新教材2024年高中物理第10章靜電場中的能量學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測新人教版必修第三冊

第十章學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共12小題，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～8小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，每小題3分；第9～12小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．(2024·全國高二單元測試)電荷量為1.0×10－8C的正電荷，從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做功1.5×10－6J的功，則電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差是(C)A．50V B．100VC．150V D．200V解析：A、B兩點(diǎn)間的電勢差為UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(1.5×10－6,1×10－8)V＝150V。2．兩個(gè)相同的負(fù)電荷和一個(gè)正電荷旁邊的電場線分布如圖所示。c是兩負(fù)電荷連線的中點(diǎn)，d點(diǎn)在正電荷的正上方，c、d到正電荷的距離相等，則下列說法錯(cuò)誤的是(B)A．a(chǎn)點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的大 B．a(chǎn)點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的高C．c點(diǎn)的電場強(qiáng)度比d點(diǎn)的大 D．c點(diǎn)的電勢比d點(diǎn)的低解析：視察題中圖可知a點(diǎn)旁邊電場線比b點(diǎn)旁邊電場線密，所以Ea＞Eb，A項(xiàng)正確；由沿電場線方向電勢漸漸降低可知φb＞φa，B項(xiàng)錯(cuò)；由場強(qiáng)公式E＝keq\f(Q,r2)和場強(qiáng)疊加原理可知Ec＞Ed，C項(xiàng)正確；若只有正電荷形成電場，則φc＝φd，若只有負(fù)電荷形成電場，則φc＜φd，而同時(shí)存在兩種電荷時(shí)，可知φd＞φc，D項(xiàng)正確。本題選錯(cuò)誤的，故選B。3．在雷雨天氣中，兩頭牛躲在一棵大樹下，A牛面對大樹站立，B牛側(cè)對大樹站立。當(dāng)閃電擊中大樹時(shí)，大樹四周的電勢分布如圖所示，則(B)A．A牛的前腳電勢比后腳電勢低B．A牛比B牛受到損害可能更大C．大樹四周形成的電場是勻強(qiáng)電場D．大樹四周形成的電場是圖中的同心圓解析：由等勢線分布圖可看出，A牛前腳的電勢大于后腳的電勢，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題中等勢面所標(biāo)出數(shù)據(jù)可知，類似于正電荷形成的電場，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；A牛前后腳存在電勢差，而B牛處于同一等勢上，依據(jù)W＝qU可判A牛比B牛受到的損害更大，故B項(xiàng)正確。4．(2024·全國高二單元測試)如圖所示是一對等量異種電荷形成的等勢面，下列說法正確的是(C)A．一負(fù)電荷在a點(diǎn)處電勢能大于在c點(diǎn)電勢能B．一正摸索電荷放在a點(diǎn)處受力比在b處大C．將一電子從a處移到c處電勢能增加10eVD．將一電子置于b點(diǎn)受力方向水平向右解析：電勢能為標(biāo)量，由Ep＝φq可知，負(fù)電荷在a點(diǎn)電勢能小于c點(diǎn)電勢能，故A錯(cuò)誤；等勢面密的地方電場線也較密，由電場線的疏密程度可知a點(diǎn)場強(qiáng)比b點(diǎn)場強(qiáng)小，由F＝qE知電荷在b處受力更大，故B錯(cuò)誤；由W＝qU＝－e(φa－φc)＝－10eV，知電場力做負(fù)功，電勢能增加，故C正確；電場線與等勢面垂直，由電勢高一側(cè)指向電勢低一側(cè)，可知b處電場線水平向右，則電子受力方向水平向左，故D錯(cuò)誤。5．(2024·江西鉛山縣第一中學(xué)高一開學(xué)考試)正方形ABCD四個(gè)頂點(diǎn)上放置著電荷量相同的、電性如圖所示的點(diǎn)電荷，O為正方形兩對角線的交點(diǎn)，M、N、P、Q分別為AO、BO、CO、DO的中點(diǎn)。取無窮遠(yuǎn)處電勢為零，下列說法正確的是(D)A．M、N、P、Q四點(diǎn)的場強(qiáng)相同B．M、N、P、Q四點(diǎn)的電勢均為零C．將一質(zhì)子從M點(diǎn)沿MON移動(dòng)到N點(diǎn)的過程中，電場力先做正功再做負(fù)功D．將一電子從M點(diǎn)沿MOP移動(dòng)到P點(diǎn)的過程中，電勢能先增加后減小解析：依據(jù)電場的矢量疊加可知，M、N、P、Q四個(gè)點(diǎn)場強(qiáng)方向不同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由電勢疊加可知，M、P兩點(diǎn)離正電荷近，則電勢為正，N、Q兩點(diǎn)離負(fù)電荷近，則電勢為負(fù)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于O點(diǎn)為兩組等量異種電荷的中點(diǎn)，則O點(diǎn)電勢為0，且M點(diǎn)電勢為正，N點(diǎn)電勢為負(fù)，則質(zhì)子從M點(diǎn)沿MON移動(dòng)過程中，其電勢能始終減小，電場力對其始終做正功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于O點(diǎn)電勢為0，且M、P點(diǎn)電勢為正，所以電子從M點(diǎn)沿MOP移動(dòng)到P點(diǎn)的過程中，其電勢先降低后上升，則電子的電勢能先增加后減小，選項(xiàng)D正確。6．(2024·西藏林芝市其次高級中學(xué)高二期末)如圖所示，兩平行板間有勻強(qiáng)電場，不同帶電粒子先后以相同初速度v0，從平行板左側(cè)中心沿垂直電場方向射入，粒子均不與平行板碰撞，粒子重力不計(jì)。設(shè)粒子質(zhì)量為m，帶電荷量為q，粒子從平行板右側(cè)離開時(shí)偏轉(zhuǎn)距離為y，則下列說法正確的是(C)A．y與q成正比 B．y與m成反比C．y與eq\f(q,m)成正比 D．y與eq\f(q,m)成反比解析：電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，水平方向t＝eq\f(L,v0)，豎直方向y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)×eq\f(qU,md)×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,v0)))2＝eq\f(qUL2,2mdveq\o\al(2,0))，由此可知，y與eq\f(q,m)成正比。7．(2024·湖南衡陽一模)人體的細(xì)胞膜模型圖如圖a所示，由磷脂雙分子層組成，雙分子層之間存在電壓(醫(yī)學(xué)上稱為膜電位)，現(xiàn)探討某小塊勻稱的細(xì)胞膜，厚度為d，膜內(nèi)的電場可看作勻強(qiáng)電場，簡化模型如圖b所示，初速度可視為零的一價(jià)正鈉離子僅在電場力的作用下，從圖中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，下列說法正確的是(D)A．A點(diǎn)電勢等于B點(diǎn)電勢B．鈉離子的電勢能增大C．若膜電位不變，鈉離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的速度越大D．若膜電位增加，鈉離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的速度更大解析：初速度可視為零的一價(jià)正鈉離子僅在電場力的作用下，從圖中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，則電場線從A到B，沿電場線電勢降低，所以A點(diǎn)電勢大于B點(diǎn)電勢，A錯(cuò)誤；鈉離子運(yùn)動(dòng)中電場力做正功，所以鈉離子的電勢能減小，B錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理可知qU＝eq\f(1,2)mv2，若膜電位不變時(shí)，即電壓U不變時(shí)，鈉離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的速度不變；電壓U增加時(shí)，速度增大，C錯(cuò)誤，D正確。8．(2024·吉林省長春市田家炳試驗(yàn)中學(xué)高二上學(xué)期期末)水平放置的平行金屬板A、B連接一恒定電壓，兩個(gè)質(zhì)量相等的電荷M和N同時(shí)分別從極板A的邊緣和兩極板的正中間沿水平方向進(jìn)入板間電場，兩電荷恰好在板間某點(diǎn)相遇，如圖所示。若不考慮電荷的重力和它們之間的相互作用，則下列說法正確的是(A)A．電荷M的比荷大于電荷N的比荷B．兩電荷在電場中運(yùn)動(dòng)的加速度相等C．從兩電荷進(jìn)入電場到兩電荷相遇，電場力對電荷M做的功等于電場力對電荷N做的功D．電荷M進(jìn)入電場的初速度大小與電荷N進(jìn)入電場的初速度大小肯定相同解析：若兩板間電壓為U，間距為d，長為L。則由題意：vNt＋vMt＝L①eq\f(1,2)eq\f(UqN,dmN)t2＋eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)eq\f(UqM,dmM)t2②由①式分析得vM、vN肯定不相同，D錯(cuò)誤；由②式分析得：eq\f(qM,mM)＞eq\f(qN,mN)，A正確；由eq\f(qM,mM)＞eq\f(qN,mN)進(jìn)一步分析可得兩個(gè)電荷的加速度aM＞aN，電場力對電荷所做的功W＝qu＝qeq\f(y,d)UWM＞W(wǎng)N，B、C錯(cuò)誤。9．探討與平行板電容器電容有關(guān)因素的試驗(yàn)裝置如圖所示。下列說法正確的是(AC)A．試驗(yàn)前，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，能使電容器帶電B．試驗(yàn)中，只將電容器b板向上平移，靜電計(jì)指針的張角變小C．試驗(yàn)中，只在極板間插入有機(jī)玻璃板，靜電計(jì)指針的張角變小D．試驗(yàn)中，只增加極板帶電荷量，靜電計(jì)指針的張角變大，表明電容增大解析：試驗(yàn)前，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，由于靜電感應(yīng)，在b板上將感應(yīng)出異種電荷，A正確；b板向上平移，正對面積S變小，由C＝eq\f(εrS,4πkd)知，電容C變小，由C＝eq\f(Q,U)知，Q不變，U變大，因此靜電計(jì)指針的張角變大，B錯(cuò)誤；插入有機(jī)玻璃板，相對介電常數(shù)εr變大，由C＝eq\f(εrS,4πkd)知，電容C變大，由C＝eq\f(Q,U)知，Q不變，U變小，因此靜電計(jì)指針的張角變小，C正確；由C＝eq\f(Q,U)，試驗(yàn)中，只增加極板帶電荷量，靜電計(jì)指針的張角變大，表示U變大，但帶電荷量與電容器電容無關(guān)C不變，D錯(cuò)誤。10．(2024·四川資陽高二上期中)如圖所示，A、B、C、D是勻強(qiáng)電場中的四個(gè)點(diǎn)，D是BC的中點(diǎn)，A、B、C的連線構(gòu)成始終角三角形，AB＝Lm，∠ABC＝60°，電場線與三角形所在的平面平行，已知A點(diǎn)的電勢為5V，B點(diǎn)的電勢為－5V，C點(diǎn)的電勢為15V，據(jù)此可以推斷(BD)A．場強(qiáng)方向由C指向B B．場強(qiáng)方向垂直于A、D連線指向BC．場強(qiáng)大小為eq\f(10,L)V/m D．場強(qiáng)大小為eq\f(20\r(3),3L)V/m解析：由于D點(diǎn)是BC的中點(diǎn)，則UCD＝UDB，即φC－φD＝φD－φB，故φD＝eq\f(φC＋φB,2)＝eq\f(15＋（－5）,2)V＝5V，則φD＝φA，A、D連線為一條等勢線，依據(jù)電場線和等勢面垂直及沿電場線方向電勢漸漸降低，可知場強(qiáng)的方向垂直于A、D連線指向B點(diǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；場強(qiáng)的大小為E＝eq\f(UAB,AB·cos30°)＝eq\f(10,\f(\r(3),2)L)V/m＝eq\f(20\r(3),3L)V/m，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。11．(2024·廣東新豐一中高二上期中)一帶負(fù)電的粒子只在靜電力作用下沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，其電勢能隨位移的改變關(guān)系如圖所示，則下列說法正確的是(ACD)A．粒子從x1處運(yùn)動(dòng)到x2處的過程中靜電力做正功B．x1處電場強(qiáng)度方向沿x軸正方向C．x1處的電場強(qiáng)度小于x2處的電場強(qiáng)度D．x1處的電勢比x2處的電勢低解析：帶負(fù)電的粒子從x1處運(yùn)動(dòng)到x2處的過程中電勢能減小，則靜電力做正功，選項(xiàng)A正確；由粒子只在靜電力作用下沿x軸運(yùn)動(dòng)，所以電場方向與x軸平行，靜電力做正功，說明粒子所受的靜電力方向沿x軸正方向，粒子帶負(fù)電，可知電場強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；依據(jù)ΔEp＝－FΔx，知Ep－x圖線斜率的肯定值等于靜電力，由題圖知，粒子在x1處所受的靜電力小于在x2處所受的靜電力，因此x1處的電場強(qiáng)度小于x2處的電場強(qiáng)度，選項(xiàng)C正確；電場強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向，依據(jù)沿著電場線方向電勢漸漸降低，可知x1處的電勢比x2處的電勢低，選項(xiàng)D正確。12．(2024·福建省同安一中高二上學(xué)期期中)如圖所示為一種質(zhì)譜儀示意圖，由加速電場，靜電分析器組成，若靜電分析器通道中心線的半徑為R，通道內(nèi)勻稱輻射電場在中心線處的電場強(qiáng)度大小為E。一質(zhì)量m，電荷量為＋q的粒子從靜止起先經(jīng)加速電場加速后沿中心線通過靜電分析器，從垂直于邊界的P點(diǎn)射出。不計(jì)粒子重力，下列說法正確的是(BC)A．極板M比極板N電勢低B．加速電場的電壓U＝eq\f(ER,2)C．電荷在靜電分析器里做勻速圓周運(yùn)動(dòng)D．電荷在靜電分析器里的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是t＝eq\f(πRm,4Uq)解析：帶電粒子帶正電，在加速電場能夠加速，則極板M比極板N電勢高，故A錯(cuò)誤；在靜電分析器中，受到的電場力指向圓心，帶電粒子沿中心線通過靜電分析器，電場力不做功，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從垂直于邊界的P點(diǎn)射出。在靜電分析器中，電場力供應(yīng)向心力，即Eq＝meq\f(v2,R)，再依據(jù)Uq＝eq\f(1,2)mv2可知U＝eq\f(1,2)ER故BC正確；電荷在靜電分析器里的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是t＝eq\f(s,v)＝eq\f(\f(1,2)πR,\r(\f(2Uq,m)))＝eq\f(πR\r(2mUq),4Uq)，故D錯(cuò)誤。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共2小題，共14分。把答案干脆填在橫線上)13．(6分)(2024·山東聊城高一期末)某試驗(yàn)小組利用如圖甲所示的電路“視察電容器的充、放電現(xiàn)象”。(1)若將開關(guān)S接1，電容器上極板帶__正電__(填“正電”或“負(fù)電”)，再將S接2，通過電流表的電流方向__向左__(填“向左”或“向右”)。(2)試驗(yàn)中所運(yùn)用的電容器如圖乙所示，當(dāng)電容器兩端電壓為額定電壓時(shí)，電容器極板上所帶電荷量為__2.6__C(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。解析：(1)將開關(guān)S接1，電容器上極板與電源的正極相接，則上板帶正電，再將S接2，電容器放電，所以通過電流表的電流方向向左。(2)由題圖乙可知該電容器的額定電壓為5.5V，電容C＝0.47F，當(dāng)電容器兩端電壓為額定電壓時(shí)，電容器極板上所帶電荷量Q＝CU＝0.47×5.5C≈2.6C。14．(8分)當(dāng)今醫(yī)學(xué)上對某些腫瘤采納質(zhì)子療法進(jìn)行治療，該療法用肯定能量的質(zhì)子束照耀腫瘤殺死癌細(xì)胞?，F(xiàn)用始終線加速器來加速質(zhì)子，使其從靜止起先被加速到1.0×107m/s。已知加速電場的場強(qiáng)為1.3×105N/C，質(zhì)子的質(zhì)量為1.67×10－27kg，電荷量為1.6×10－19C，則(1)加速過程中質(zhì)子電勢能__削減__(填“增加”或“削減”)；(2)質(zhì)子所受到的電場力為__2.08×10－14__N；(3)質(zhì)子加速須要的時(shí)間約為__8×10－7__s；(4)加速器加速的直線長度約為__4__m。解析：(1)加速質(zhì)子過程中，電場力對質(zhì)子做正功，質(zhì)子的電勢能削減。(2)質(zhì)子受到的電場力為F＝Eq＝1.3×105×1.6×10－19N＝2.08×10－14N。(3)質(zhì)子的加速度為a＝eq\f(F,m)＝eq\f(2.08×10－14,1.67×10－27)m/s2≈1.25×1013m/s2，依據(jù)v＝at得，加速時(shí)間t＝8×10－7s。(4)依據(jù)v2＝2ax得，加速的直線長度x＝4m。三、論述、計(jì)算題(本題共4小題，共46分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最終答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)15．(8分)(2024·全國高二專題練習(xí))如圖表示某電場等勢面的分布狀況。(1)假如把電子從b等勢面移動(dòng)到e等勢面，靜電力做功是多少？(2)在電場中的A、B兩點(diǎn)放置電荷量相等的摸索電荷，試比較它們所受靜電力的大小和電勢能的大小。答案：(1)15eV(2)摸索電荷在A點(diǎn)受電場力較大電勢能相等解析：(1)由靜電力做功公式得Wbe＝qUbe＝－1×(－15)eV＝15eV。(2)電場線密的地方電場的強(qiáng)度大，電場線疏的地方電場的強(qiáng)度小，等差等勢面密的地方電場強(qiáng)度大，所以A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大，摸索電荷在A點(diǎn)所受靜電力較大；因AB兩點(diǎn)電勢相等，則摸索電荷在兩點(diǎn)的電勢能相等。16．(8分)(2024·江蘇啟東中學(xué)高二上期中)如圖所示的平行金屬板電容器的電容C＝2×10－4F，極板A、B之間可以看成勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)E＝1.2×103V/m，極板間距離為L＝5cm，電場中c點(diǎn)到A極板、d點(diǎn)到B極板的距離均為0.5cm，B極板接地。求：(1)d點(diǎn)處的電勢φd；(2)B極板所帶電荷量Q；(3)d、c兩點(diǎn)間的電勢差Udc；(4)將電荷量q＝－5×10－6C的負(fù)點(diǎn)電荷從d移到c，靜電力的功Wdc。答案：(1)－6V(2)1.2×10－2C(3)48V(4)－2.4×10－4J解析：(1)d點(diǎn)與B極板間的電勢差UdB＝－Ed＝－1200×0.005V＝－6V，所以φd＝－6V。(2)B、A間的電勢差UBA＝EL＝1200×0.05V＝60VB極板所帶電荷量Q＝CUBA＝2×10－4×60C＝1.2×10－2C。(3)d、c兩點(diǎn)沿電場方向的距離Ldc＝0.05m－2×0.5×10－2m＝0.04md、c兩點(diǎn)間的電勢差Udc＝ELdc＝48V。(4)Wdc＝qUdc＝－2.4×10－4J。17．(14分)(2024·西藏拉薩中學(xué)高二上學(xué)期月考)如圖所示，水平放置的平行板電容器，與某一電源相連。它的極板長L＝0.4m，兩板間距離d＝4×10－3m，有一束由相同帶電微粒組成的粒子流，以相同的速度v0從兩板中心平行極板射入，開關(guān)S閉合前，兩板不帶電，由于重力作用微粒能落到下板的正中心，已知微粒質(zhì)量為m＝4×10－5kg，電荷量q＝＋1×10－8C，(g＝10m/s2)求：(1)微粒入射速度v0為多少？(2)為使微粒能從平行板電容器的右邊射出電場，電容器的上極板應(yīng)與電源的正極還是負(fù)極相連？所加的電壓U應(yīng)取什么范圍？答案：(1)10m/s(2)負(fù)極，120V≤U≤200V解析：(1)粒子剛進(jìn)入平行板時(shí)，兩極板不帶電，粒子做平拋運(yùn)動(dòng)，則有：水平方向有：eq\f(L,2)＝v0t，豎直方向有：eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)gt2，解得：v0＝10m/s。(2)由于帶電粒子的水平位移增加，在板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變大，而豎直方向位移不變，所以在豎直方向的加速度減小，所以電場力方向向上，又因?yàn)槭钦姾?，所以上極板與電源的負(fù)極相連，當(dāng)所加電壓為U1時(shí)，微粒恰好從下極板的右邊緣射出，則有：eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)a1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,v0)))eq\s\up12(2)，依據(jù)牛頓其次定律得：mg－qeq\f(U1