2023-2024學(xué)年高二物理人教版（2023）必修第三冊(cè) 第十二章 電能 能量守恒定律 測(cè)試卷（含解析）

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一、選擇題

1.對(duì)公式和的理解，下列說法正確的是()

A.公式適用于計(jì)算任何電場中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差

B.由知，A點(diǎn)和B點(diǎn)間距離越大，則這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差越大

C.由知，勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)沿電場線的距離越大，則電場強(qiáng)度越小

D.公式中的d是勻強(qiáng)電場中所在的兩等勢(shì)面之間的距離

2.如圖所示，矩形ABCD的AD邊長為16cm，AB邊長為12cm，勻強(qiáng)電場的方向與矩形平面平行，頂點(diǎn)A的電勢(shì)為10V，C點(diǎn)電勢(shì)比A點(diǎn)電勢(shì)高7V，D點(diǎn)電勢(shì)比C點(diǎn)電勢(shì)高9V，由此可知?jiǎng)驈?qiáng)電場的電場強(qiáng)度E的大小為()

A.1.25V/cmB.2.5V/cmC.3.75V/cmD.5.0V/cm

3.如圖所示，水平面內(nèi)有六個(gè)點(diǎn)，它們均勻分布在半徑為的同一圓周上，空間有一方向與圓平面平行的勻強(qiáng)電場.已知三點(diǎn)的電勢(shì)分別為，下列判斷不正確的是()

A.圓心O的電勢(shì)為2VB.CF連線為等勢(shì)線

C.該圓周上電勢(shì)最高為4VD.電場強(qiáng)度的大小為100V/m

4.如圖所示的傳感器，甲、乙為平行板電容器的上、下兩個(gè)固定極板，分別接在恒壓直流電源的兩極上，當(dāng)紙張從平行板間穿過時(shí)，可監(jiān)控紙張的厚度.若電流計(jì)指針偏向a端，電容器放電；若電流計(jì)指針偏向b端，電容器充電.某次紙張從平行板間穿過時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針偏向b端，則()

A.平行板電容器的電容不變B.平行板電容器的電容變小

C.甲、乙兩板間紙張厚度變小D.甲、乙兩板間紙張厚度變大

5.如圖所示是一個(gè)常用的電容器（，工作電壓），下列關(guān)于它的說法中正確的是()

A.電容器可以儲(chǔ)存電荷，且電荷量越多電容越大

B.這個(gè)電容器兩端電壓變化10V，它的電荷量變化了

C.加在這個(gè)電容器兩端的電壓為250V時(shí)，它的電容是

D.加在這個(gè)電容器兩端的電壓低于500V時(shí)它就不能工作

6.如圖所示，平行板電容器與電源連接，上極板A接地，一帶負(fù)電的油滴靜止于電容器中的P點(diǎn)，現(xiàn)將平行板電容器的下極板B豎直向下移動(dòng)一小段距離，則()

A.帶電油滴所受靜電力不變B.P點(diǎn)的電勢(shì)將升高

C.帶電油滴在P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能增大D.電容器的電容減小，極板帶電荷量增大

7.如圖所示，從熾熱的金屬絲飄出的電子（速度可視為零），經(jīng)加速電場加速后從兩極板中間垂直射入偏轉(zhuǎn)電場。在滿足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是()

A.僅增大加速電場的電壓B.僅減小偏轉(zhuǎn)電場兩極板間的距離

C.僅減小偏轉(zhuǎn)電場的電壓D.僅減小偏轉(zhuǎn)電場極板的長度

8.如圖所示，在場強(qiáng)大小為E、方向豎直向上的勻強(qiáng)電場中，將質(zhì)量為m、帶電荷量為的粒子以速度從連線上的C點(diǎn)水平向左射出.已知AB連線與水平方向的夾角為θ，粒子的重力忽略不計(jì)，當(dāng)粒子落至連線上的D點(diǎn)（圖中未畫出）時(shí)，下列說法中正確的是()

A.粒子從C點(diǎn)出發(fā)后經(jīng)落到D點(diǎn)

B.粒子在D點(diǎn)處的速度大小為

C.粒子在D點(diǎn)處的電勢(shì)能大于在C點(diǎn)處的電勢(shì)能

D.兩點(diǎn)間的距離為

9.如圖所示，質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子，以初速度從A點(diǎn)豎直向上射入真空中的沿水平方向的勻強(qiáng)電場中，粒子通過電場中B點(diǎn)時(shí)，速率，方向與電場的方向一致，則A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差為()

A.B.C.D.

10.如圖所示，一質(zhì)量為m、電荷量為的粒子以速度從連線上的P點(diǎn)水平向右射入大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場中。已知與水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，則粒子到達(dá)連線上的某點(diǎn)時(shí)()

A.所用時(shí)間為B.速度大小為

C.與P點(diǎn)的距離為D.速度方向與豎直方向的夾角為30°

二、非選擇題

11.某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的電路“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”。將開關(guān)S打到1，電容器將_______（填“充電”或“放電”），此過程中自由電子_______（填“能”或“不能”）穿過電容器間的電介質(zhì)；再將開關(guān)S打到2，電容器將________（填“充電”或“放電”），通過電流表的電流方向_________（填“向左”或“向右”）。

12.如圖，在豎直向下的勻強(qiáng)電場（）中，一質(zhì)量為m、帶電荷量為的小球，用長為R的輕繩懸掛于O點(diǎn)，讓小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，其中分別是圓周上的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，若要完成完整的圓周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)的速度至少為___，小球由A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，繩子拉力逐漸____（選填“增大”“不變”或“減小”）。

13.如圖所示，在勻強(qiáng)電場中有兩點(diǎn)，它們相距2cm，兩點(diǎn)的連線與場強(qiáng)方向成60°角。將一個(gè)不知道電荷性質(zhì)、電荷量為的電荷由A移到B，其電勢(shì)能增加了0.2J。

（1）電荷帶正電還是負(fù)電？由A到B靜電力做的功為多少？

（2）兩點(diǎn)的電勢(shì)差為多少？

（3）求勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)的大小。

14.一質(zhì)量為m的帶電小球以速度沿豎直方向從A點(diǎn)垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)為E，如圖所示，經(jīng)過一段時(shí)間后到達(dá)B點(diǎn)，其速度變?yōu)樗椒较颍笮∪詾?，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，求：

（1）小球帶電情況；

（2）小球由A到B的位移；

（3）小球速度的最小值。

15.如圖所示，靜止于A處的離子，經(jīng)電壓為U的加速電場加速后沿圖中圓弧虛線通過靜電分析器，從P點(diǎn)垂直CN進(jìn)入矩形區(qū)域的有界勻強(qiáng)電場，電場方向水平向左.靜電分析器通道內(nèi)有均勻輻向分布的電場，已知圓弧所在處場強(qiáng)為，方向如圖所示.離子質(zhì)量為m、電荷量為，離子重力不計(jì).

（1）求圓弧虛線對(duì)應(yīng)的半徑R的大小.

（2）若離子恰好能打在Q點(diǎn)上，求矩形區(qū)域QNCD內(nèi)勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E的大小.

（3）在（2）問中E不變的情況下，要使離子能打在NQ上各處，需在豎直方向上再加一個(gè)在什么范圍內(nèi)變化的電場？

答案以及解析

1.答案：D

解析：公式只適用于計(jì)算勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，故A錯(cuò)誤.由知，當(dāng)E一定時(shí)，A點(diǎn)和B點(diǎn)間沿電場線方向距離越大，則這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差越大，故B錯(cuò)誤.勻強(qiáng)電場場強(qiáng)處處相同，與距離無關(guān)，故C錯(cuò)誤，公式中的d是勻強(qiáng)電場中所在的兩等勢(shì)面之間的距離，即沿電場線方向的距離，故D正確.

2.答案：A

解析：設(shè)之間的P點(diǎn)電勢(shì)與C點(diǎn)電勢(shì)相同，則，又，解得，過D點(diǎn)作等勢(shì)線CP的垂線DF，DF就是勻強(qiáng)電場的一條電場線，如圖所示，由幾何關(guān)系可知，DF的長度為，電場強(qiáng)度的大小，B、C、D錯(cuò)誤，A正確.

3.答案：D

解析：設(shè)連線的中點(diǎn)為G，如圖所示，根據(jù)勻強(qiáng)電場的性質(zhì)可解得G點(diǎn)的電勢(shì)，則連線為等勢(shì)線，圓心O的電勢(shì)，A、B正確，不符合題意.兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為兩點(diǎn)間的距離，根據(jù)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度的計(jì)算公式可得，沿著電場線方向電勢(shì)逐漸降低，因此H點(diǎn)電勢(shì)最高，有，又，解得，C正確，不符合題意，D錯(cuò)誤，符合題意.

4.答案：D

解析：根據(jù)題干條件可知，電流計(jì)指針偏向b端，電容器充電，則電容器的電荷量Q增加，而兩極板接在恒壓直流電源的兩極，則U不變，根據(jù)電容器電容定義式知，電容C增大，故A、B錯(cuò)誤；根據(jù)電容器電容決定式知，只有甲、乙兩板間紙張厚度變大導(dǎo)致增加，電容器的電容才能增大，故C錯(cuò)誤，D正確.

5.答案：B

解析：電容器可以儲(chǔ)存電荷，電容器的電容是由其本身決定的，與電荷量無關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；這個(gè)電容器的電容為，兩端電壓變化10V，它的電荷量變化量，選項(xiàng)B正確；電容器的電容與加在它兩端的電壓無關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；加在這個(gè)電容器兩端的電壓低于500V時(shí)它仍能工作，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

6.答案：B

解析：將平行板電容器的下極板豎直向下移動(dòng)一小段距離，由于電容器兩板間電壓不變，根據(jù)得知板間場強(qiáng)減小，油滴所受的靜電力減小，則油滴將向下運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；板間場強(qiáng)E減小，而P點(diǎn)與上極板間的距離不變，則由公式分析可知，P點(diǎn)與上極板間電勢(shì)差將減小，而P點(diǎn)的電勢(shì)低于上極板的電勢(shì)，則知P點(diǎn)的電勢(shì)將升高，由帶電油滴原來處于平衡狀態(tài)可知油滴帶負(fù)電，P點(diǎn)的電勢(shì)升高，則油滴在P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能將減小，故選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；根據(jù)電容的定義式知，電容器與電源相連，則U不變，當(dāng)C減小時(shí)，則極板帶電荷量Q也減小，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

7.答案：B

解析：設(shè)電子經(jīng)加速電場加速后的速度為，加速電壓為，偏轉(zhuǎn)電壓為U，偏轉(zhuǎn)電場兩極板間的距離為d，極板的長度為l，則電子經(jīng)加速電場加速的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理可得，電子在偏轉(zhuǎn)電場中的加速度，運(yùn)動(dòng)時(shí)間，離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)速度方向與水平方向夾角的正切值為。經(jīng)分析可知B正確，ACD錯(cuò)誤。

8.答案：D

解析：粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向的加速度大小為，根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有，又，聯(lián)立解得，A錯(cuò)誤；粒子在D點(diǎn)處的豎直分速度大小為，速度大小為，聯(lián)立解得，B錯(cuò)誤；粒子從C點(diǎn)到D點(diǎn)的過程中電場力做正功，電勢(shì)能減小，所以粒子在D點(diǎn)處的電勢(shì)能小于在C點(diǎn)處的電勢(shì)能，C錯(cuò)誤；兩點(diǎn)間的距離為，聯(lián)立解得，D正確.

9.答案：C

解析：粒子在豎直方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，則有，電場力做正功，重力做負(fù)功，使粒子的動(dòng)能由變?yōu)?，則根據(jù)動(dòng)能定理，有，解得，A、B兩點(diǎn)電勢(shì)差應(yīng)為,故選C。

10.答案：C

解析：粒子在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，從P點(diǎn)到再次落到連線上，水平位移等于豎直位移，即，解得，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；豎直速度，合速度，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；水平位移，豎直位移，故合位移大小，故C選項(xiàng)正確；設(shè)速度方向與豎直方向的夾角為θ，則，即，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。

11.答案：充電；不能；放電；向左

解析：將開關(guān)S打到1，電容器將充電，上極板帶正電；充電過程中，自由電子不會(huì)穿過介質(zhì)，而是在電場力的作用下沿導(dǎo)線定向移動(dòng)，使極板帶電。再將開關(guān)S打到2，電容器放電，通過電流表的電流方向向左。

12.答案：；減小

解析：重力與電場力合力的大小為

方向是豎直向上的，所以A點(diǎn)相當(dāng)于圓周運(yùn)動(dòng)中的等效最低點(diǎn)，B點(diǎn)相當(dāng)于圓周運(yùn)動(dòng)中的等效最高點(diǎn)。若恰好做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，在B點(diǎn)，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得

解得

在A點(diǎn)繩子受到的拉力最大，B點(diǎn)繩子受到的拉力最小，所以小球由A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，繩子拉力逐漸減小。

13.答案：（1）負(fù)電；

（2）

（3）

解析：（1）將電荷由A移到B，其電勢(shì)能增加0.2J，則靜電力做功，則電荷帶負(fù)電。

（2），根據(jù)靜電力做的功與電勢(shì)差的關(guān)系，兩點(diǎn)的電勢(shì)差

（3）由幾何關(guān)系可知兩點(diǎn)沿電場方向的距離

該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小

14、

（1）答案：小球帶正電，電荷量為

解析：從A到B過程中，在豎直方向小球做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度點(diǎn)是最高點(diǎn)，豎直分速度為0，有。

水平方向小球在電場力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)，可知小球帶正電，初速度為0，加速度，水平方向有，解得，可得。

（2）答案：，與水平方向的夾角為45°斜向右上方

解析：兩個(gè)方向上的分運(yùn)動(dòng)互為逆運(yùn)動(dòng)，故小球運(yùn)動(dòng)的水平位移大小等于豎直位移大小在豎直方向有，可得，

所以位移大小為，

方向與水平方向的夾角為45°斜向右上方。

（3）答案：

解析：設(shè)重力與電場力的合力為F，其與水平方向的夾角為θ，則，如圖所示。開始一段時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)與速度方向的夾角大于90°，合力做負(fù)功，動(dòng)能減小，后來F與速度的夾角小于90°，合力做正功，動(dòng)能增加，因此，當(dāng)F與速度v的方向垂直時(shí)，小球的動(dòng)能最小，速度也最小，設(shè)為，有，則，

解得。

15.答案：(1)

(2)