人教版高中物理选修31第一章综合能力测试docx.docx

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高中物理学习材料

唐玲收集整理

第一章综合能力测试

本卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。

满分100分，时间90分钟。

第Ⅰ卷（选择题　共40分）

一、选择题（共10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符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，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）

1．2012年9月19日鹤壁市山城区4名小学生校园遭雷击，引起了市委、市政府的高度重视，要求有关部门加大防雷避雷知识的宣传，提高广大人民群众的防范意识，做好防雷工作，保障人民群众安全。

假如在户外我们遭遇雷电，下列防雷措施可行的是（　　）

①在大树下避雷雨

②停留在山顶、山脊的凉亭等地方避雷雨

③不要快速开摩托、快骑自行车和在雨中狂奔

④在空旷地带，最好关掉手机电源

A．①③　　B．②③　　C．①④　　D．③④

答案：

D

解析：

表面具有突出尖端的导体，在尖端的电荷分布密度很大，使得其周围电场很强，就可能使其周围的空气发生电离而引发尖端放电。

因此不要在大树下避雨；别停留在山顶、山脊的凉亭等地方；快速开摩托、快骑自行车和在雨中狂奔，身体的跨步越大，电压就越大，雷电也越容易伤人；在空旷地带使用手机通话，手机很有可能成为闪电的放电对象。

2．（2012·寿光高二检测）如图所示某区域电场线关于O1、O2对称，正方形ABCD也关于O1O2对称。

关于A、B、C、D四点场强的大小和电势的高低关系中，正确的是（　　）

A．EA＝EB＝EC＝ED

B．EA＝EB>EC＝ED

C．φA＝φD>φB＝φC

D．φA>φD>φC>φB

答案：

BD

解析：

根据电场线的分布情况可知，该区域的电场是等量异种点电荷形成的电场，由对称性可知：

EA＝EB，EC＝ED，由电场线的疏密程度可知：

EA>ED，EB>EC，故A错B对，根据沿电场线电势降低得φA>φB，φD>φC，又由等势面与电场线垂直得：

φA>φD，φC>φB。

所以C错D对。

3．（2012·盘锦市高二检测）两个大小相同、可看成是点电荷的金属小球a和b，分别带有等量异种电荷，被固定在绝缘水平面上，这时两球间静电引力的大小为F。

现用一个不带电、同样大小的绝缘金属小球C先与a球接触，再与b球接触后移去，则a、b两球间静电力大小变为（　　）

A．F/2B．F/4

C．3F/8D．F/8

答案：

D

解析：

由题意知F＝k

F′＝k

所以F′＝

，选项D正确。

4．如图所示，虚线为某电场的等势面，今有两个带电粒子（重力不计），以不同的速率，沿不同的方向，从A点飞入电场后，沿不同的轨迹1和2运动，由轨迹可以断定（　　）

A．两个粒子带电量一定不同

B．两个粒子的电性一定不同

C．粒子1的动能和粒子2的电势能都是先减少后增大

D．经过B、C两点，两粒子的速度可能不等

答案：

BCD

解析：

由等势线的形状知，这是一个位于圆心的点电荷产生的电场，两个粒子与点电荷的作用情况是相反的，所以两个粒子电性一定不同。

粒子1的动能先减小后增大，粒子2的电势能先减小后增大。

到B、C两点时两个粒子的速度可能相同也可能不同，无法确定。

5.（2012·江西南昌二中第二次统考）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，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，R同时在等势面b上，在质点由Q运动到P的过程中（　　）

A．三个等势面中，c的电势最高

B．带电质点在P点的电势能比在Q点的小

C．带电质点在P点的动能与电势能之和比在Q点的小

D．带电质点在P点的加速度比在Q的加速度小

答案：

A

解析：

质点由Q运动到P，画出通过R点时质点的运动方向（右上）和电场力方向（向下），判断电场线方向向上，三个等势面中，c的电势最高，选项A正确；由于电场力方向与运动方向成钝角，所以电场力做负功，电势能增大，即带电质点在P点的电势能比在Q点的大，选项B错误；由于只有电场力做功，所以动能和电势能之和守恒，选项C错误；等势面越密的地方电场越强，所以P点的电场强度比Q大，即带电质点在P点的加速度比在Q的加速度大，选项D错误。

6.（2012·豫南九校联考）如图所示，固定在地面上的粗糙绝缘斜面ABCD的倾角为θ，空间中存在着与AB边平行的水平匀强电场，场强大小为E。

将一个带正电的小物块（可视为质点）放置在这个斜面上，小物块质量为m，所带电荷量为q，与斜面间的动摩擦因数为μ。

若小物块静止，则下列说法中正确的是（　　）

A．小物块受到五个力的作用

B．小物块所受的摩擦力等于μmgcosθ

C．小物块所受的摩擦力大于qE

D．小物块所受的摩擦力等于mgcosθ

答案：

C

解析：

小物块受到重力、支持力、摩擦力和电场力四个力的作用，选项A错误；小物块在沿斜面方向上受到水平向右的电场力qE、沿斜面方向的重力分力mgsinθ和静摩擦力作用，由受力平衡可知F静＝

>qE，所以选项B、D错误，C正确。

7．（2012·平度一中高二检测）

如图所示是静电除尘的原理示意图。

A为金属管，B为金属丝，在A、B之间加上高电压，使B附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子，电子在向A极运动过程中被烟气中的煤粉俘获，使煤粉带负电，最终被吸附到A极上，排出的烟就比较清洁了。

有关静电除尘的装置，下列说法正确的是（　　）

A．金属管A应接高压电源的正极，金属丝B接负极

B．金属管A应接高压电源的负极，金属丝B接正极

C．C为烟气的进气口，D为排气口

D．D为烟气的进气口，C为排气口

答案：

AC

解析：

因带负电的煤粉吸附到A极上，所以A应接电源的正极，A正确、B错误。

由烟气要向上运动知D为排气口，所以C正确、D错误。

8．（2011·东北地区名校联考）

如图所示，A、B均为半个绝缘正方体，质量为m，在A、B内部各嵌入一个带电小球，A带电量为＋q，B带电量为－q，且两个小球的球心连线垂直于AB接触面。

A、B最初靠在竖直的粗糙墙上。

空间有水平向右的匀强电场，场强大小为E，重力加速度为g。

现将A、B无初速度释放，下落过程中始终相对静止，忽略空气阻力，则下列说法中正确的是（　　）

A．两物块下落的加速度大小均为g

B．两物块下落的加速度大小应小于g

C．A、B之间接触面上的弹力为零

D．B受到A的摩擦力作用，方向沿接触面向上

答案：

AD

解析：

两物体始终相对静止，可将两物体看做一个整体，整体只受重力作用，故下落加速度一定等于g，A项正确，B项错；再对B作受力分析，B受重力，水平向左的电场力，垂直于A、B接触面的电荷吸引力，若A、B之间无弹力，更不可能有摩擦力，则以上三个力的合力不可能竖直向下，故C项错；A对B有垂直于接触面向下的压力，因为B的加速度大小为g，故B所受的电场力、A中电荷对B的吸引力、A对B的压力以及A对B的摩擦力合力应为零，故A对B的摩擦力方向一定沿接触面向上，D项正确。

9．（2010·江苏苏、锡、常、镇四市一模）如图所示，在光滑绝缘水平面上的a、b两点上固定两个带同种电荷的相同金属小球P、Q（均可视为点电荷），P球所带的电荷量等于Q球所带的电荷量。

在ab连线上的c点释放一带电小滑块M，滑块由静止开始向右运动。

在滑块向右运动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．滑块受到的电场力先减小后增大

B．滑块的电势能一直减小

C．滑块的动能先增大后减小

D．在ab连线上必定有一点d，使得c、d两点间的电势差Ucd＝0

答案：

ACD

解析：

小球P、Q带同种电荷，且P球电荷量等于Q球所带的电荷量，则在二者连线上电场强度为零的点O位于ab中点。

c点释放一带电小滑块M，由静止开始向右运动，说明P、M带同种电荷，电场力先做正功，滑过O点后电场力做负功，滑块的电势能先减少后增大，动能先增大后减小，选项C对而B错；途经O点受力为零，选项A正确；由电场线的分布情况可知，选项D正确。

10.（2012·潍城区高二联考）在光滑水平面上有一荷质比

＝1.0×10－7C/kg的带正电小球，静止在O点，以O点为原点，在水平面内建立坐标系Oxy，现突然加一沿x轴正方向、电场强度为2.0×106V/m的匀强电场，小球开始运动。

经过1.0s，所加电场突然变为沿y轴正方向，电场强度大小不变。

则小球运动的轨迹和位置坐标正确的是下图中的（　　）

答案：

C

解析：

小球加速度大小a＝

＝0.20m/s2,1s末小球速度vx＝at＝0.20m/s，沿x轴方向距离x1＝

at2＝

×0.20×12m＝0.10m。

第2s内小球做类平抛运动，x方向x2＝vxt＝0.20m，沿y轴方向y2＝

at2＝

×0.20×12m＝0.1m，故第2s末小球坐标为（0.30m，0.10m），故C正确。

第Ⅱ卷（非选择题　共60分）

二、填空题（共3小题，共18分。

把答案直接填在横线上）

11．（4分）著名物理学家法拉第曾经冒着被电击的危险，做了一个著名的实验——“法拉第笼”实验，如右图所示，法拉第把自己关在金属笼内，当笼外发生强大的静电放电时，他并未受到任何影响，并且验电器也无任何显示。

这个实验的原理是________。

答案：

静电屏蔽

解析：

此实验的原理是静电屏蔽。

静电屏蔽不但可以使金属笼（或金属壳）内部不受外部电场的影响，还可以通过把金属笼（或金属壳）接地的方法隔离内部带电体的电场对外界的影响。

12．（6分）（2012·潍坊三校高二检测）用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图所示）。

设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。

实验中，极板所带电荷量不变，若

（1）保持S不变，增大d，则θ将________。

（填“变大”“变小”或“不变”）

（2）保持d不变，减小S，则θ将________。

（填“变大”“变小”或“不变”）

答案：

（1）变大　

（2）变大

解析：

由平行板电容器C＝

及C＝

可知，保持S不变，增大d，电容C减小，电荷量Q不变，电势差U增大，静电计指针偏角θ增大；保持d不变，减小S，电容C减小，电荷量Q不变，电势差U增大，静电计指针偏角θ增大。

13．（8分）

密立根油滴实验首先测出了元电荷的数值，其实验装置如图所示，油滴从喷雾器喷出，以某一速度进入水平放置的平行板之间。

今有一带负电的油滴，不加电场时，油滴由于受到重力作用加速下落，速率变大，受到的空气阻力也变大，因此油滴很快会以一恒定速率v1匀速下落。

若两板间加一电压，使板间形成向下的电场E，油滴下落的终极速率为v2。

已知运动中油滴受到的阻力可由斯托克斯公式f＝6πηrv计算（其中r为油滴半径，η为空气粘滞系数）。

实验时测出r、v1、v2，E、η为已知，则

（1）油滴的带电量________。

（2）经多次测量得到许多油滴的Q测量值如下表（单位10－19C）

6.41

8.01

9.65

11.23

12.83

14.48

分析这些数据可知____________。

答案：

（1）q＝

（2）电荷的最小电量即元电荷为1.6×10－19C

解析：

（1）没有加电压时，达到v1有mg＝f1＝6πrηv1

加上电压后，受到向上的阻力和电场力，有mg＝f2＋QE＝6πrηv2＋QE

解以上两式得到油滴电量q＝

（2）在误差范围内，可以认为油滴的带电量总是1.6×10－19C的整数倍，故电荷的最小电量即元电荷为1.6×10－19C。

三、论述·计算题（共4小题，共42分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

14．（10分）（广州高二检测）光滑绝缘导轨，与水平面成45°角，两个质量均为m，带等量同种电荷的小球A、B，带电量均为q，静止于导轨的同一水平高度处，如图所示。

求两球之间的距离。

答案：

q

解析：

设两球之间的距离为x，相互作用的库仑力为F，则：

F＝k

由平衡条件得：

Fcos45°＝mgsin45°

由以上两式解得：

x＝q

15．（10分）（2012·太原五中高二检测）

已知，规定离场源电荷无穷远处电势为零之后，在点电荷电场中电势φ与场源电荷电荷量Q及离点电荷的距离之间的关系为φ＝k

，其中k为静电力常量，k＝9.0×109N·m2/C2。

如图所示，某处固定一带电量为Q＝＋1×10－6C，可看作点电荷的带电小球，另一电荷量为q＝＋4×10－12C的试探电荷从电场中A点沿曲线（图中实线）运动到B点，已知A、B两点与带电小球球心之间的距离分别为rA＝20cm，rB＝10cm。

求

（1）A、B间的电势差UAB。

（2）从A到B过程中，试探电荷电势能的变化量。

答案：

（1）－4.5×104V　

（2）1.8×10－7J

解析：

（1）根据点电荷电势公式，可得A、B两点的电势分别为：

φA＝k

＝4.5×104V，φB＝k

＝9.0×104V，

故A、B间的电势差UAB＝φA－φB＝－4.5×104V

（2）设从A到B过程中电势能变化量为ΔEp，根据电场力做功与电势能变化的关系有：

ΔEp＝－WE＝－qUAB，代入数值得ΔEp＝1.8×10－7J

16．（11分）静电喷漆技术具有效率高、浪费少、质量好、有利于工人健康等优点，其装置如图所示。

A、B为两块平行金属板，间距d＝0.40m，两板间有方向由B指向A，大小为E＝1.0×103N/C的匀强电场。

在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒，油漆微粒的初速度大小均为v0＝2.0m/s，质量m＝5.0×10－15kg、带电量为q＝－2.0×10－16C。

微粒的重力和所受空气阻力均不计，油漆微粒最后都落在金属板B上．试求：

（1）电场力对每个微粒所做的功。

（2）微粒打在B板上的动能。

（3）微粒到达B板所需的最短时间。

（4）微粒最后落在B板上所形成的图形及面积的大小。

答案：

（1）8.0×10－14J　

（2）9.0×10－14J　（3）0.1s　（4）圆形　0.25m2

解析：

（1）W＝qEd＝8.0×10－14J。

（2）W＝Ekt－Ek0

Ekt＝W＋Ek0＝W＋

mv

＝9.0×10－14J

（3）Ekt＝

mv

，vt＝

＝6.0m/s。

＝

，所以t＝

＝0.1s。

（4）圆形

a＝

＝40m/s2，Rm＝v0t1，d＝

at

，

S＝πR

＝π（v0t1）2＝πv

＝0.25m2。

17.（11分）（2012·枣庄模拟）如图所示，两块平行金属板竖直放置，两板间的电势差U＝1.5×103V（仅在两板间有电场），现将一质量m＝1×10－2kg、电荷量q＝4×10－5C的带电小球从两板的左上方距两板上端的高度h＝20cm的地方以初速度v0＝4m/s水平抛出，小球恰好从左板的上边缘进入电场，在两板间沿直线运动，从右板的下边缘飞出电场，求：

（1）金属板的长度L。

（2）小球飞出电场时的动能Ek。

答案：

（1）0.15m　

（2）0.175J

解析：

（1）小球到达左板上边缘时的竖直分速度：

vy＝

＝2m/s

设小球此时速度方向与竖直方向之间的夹角为θ，则：

tanθ＝

＝2

小球在电场中沿直线运动，所受合力方向与运动方向相同，设板间距为d，则：

tanθ＝

＝

L＝

，解得L＝

＝0.15m

（2）进入电场前mgh＝

mv

－

mv

电场中运动过程qU＋mgL＝Ek－

mv

解得Ek＝0.175J