2021-2022高中物理第三冊鞏固練習(xí)：第10章 靜電場中的能量 測評（B）

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE12-版權(quán)所有@高考資源網(wǎng)學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第十章測評（B）（時間：60分鐘滿分：100分）一、選擇題（本題共8小題,每小題5分，共40分。第1～5小題只有一個選項正確,第6～8小題有多個選項正確）1.如圖所示,在光滑絕緣的水平面上，有一菱形ABCD,對角線交點(diǎn)為O，在頂點(diǎn)B、D處各固定一個點(diǎn)電荷,若將一個帶正電的小球從A點(diǎn)由靜止釋放,小球?qū)⒀貙蔷€AC做往返運(yùn)動。則(）A。B、D處固定的是等量的正電荷B.B、D處固定的是等量的異種電荷C.在A、C的連線上O點(diǎn)電勢最低D.運(yùn)動小球在O處的機(jī)械能最小答案:C解析:由題意知,B、D處固定的是等量的負(fù)電荷,A、B錯;帶正電的小球從A點(diǎn)由靜止釋放,向低電勢處移動，故C對;運(yùn)動小球在O處的電勢能最小，機(jī)械能最大,D錯。2。如圖所示,一圓環(huán)上均勻分布著正電荷,x軸垂直于環(huán)面且過圓心O。下列關(guān)于x軸上的電場強(qiáng)度和電勢的說法正確的是（）A.O點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零,電勢最低B。O點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零，電勢最高C。從O點(diǎn)沿x軸正方向，電場強(qiáng)度減小,電勢升高D.從O點(diǎn)沿x軸正方向，電場強(qiáng)度增大，電勢降低答案：B解析：根據(jù)電場的對稱性和電場的疊加原理知,O點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零。在x軸上,電場強(qiáng)度的方向自O(shè)點(diǎn)分別指向x軸正方向和x軸負(fù)方向，且沿電場線方向電勢越來越低,所以O(shè)點(diǎn)電勢最高.在x軸上離O點(diǎn)無限遠(yuǎn)處的電場強(qiáng)度為零,所以沿x軸正方向和x軸負(fù)方向的電場強(qiáng)度先增大后減小。選項B正確。3.如圖所示,真空中有兩個等量的正電荷q1和q2,分別固定于A、B兩點(diǎn),DC為AB連線的中垂線,C為A、B兩點(diǎn)連線的中點(diǎn)，將一正電荷q3由C點(diǎn)沿著中垂線移至無窮遠(yuǎn)處的過程中，下列結(jié)論正確的有（）A.電勢能逐漸減小B。電勢能逐漸增大C。q3受到的靜電力逐漸減小D.q3受到的靜電力逐漸增大答案：A解析:中垂線CD段上的電場強(qiáng)度方向處處都是豎直向上,故正電荷q3由C點(diǎn)沿著中垂線移至無窮遠(yuǎn)處的過程中，靜電力做正功，電勢能減小,A對,B錯；中垂線上由C到無窮遠(yuǎn)，電場強(qiáng)度先變大后變小,q3受到的靜電力先變大后變小，C、D錯。4.如圖所示,帶電的平行金屬板電容器水平放置,質(zhì)量相同、重力不計的帶電微粒A、B以平行于極板的相同初速度從不同位置射入電場，結(jié)果打在極板上的同一點(diǎn)P。不計兩微粒之間的庫侖力,下列說法正確的是（）A。在電場中微粒A運(yùn)動的時間比B長B。在電場中微粒A、B運(yùn)動的時間相同C.微粒A所帶的電荷量比B少D.靜電力對微粒A做的功比B少答案：B解析：帶電微粒進(jìn)入電場中，做類平拋運(yùn)動,水平方向做勻速直線運(yùn)動,則微粒在電場中的運(yùn)動時間為t=xv0，由此可知兩微粒在電場中的運(yùn)動時間相同,選項B正確，A錯誤；豎直方向做勻加速直線運(yùn)動,y=12at2,由于t相同,yA〉yB，可得aA>aB，即qAEmA>qBEmB，由于mA=mB，則qA〉qB,選項C5。一帶電粒子沿圖中曲線穿過一勻強(qiáng)電場中的等勢面，且四個等勢面的電勢關(guān)系滿足φa>φb〉φc>φd,若不計粒子所受重力，則（）A.粒子一定帶正電B。粒子的運(yùn)動是勻變速運(yùn)動C。粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動的過程中動能先減小后增大D。粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動的過程中電勢能增大答案:B解析:由于φa>φb〉φc>φd,所以電場線垂直于等勢面由a指向d,根據(jù)電荷運(yùn)動規(guī)律可知其受力由d指向a,即該粒子帶負(fù)電，從A點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動過程中,粒子的動能在增大，電勢能在減小.6.如圖所示,兩平行金屬板間有勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度方向指向下極板，一電荷量為-q的液滴,以初速度v0垂直電場線射入電場中，則液滴在電場中所做的運(yùn)動可能是（）A.沿初速度方向做勻速運(yùn)動B.向下極板方向偏移,做勻變速曲線運(yùn)動C.向上極板方向偏移，軌跡為拋物線D。向上極板方向偏移，軌跡為一段圓弧答案：ABC解析:在勻強(qiáng)電場中,-q受靜電力的方向與電場線方向相反，大小恒定,但受重力的大小和靜電力的大小未知，當(dāng)二者相等時，液滴做勻速運(yùn)動,當(dāng)靜電力大于重力時,液滴向上極板偏移，當(dāng)靜電力小于重力時，液滴向下極板偏移,偏移時都是做勻變速曲線運(yùn)動，軌跡都為拋物線,故A、B、C選項都有可能。7.一空腔導(dǎo)體周圍的電場線分布圖如圖所示，電場方向如圖中箭頭所示,M、N、P、Q是以O(shè)為圓心的一個圓周上的四點(diǎn)，其中M、N在一條直電場線上,P、Q在一條曲電場線上，下列說法正確的有（)A.M點(diǎn)的電場強(qiáng)度比N點(diǎn)的電場強(qiáng)度小B.P點(diǎn)的電勢比Q點(diǎn)的電勢低C。負(fù)電荷在P點(diǎn)的電勢能小于其在Q點(diǎn)的電勢能D。M、O間的電勢差等于O、N間的電勢差答案：AC解析:用電場線的疏密程度表示電場的強(qiáng)弱,故N點(diǎn)的電場強(qiáng)度比M點(diǎn)的電場強(qiáng)度大，故A正確.沿著電場線的方向電勢越來越低,所以Q點(diǎn)的電勢比P點(diǎn)的電勢低，故B錯誤。P點(diǎn)電勢高于Q點(diǎn),根據(jù)Ep=φq可知,負(fù)電荷在P點(diǎn)的電勢能小于在Q點(diǎn)的電勢能,故C正確.根據(jù)電場分布可知,MO間的平均電場強(qiáng)度比ON間的平均電場強(qiáng)度小,故由公式U=Ed可知，MO間的電勢差小于ON間的電勢差，故D錯誤。8。一個由電池、電阻R、開關(guān)S與平行板電容器組成的串聯(lián)電路如圖所示，開關(guān)S閉合。一帶電液滴懸浮在兩板間P點(diǎn)不動，下列說法正確的是(）A。帶電液滴可能帶正電B.增大兩極板距離的過程中，電阻R中有從a到b的電流，電容器中負(fù)電荷從B到AC。斷開S,減小兩極板正對面積的過程中,液滴將加速上升D。斷開S，減小兩極板距離的過程中,液滴靜止不動答案：CD解析:帶電液滴在重力和靜電力作用下處于平衡狀態(tài)，靜電力方向向上,電場方向向下，故液滴帶負(fù)電,選項A錯誤.由C=εrS4πkd和Q=CU可知，在兩極板間距離增大的過程中，C變小，所以Q變小，因此電容器放電,放電電流的方向從a到b，負(fù)電荷由B板經(jīng)電源和電阻R流向A板，選項B錯誤。斷開S，由C=εrS4πkd,Q=CU和U=Ed知E=4πkQεrS，Q不變,S減小，所以E增大，靜電力大于重力，液滴加速上升，選項C正確。由E=4π二、實(shí)驗題（本題共2小題,共18分)9。（9分）電容器C與電壓為U的電源連接成的電路如圖所示.當(dāng)開關(guān)S與1接通時，電容器A極板帶電,B極板帶電，這一過程稱為電容器的。電路穩(wěn)定后，兩極板間的電勢差為.當(dāng)S與2接通時，流過導(dǎo)體acb的電流方向為，這就是電容器的。

答案:負(fù)正充電Ub→c→a放電解析：開關(guān)接1時，電容器與電源串聯(lián),電源給電容器充電，A極板帶負(fù)電,B極板帶正電,電路穩(wěn)定后,兩極板間電勢差為U；當(dāng)S接2時，電容器放電,電流方向為b→c→a。10.（9分）如圖所示的實(shí)驗裝置可用來探究影響平行板電容器電容的因素，其中電容器左側(cè)極板和靜電計外殼接地,電容器右側(cè)極板與靜電計金屬球相連。（1)使電容器帶電后與電源斷開①上移左極板，可觀察到靜電計指針偏轉(zhuǎn)角(選填“變大”“變小”或“不變”）；

②將極板間距離減小時，可觀察到靜電計指針偏轉(zhuǎn)角(選填“變大”“變小”或“不變”);

③兩板間插入一塊玻璃，可觀察到靜電計指針偏轉(zhuǎn)角(選填“變大”“變小”或“不變").

(2)下列關(guān)于實(shí)驗中使用靜電計的說法,正確的有(）A。使用靜電計的目的是觀察電容器電壓的變化情況B.使用靜電計的目的是測量電容器所帶電荷量的變化情況C。靜電計可以用電壓表替代D。靜電計可以用電流表替代答案：(1）①變大②變?、圩冃?2)A解析:（1）根據(jù)電容的定義式C=QU和電容的決定式C=εrS4πkd得QU=εrS4πkd,當(dāng)上移左極板時，S減小，則U增大,靜電計指針偏轉(zhuǎn)角變大；減小板間距離d時,則U（2）靜電計是用來觀察電容器兩端電壓變化情況的，不可以用電壓表代替，也不可以用電流表代替，因為電流表和電壓表只有在構(gòu)成電流通路時才有示數(shù)。三、計算題(本題共3小題,共42分.要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位）11。（13分）如圖所示，已知AC⊥BC，∠ABC=60°，dBC=20cm,A、B、C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場中，且A、B、C所在平面與電場線平行,把一個電荷量q=10—5C的正電荷從A移到B，靜電力做功為零;從B移到C，靜電力做功為—3×10—3J。(1)求A、C間的電勢差.（2)若規(guī)定B點(diǎn)電勢為零，求C點(diǎn)的電勢。（3）求勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小及方向。答案:（1)-3×102V(2）3×102V(3）1000V/m方向與水平方向夾角為30°指向右下方解析：UAB=0，即φA=φB,UBC=WBCq=—3×10(1）UAC=φA—φC=φB—φC=UBC=-3×102V。(2）φB=0,UBC=φB-φC，所以φC=φB—UBC=3×102V。（3）AB為等勢面，電場強(qiáng)度方向垂直AB連線指向右下方,故E=|UBC|12.(14分)如圖所示，長l=0.20m的絲線的一端拴一質(zhì)量為m=1。0×10-4kg、電荷量為q=+1。0×10—6C的小球,另一端連在一水平軸O上,絲線拉著小球可在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動,整個裝置處在豎直向上的勻強(qiáng)電場中,電場強(qiáng)度E=2。0×103N/C.現(xiàn)將小球拉到與軸O在同一水平面上的A點(diǎn)，然后無初速度地將小球釋放，g取10m/s2.求：（1)小球通過最高點(diǎn)B時速度的大小;(2)小球通過最高點(diǎn)時,絲線對小球拉力的大小.答案:(1）2m/s（2)3.0×10-3N解析:(1)小球由A運(yùn)動到B,其初速度為零,靜電力對小球做正功,重力對小球做負(fù)功，絲線拉力不做功，則由動能定理有，qEl-mgl=mvB=2(qE-(2）設(shè)小球到達(dá)B點(diǎn)時，受重力mg、靜電力qE和拉力FTB作用，mg=1.0×10—4×10N=1。0×10-3NqE=1.0×10—6×2。0×103N=2.0×10—3N因為qE>mg,而qE方向豎直向上,mg方向豎直向下,小球做圓周運(yùn)動,其到達(dá)B點(diǎn)時向心力的方向一定指向圓心，由此可以判斷出小球一定受絲線的拉力FTB作用，由牛頓第二定律有，F(xiàn)TB+mg-qE=mFTB=mvB2l+qE-mg=3.0×1013。（15分)(2019·全國卷Ⅱ)如圖所示，兩金屬板P、Q水平放置，間距為d。兩金屬板正中間有一水平放置的金屬網(wǎng)G，P、Q、G的尺寸相同。G接地，P、Q的電勢均為φ(φ>0）。質(zhì)量為m、電荷量為q（q〉0）的粒子自G的左端上方距離G為h的位置，以速度v0平行于紙面水平射入電場，重力忽略不計。（1）求粒子第一次穿過G時的動能，以及它從射入電場至此時在水平方向上的位移大小。(2)若粒子恰好從G的下方距離G也為h的位置離開電場，則金屬板的長度最短應(yīng)為多少？答案:(1）12mv02（2)2v0mdh解析