d2；（2）带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系；牛顿第二定律【分析】对带电粒子运用动能定理研究A到B得过程，注意其中电场力做功的表达抓住粒子在同一电场中做的是匀变速直线运动，运用运动学公式求出时间【解答】解：（1）带电微粒由A运动到B的过程中，由动能定理有qE1d1qE2d2=0 得=0.50 cm（2）设微粒在虚线MN两侧的加速度大小分别为a1、a2，由牛顿第二定律有qE1=ma1qE2=ma2设微粒在虚线MN两侧运动的时间分别为t1和t2，由运动学公式有t=t1+t2联立方程解得t=1.5108 s答：（1）B点距虚线MN的距离是d2=0.50cm；（2）带电微粒从A点运动到B点所经历的时间是1.5108s2016年9月14日