2021-2022高中物理3-1作業(yè)：章末測評第1-2章靜電場電勢能與電勢差

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE15-版權所有@高考資源網(wǎng)學必求其心得，業(yè)必貴于專精章末綜合測評(一）靜電場電勢能與電勢差(時間：90分鐘分值：100分）一、選擇題（本題共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8~12題有多項符合題目要求,全部選對的得4分,選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1．下列關于U＝Ed說法正確的是()A．在電場中，E跟U成正比，跟d成反比B．對于任何電場,U＝Ed都適用C．U＝Ed只適用于勻強電場，d是電場中任意兩點間距離D．U＝Ed只適用于勻強電場，d是沿著電場線方向兩點間距離D［公式U＝Ed僅僅反映了勻強電場中電勢差與電場強度之間的一種關系，并不是場強的決定式，僅適用于勻強電場,所以A、B錯誤；而公式中的d是沿場強方向的距離，所以C錯誤.］2．傳感器是自動控制設備中不可缺少的元件，已經(jīng)滲透到宇宙開發(fā)、環(huán)境保護、交通運輸以及家庭生活等各種領域。下列為幾種電容式傳感器，其中通過改變電容器兩板間距離而引起電容變化的是()ABCDC[A選項改變的是介質,B、D選項改變的是正對面積，C選項改變的是兩板間距離，故C正確。]3．如圖所示，M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點，O點為半圓弧的圓心，∠MOP＝60°。電荷量相等、符號相反的兩個點電荷分別置于M、N兩點，這時O點電場強度的大小為E1；若將N點處的點電荷移至P點,則O點的場強大小變?yōu)镋2。則E1與E2之比為（)A．1∶2 B．2∶1C．2∶eq\r（3) D．4∶eq\r(3)B［依題意，每個點電荷在O點產(chǎn)生的場強為eq\f（E1,2），則當N點處的點電荷移至P點時，O點場強如圖所示,合場強大小為E2＝eq\f(E1，2），則eq\f（E1，E2）＝eq\f（2，1)，B正確.］4．如圖所示，圖中五點均在勻強電場中，a、b、c剛好是一個圓的三個等分點（電勢已在圖中標注）,O是圓心，c、O、d三點在同一條直線上，已知電場線與圓所在平面平行。下列有關d點的電勢、電場強度的相關描述正確的是()A．d點的電勢為4VB．d點的電勢為6VC．電場強度方向由c點指向a點D．電場強度方向由c點指向b點B[ab中點的電勢為φe＝eq\f(10＋2,2)V＝6V＝φc，可知dc是電勢為6V的等勢線，即d點的電勢為6V，選項B正確，A錯誤;電場線與等勢面垂直，且由高電勢點指向低電勢點,故電場強度方向由a點指向b點，選項C、D錯誤.］5．如圖所示,水平放置的平行板間的勻強電場正中間P點有一帶電微粒正好處于靜止狀態(tài)，如果把平行帶電板瞬時改為豎直放置，帶電微粒的運動將是（）A．保持靜止狀態(tài)B．從P點開始做自由落體運動C．從P點開始做平拋運動D．從P點開始做初速度為零,加速度為eq\r(2)g的勻加速直線運動D［帶電微粒在電場中處于靜止狀態(tài)，表明必須考慮重力的作用，并且有mg＝qE,若把平行帶電板改為豎直放置，電場強度大小不變，但方向改變,此時帶電微粒受的合力F＝eq\r(qE2＋mg2）＝eq\r（2)mg,則產(chǎn)生的加速度a＝eq\r（2）g.］6．如圖所示,A、B兩點是粒子在勻強電場中運動時經(jīng)過的兩個點，平行直線表示電場線，但方向未知,整個過程中只有電場力做功。已知粒子在A點時的動能比B點大,則下列說法正確的是(）A．無論粒子是從A到B，還是從B到A，電場力均做負功B．電場線方向從右向左C．無論粒子是帶正電還是負電，均不可能沿軌跡2運動D．粒子的運動軌跡若為1，則粒子一定帶負電C［由題可知，粒子在A點時的動能比B點大，則無論電場方向如何，粒子帶電性質如何，A到B的過程中電場力做負功，B到A的過程中電場力做正功,A錯誤;粒子的帶電性質未知,不能確定電場線方向，B錯誤；粒子在A點時的動能比B點大，電場力沿水平方向，則電場力的方向應向左，粒子運動的軌跡向左彎曲，運動的軌跡只能是軌跡1，不可能是軌跡2，C正確;粒子的運動軌跡若為1，則所受電場力向左，若電場線方向向左，粒子一定帶正電，若電場線方向向右，則粒子帶負電,D錯誤。]7．如圖所示,兩個固定的等量異種點電荷，在它們連線的垂直平分線上有a、b、c三點，下列說法正確的是()A．a(chǎn)點電勢比b點電勢高B．a(chǎn)、b兩點場強方向相同,a點場強比b點大C．a(chǎn)、b、c三點與無窮遠處電勢相等D．一不計重力的帶電粒子，在a點無初速釋放,則它將在a、b連線上運動C［等量異種點電荷連線的垂直平分線是一條等勢線，一直延伸到無窮遠處，即a、b、c三點與無窮遠處電勢相等,選項A錯誤，C正確;a、b兩點場強方向相同，b處電場線較密，場強較大,選項B錯誤;帶電粒子在a點無初速釋放,所受的電場力方向與ab連線垂直,不可能沿ab連線運動，選項D錯誤。]8．用金屬箔做成一個不帶電的圓環(huán),放在干燥的絕緣桌面上。小明同學用絕緣材料做的筆套與頭發(fā)摩擦后，將筆套自上向下慢慢靠近圓環(huán),當距離約為0.5cm時圓環(huán)被吸引到筆套上,如圖所示.對上述現(xiàn)象的判斷與分析，下列說法正確的是（）A．摩擦使筆套帶電B．筆套靠近圓環(huán)時,圓環(huán)上、下部感應出異號電荷C．圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)的重力D．筆套碰到圓環(huán)后，筆套所帶的電荷立刻被全部中和ABC［絕緣材料做的筆套與頭發(fā)摩擦,摩擦使筆套帶電,選項A正確；筆套靠近圓環(huán)時，圓環(huán)上、下部感應出異號電荷，選項B正確；圓環(huán)被吸引向上運動，一定是靜電力的合力大于圓環(huán)的重力，選項C正確;因圓環(huán)原來不帶電，筆套與頭發(fā)摩擦后帶電，故筆套碰到圓環(huán)后,筆套所帶的電荷沒有全部被中和，選項D錯誤.］9．(多選)如圖所示,A是帶正電的球，B為不帶電的導體，A、B均放在絕緣支架上，M、N是導體B中的兩點。以無限遠處為電勢零點，當導體B達到靜電平衡后()A．M、N兩點電場強度大小關系為EM＝EN＝0B．M、N兩點電勢高低關系為φM＝φNC．M、N兩點電勢高低關系為φM＞φN＞0D．感應電荷在M、N兩點產(chǎn)生的電場強度EM′＞EN′ABD［導體B達到靜電平衡后，內(nèi)部場強處處為零,即感應電荷在M、N兩點產(chǎn)生的電場強度與帶電小球A在M、N兩點產(chǎn)生的電場強度等大反向，所以,A、D選項正確；導體B達到靜電平衡后，整個導體是等勢體，M、N兩點電勢相等，故B選項正確，C選項錯誤.]10．在一靜止點電荷的電場中，任一點的電勢φ與該點到點電荷的距離r的關系如圖所示。電場中四個點a、b、c和d的電場強度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed。點a到點電荷的距離ra與點a的電勢φa已在圖中用坐標(ra，φa）標出，其余類推?，F(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點依次經(jīng)b、c點移動到d點，在相鄰兩點間移動的過程中，電場力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd。下列選項正確的是（)A．Ea∶Eb＝4∶1 B．Ec∶Ed＝2∶1C．Wab∶Wbc＝3∶1 D．Wbc∶Wcd＝1∶3AC［由題圖知,a、b、c、d四個點距點電荷的距離依次增大，且rb＝2ra，由E＝eq\f（kQ，r2）知,Ea∶Eb＝4∶1，A項正確。rd＝2rc，由E＝eq\f(kQ，r2）知,Ec∶Ed＝4∶1,B項錯誤。在移動電荷的過程中，電場力做的功與電勢能的變化量大小相等,則Wab∶Wbc＝q(φa－φb）∶q（φb－φc）＝3∶1，C項正確.Wbc∶Wcd＝q(φb－φc）∶q（φc－φd）＝1∶1，D項錯誤。]11．如圖所示是某種靜電礦料分選器的原理示意圖，帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強電場后,分別落在收集板中央的兩側，對礦粉分離的過程，下列表述正確的是()A．帶正電的礦粉落在右側B．電場力對礦粉做正功C．帶負電的礦粉電勢能變大D．帶正電的礦粉電勢能變小BD[帶正電的礦粉因受到水平向左的電場力作用向左偏轉,電場力做正功,電勢能變小,落在左側，選項A錯誤，D正確；帶負電的礦粉因受到水平向右的電場力作用向右偏轉，電場力也做正功，電勢能也變小，選項B正確，C錯誤。］12．a(chǎn)、b、c三個α粒子由同一點沿垂直場強方向進入偏轉電場，其軌跡如圖所示,其中b恰好飛出電場，由此可以肯定（）A．在b飛離電場的同時，a剛好打在負極板上B．b和c同時飛離電場C．進入電場時，c的速度最大，a的速度最小D．動能的增量相比，c的最小，a和b的一樣大ACD［三個α粒子進入電場后加速度相同，由題圖看出,豎直方向a、b偏轉距離相等，大于c的偏轉距離，由y＝eq\f(1，2)at2可知，a、b運動時間相等，大于c的運動時間，即ta＝tb＞tc，故在b飛離電場的同時，a剛好打在負極板上，而c先飛出電場,故A正確，B錯誤。三個α粒子在水平方向上做勻速直線運動，則有s＝v0t；由題圖看出b、c水平位移相等，大于a的水平位移，即sb＝sc>sa，而ta＝tb>tc，可見，初速度關系為:vc>vb〉va，故C正確.由動能定理得：ΔEk＝qEy,由題圖看出，a和b的偏轉距離相等，大于c的偏轉距離，故a、b動能增量相等,大于c的動能增量，故D正確。］二、非選擇題(共4小題，共52分，按題目要求作答）13．(10分）一個不帶電的平行板電容器，用電壓為60V的直流電源充電，充電過程中電源消耗去了4.8×10－6J的能量，試求這個電容器的電容，并求在此充電過程中，從一個極板轉移至另一個極板的電子的數(shù)目。［解析］充電過程中電源消耗去了4。8×10－6J的能量，說明電場力做了4.8×10－6J的功。由W＝qU,得q＝eq\f(W,U)＝eq\f（4。8×10－6,60）C＝8×10－8C所以，電容器的電容C＝eq\f(Q，U)＝eq\f(q,U)＝eq\f（8×10－8,60）C＝1。33×10－9F＝1。33×103pF又因1個電子的電荷量e＝1。60×10－19C所以轉移電子的數(shù)目n＝eq\f（q，e)＝eq\f（8×10－8,1.60×10－19)個＝5×1011個。［答案]1.33×103pF5×1011個14．（12分)如圖所示，一質量為m、電荷量為q（q〉0)的粒子在勻強電場中運動，A、B為其運動軌跡上的兩點。已知該粒子在A點的速度大小為v0,方向與電場方向的夾角為60°;它運動到B點時速度方向與電場方向的夾角為30°。不計重力。求A、B兩點間的電勢差。［解析]設帶電粒子在B點的速度大小為vB。粒子在垂直于電場方向的速度分量不變，即vBsin30°＝v0sin60°,①由此得vB＝eq\r(3）v0,②設A、B兩點間的電勢差為UAB，由動能定理有qUAB＝eq\f（1，2）m（veq\o\al(2，B）－veq\o\al（2，0))，③聯(lián)立②③式解得UAB＝eq\f(mv\o\al(2，0），q）。④[答案]eq\f(mv\o\al(2，0），q）15．（14分）如圖所示，充電后的平行板電容器水平放置,電容為C,極板間距離為d，上極板正中有一小孔.質量為m、電荷量為＋q的小球從小孔正上方高h處由靜止開始下落,穿過小孔到達下極板處速度恰好為零（空氣阻力忽略不計，極板間電場可視為勻強電場，重力加速度為g）。求:(1）小球到達小孔處的速度大小;(2）極板間電場強度大小和電容器所帶電荷量;（3)小球從開始下落到運動到下極板處所用的時間。[解析]（1)小球從開始下落到上極板間做自由落體運動，由v2＝2gh，得v＝eq\r（2gh).（2）在極板間帶電小球受重力和電場力作用，由牛頓第二定律得mg－qE＝ma，由運動學公式知0－v2＝2ad,整理得電場強度E＝eq\f（mgh＋d,qd）,由U＝Ed,Q＝CU，得電容器所帶電荷量Q＝eq\f（mgh＋dC，q）。(3)由h＝eq\f(1,2）gteq\o\al（2,1)，0＝v＋at2，t＝t1＋t2，整理得t＝eq\f(h＋d,h）eq\r(\f（2h，g)）。［答案］（1)eq\r（2gh)(2)eq\f（mgh＋d，qd)eq\f（mgh＋dC，q)(3)eq\f(h＋d,h）eq\r(\f(2h,g）)16．（16分)兩平行金屬板A、B水平放置，一個質量為m＝5×10－6kg的帶電微粒,以v0＝2m/s的水平速度從兩板正中位置射入電場，如圖所示，A、B兩板間距離d＝4cm，板長L＝10cm。(1）當A、B間的電壓UAB＝1000V時，微粒恰好不偏轉，沿圖中直線射出電場,求該粒子的電荷量和電性；(2）令B板接地，欲使該微粒射出偏轉電場，求A板所加電勢的范圍。[解析］(1)當UAB＝1000V時,重力跟電場力相等，微粒才沿初速度v0方向做勻速直線運動，故qeq\f（UAB，d）＝mg，q＝eq\f（mgd,UAB)＝2×10－9C;重力方向豎直向下，電場力方向豎直向上,而場強方向豎直向下(UAB＞0)，所以，微粒帶負電.(2）令該微粒從A板邊緣M點飛出，設此時φA＝φ1，因為φB＝0，所以UAB＝φ1，電場力