高中物理：靜電場中的能量-測試題(含答案)

好教育云平臺入學(xué)調(diào)研考試卷第好教育云平臺入學(xué)調(diào)研考試卷第=page12*2-123頁（共=sectionPages12*224頁）好教育云平臺入學(xué)調(diào)研考試卷第=page12*224頁（共=sectionPages12*224頁）高中物理：靜電場中的能量測試題（含答案）注意事項(xiàng)：此卷只裝訂不密封1．答題前,先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號填寫在試題卷和答題卡上,此卷只裝訂不密封2．選擇題的作答：每小題選出答案后,用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑,寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。3．非選擇題的作答：用簽字筆直接答在答題卡上對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。4．考試結(jié)束后,請將本試題卷和答題卡一并上交。一、選擇題(本題共12小題,每小題4分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中,第1～8題只有一項(xiàng)符合題目要求,第9～12題有多項(xiàng)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．下面是某同學(xué)對電場中的一些概念及公式的理解,其中正確的是()A．根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式E＝eq\f(F,q)可知,電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度與試探電荷所帶的電荷量成反比C．根據(jù)真空中點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度公式E＝keq\f(Q,r2)可知,電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度與場源電荷所帶的電荷量無關(guān)D．根據(jù)電勢差的定義式UAB＝eq\f(WAB,q)可知,帶電荷量為1C的正電荷,從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)克服電場力做功為1J,則A、B兩點(diǎn)間的電勢差為－1V2．如圖所示,在粗糙的水平面上固定一個點(diǎn)電荷Q,在M點(diǎn)無初速度釋放一個帶有恒定電荷量的小物塊,小物塊在Q的電場中運(yùn)動到N點(diǎn)停止,則從M到N的過程中,下列說法錯誤的是()A．小物塊所受的靜電力逐漸減小B．小物塊具有的電勢能逐漸減小C．M點(diǎn)的電勢一定高于N點(diǎn)的電勢D．小物塊電勢能的減少量一定等于克服摩擦力做的功3．如圖所示,實(shí)線為兩個點(diǎn)電荷Q1、Q2產(chǎn)生的電場的電場線,虛線為正電荷從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的運(yùn)動軌跡,則下列判斷正確的是()A．A點(diǎn)的場強(qiáng)小于B點(diǎn)的場強(qiáng)B．Q1的電荷量大于Q2的電荷量C．正電荷在A點(diǎn)的電勢能小于在B點(diǎn)的電勢能D．正電荷在A點(diǎn)的速度小于在B點(diǎn)的速度4．如圖所示,M、N是真空中的兩塊平行金屬板,質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子,以初速度v0由小孔進(jìn)入電場,當(dāng)M、N間電壓為U時,粒子恰好能到達(dá)N板,如果要使這個帶電粒子到達(dá)M、N板間距的eq\f(1,2)后返回,下列措施中能滿足此要求的是(不計(jì)帶電粒子的重力)()A．使初速度減為原來的eq\f(1,2)B．使M、N間電壓加倍C．使M、N間電壓提高到原來的4倍D．使初速度和M、N間電壓都減為原來的eq\f(1,4)5．如圖所示,把一個平行板電容器接在電壓U＝10V的電源上?，F(xiàn)進(jìn)行下列四步操作：(1)合上K；(2)在兩板中央插入厚為eq\f(d,2)的金屬板；(3)斷開K；(4)抽出金屬板。則此時電容器兩板間的電勢差為()A．20 B．10VC．5V D．0V6．如圖,電荷量分別為q和－q(q>0)的點(diǎn)電荷固定在正方體的兩個頂點(diǎn)上,a、b是正方體的另外兩個頂點(diǎn)。則()A．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的電勢相等B．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等C．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向相反D．將負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn),電勢能增加7．如圖甲所示,大量的質(zhì)量為m、電荷量為e的電子由靜止開始經(jīng)電壓為U0的電場加速后,先后從上極板的邊緣平行極板方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場,其中偏轉(zhuǎn)電場兩極板間的電壓UAB隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示。已知偏轉(zhuǎn)極板間的距離為d,板長為l,不計(jì)電子的重力及電子間的相互作用,電子通過偏轉(zhuǎn)極板間所用的時間極短,可認(rèn)為偏轉(zhuǎn)電壓不變,當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為3U0時,粒子剛好從距上極板eq\f(1,3)d的P點(diǎn)射出,下列說法正確的是()A．d＝2lB．當(dāng)UAB＝3U0時,電子射出偏轉(zhuǎn)電場時的速度為C．當(dāng)UAB＝3U0時,電子射出偏轉(zhuǎn)電場時速度的偏轉(zhuǎn)角為45°D．在eq\f(4,5)T～T時間內(nèi)進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場的電子都不能從極板右側(cè)射出8．如圖所示,在豎直平面內(nèi)xOy坐標(biāo)系中分布著與水平方向成45°夾角的勻強(qiáng)電場,將一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球,以某一初速度從O點(diǎn)豎直向上拋出,它的軌跡恰好滿足拋物線方程y＝kx2,且小球通過點(diǎn),已知重力加速度為g,則()A．電場強(qiáng)度的大小為B．小球初速度的大小為C．小球通過點(diǎn)P時的動能為D．小球從O點(diǎn)運(yùn)動到P點(diǎn)的過程中電勢能減少9．如圖為靜電除塵機(jī)的原理示意圖,廢氣先經(jīng)過一個機(jī)械過濾裝置再進(jìn)入靜電除塵區(qū),帶負(fù)電的塵埃在電場力的作用下向集塵極遷移并沉積,圖中虛線為電場線(方向未標(biāo))。不考慮塵埃在遷移過程中的相互作用和電荷量變化,則()A．電場線方向由放電極指向集塵極B．圖中A點(diǎn)電勢高于B點(diǎn)電勢C．塵埃在遷移過程中做變加速運(yùn)動D．塵埃在遷移過程中電勢能減小10．某靜電場中x軸上電場強(qiáng)度E隨x變化的關(guān)系如圖所示,設(shè)x軸正方向?yàn)殡妶鰪?qiáng)度的正方向。一帶電荷量大小為q的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向運(yùn)動,結(jié)果粒子剛好能運(yùn)動到x＝3x0處,假設(shè)粒子僅受電場力作用,E0和x0已知,則()A．粒子一定帶負(fù)電B．粒子的初動能大小為eq\f(3,2)qE0x0C．粒子沿x軸正方向運(yùn)動過程中電勢能先增大后減小D．粒子沿x軸正方向運(yùn)動過程中最大動能為2qE0x011．如圖所示,兩個等量異種點(diǎn)電荷分別位于P、Q兩點(diǎn),P、Q兩點(diǎn)在同一豎直線上,水平面內(nèi)有一正三角形ABC,且PQ連線的中點(diǎn)O為三角形ABC的中心,M、N為PQ連線上關(guān)于O點(diǎn)對稱的兩點(diǎn),則下列說法中正確的是()A．A、B、C三點(diǎn)的電勢相等B．電子在O點(diǎn)具有的電勢能大于在B點(diǎn)具有的電勢能C．M點(diǎn)場強(qiáng)大于N點(diǎn)場強(qiáng)D．將一正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到O點(diǎn),電場力做負(fù)功12．如圖所示,水平面內(nèi)有A、B、C、D、E、F六個點(diǎn),它們均勻分布在半徑R＝2cm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A、C、E三點(diǎn)的電勢分別為φA＝(2－eq\r(3))V、φC＝2V、φE＝(2＋eq\r(3))V,下列判斷正確的是()A．電場強(qiáng)度的方向由A指向DB．電場強(qiáng)度的大小為100V/mC．該圓周上的點(diǎn)電勢最高為4VD．將電子從D點(diǎn)沿DEF移到F點(diǎn),靜電力做正功二、非選擇題(本題共6小題,共52分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13．(6分)平行的帶電金屬板A、B間是勻強(qiáng)電場,如圖所示,兩板間距離是5cm,兩板間的電壓是60V。(1)兩板間的場強(qiáng)是________V/m；(2)電場中有P1和P2兩點(diǎn),P1點(diǎn)離A板0.5cm,P2點(diǎn)離B板也是0.5cm,P1和P2兩點(diǎn)間的電勢差U12＝________V；若將一個帶電量q＝－2.0×10－5C的電荷放在P1點(diǎn),則該電荷在p1處的電勢能是________J。14．(6分)在測定電容器電容的實(shí)驗(yàn)中,將電容器、電壓傳感器、阻值為3kΩ的電阻R、電源、單刀雙擲開關(guān)S按圖甲所示電路圖進(jìn)行連接。先使開關(guān)S與1相連,電源給電容器充電,充電完畢后把開關(guān)S擲向2,電容器放電,直至放電完畢,實(shí)驗(yàn)得到的與電壓傳感器相連接的計(jì)算機(jī)所記錄的電壓隨時間變化的圖線如圖乙所示,圖丙為由計(jì)算機(jī)對圖乙進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后記錄了“峰值”及圖線與時間軸所圍“面積”的圖象。(1)根據(jù)圖甲所示的電路,觀察圖乙可知：充電電流與放電電流方向________(填“相同”或“相反”),大小都隨時間________(填“增大”或“減小”)。(2)該電容器的電容為________F。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)某同學(xué)認(rèn)為：仍利用上述裝置,將電壓傳感器從電阻兩端改接在電容器的兩端,也可以測出電容器的電容值,請你分析并說明該同學(xué)的說法是否正確________。15．(6分)如圖所示,A、B、C為一等邊三角形的三個頂點(diǎn),某勻強(qiáng)電場的電場線平行于該三角形所在的平面?，F(xiàn)將電荷量為10－8C的正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場力做功為3×10－6J,將另一電荷量為10－8C的負(fù)點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到C點(diǎn),克服電場力做功3×10－6J。(1)求電場線方向,UAB、UAC、UBC各為多少？(2)若AB邊長為2eq\r(3)cm,求電場強(qiáng)度。16．(8分)電荷量為q＝1×10－4C的帶正電小物塊置于粗糙的絕緣水平面上,所在空間存在沿水平方向的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)E與時間t的關(guān)系及物塊速度v與時間t的關(guān)系分別如圖甲、乙所示,若重力加速度g取10m/s2,求：(1)物塊的質(zhì)量m；(2)物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)；(3)物塊運(yùn)動2s過程中,其電勢能的改變量。17．(12分)一束電子流經(jīng)U1＝5000V的加速電壓加速后,在距兩極板等距離處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場,如圖所示,兩極板間電壓U2＝400V,兩極板間距d＝2.0cm,板長L1＝5.0cm。(1)求電子在兩極板間穿過時的偏移量y；(2)若平行板的右邊緣與屏的距離L2＝5.0cm,求電子打在屏上的位置與中心O的距離Y(O點(diǎn)位于平行板水平中線的延長線上)；(3)若另一個質(zhì)量為m(不計(jì)重力)的二價負(fù)離子經(jīng)同一電壓U1加速,再經(jīng)同一偏轉(zhuǎn)電場,射出偏轉(zhuǎn)電場的偏移量y′和打在屏上的偏移量Y′各是多大？18．(14分)如圖所示,由兩段相互平行的足夠長的水平直桿PQ、MN和一半徑為R的光滑半圓環(huán)MAP組成絕緣裝置,固定在豎直平面內(nèi),其中MN桿是光滑的,PQ桿是粗糙的?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m的帶正電荷的小環(huán)套在MN桿上,小環(huán)所受的電場力為重力的eq\f(1,2)。(1)若將小環(huán)由D點(diǎn)靜止釋放,則剛好能到達(dá)P點(diǎn),求DM間的距離；(2)若將小環(huán)由M點(diǎn)右側(cè)5R處靜止釋放,設(shè)小環(huán)與PQ桿間的動摩擦因數(shù)為μ,小環(huán)所受最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等,求小環(huán)在整個運(yùn)動過程中克服摩擦力所做的功。物理答案一、選擇題(本題共12小題,每小題4分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中,第1～8題只有一項(xiàng)符合題目要求,第9～12題有多項(xiàng)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．【答案】D2．【答案】C【解析】小物塊在從M運(yùn)動到N的過程中,一定受到向右的摩擦力,所以庫侖力一定向左。隨著由M運(yùn)動到N,離電荷Q距離越來越大,所以小物塊受到的靜電力即庫侖力一定減小,A正確；由動能定理可得μmgx－WE＝0,即WE＝μmgx,靜電力做正功,小物塊具有的電勢能減小,其減少量等于克服滑動摩擦力做的功值,B、D正確；因點(diǎn)電荷Q的電性未知,不能判斷M、N兩點(diǎn)電勢的高低,C錯誤。3．【答案】C【解析】根據(jù)“電場線的密疏表示場強(qiáng)的大小”可知A點(diǎn)的場強(qiáng)比B點(diǎn)的場強(qiáng)大,故A錯誤；根據(jù)電場線分布情況可知Q1、Q2是同種電荷,由點(diǎn)電荷Q2周圍電場線較密可知Q2帶電荷量較多,故B錯誤；正電荷做曲線運(yùn)動,受到的合力方向指向曲線的凹處,并且和電場線在一條直線上,所以正電荷電場力方向指向Q2,由于正電荷從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中,電場力方向與速度方向的夾角總是大于90°,電場力做負(fù)功,電勢能增大,即正電荷在A點(diǎn)的電勢能小于在B點(diǎn)的電勢能,故C正確；正電荷從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn),電場力做負(fù)功,電勢能增大,動能減小,故正電荷在A點(diǎn)的速度大于在B點(diǎn)的速度,故D錯誤。4．【答案】B【解析】在粒子剛好到達(dá)N板的過程中,由動能定理得－qEd＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0),所以,令帶電粒子離開M板的最遠(yuǎn)距離為x,則使初速度減為原來的eq\f(1,2),x＝eq\f(1,4)d,故A錯誤；使M、N間電壓提高到原來的2倍,電場強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?倍,x＝eq\f(1,2)d,故B正確；使M、N間電壓提高到原來的4倍,電場強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?倍,x＝eq\f(1,4)d,故C錯誤；使初速度和M、N間電壓減為原來的eq\f(1,4),電場強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4),x＝eq\f(1,4)d,故D錯誤。5．【答案】A【解析】根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)分析每一步操作造成的影響如下：(1)合上K,電源對電容器充電,電容器兩端電壓為U,設(shè)電容為C,則帶電荷量Q1＝CU,板間形成一個勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度為E1＝eq\f(U,d)；(2)插入金屬板,板的兩側(cè)出現(xiàn)等量異號的感應(yīng)電荷,上、下形成兩個勻強(qiáng)電場區(qū)域,其寬度均為eq\f(d,4)。由于整個金屬板為等勢體,則M板與金屬板之間、金屬板與N板之間的電勢差均為eq\f(U,2),因此,其電場強(qiáng)度增為原來的2倍,即E2＝2E1。顯然,在插入過程中,電源必須對M、N兩板繼續(xù)充電,使板上電荷量增為原來的2倍,即Q2＝2Q1；(3)斷開K,M、N兩板的電荷量保持不變,即Q3＝Q2＝2Q1；(4)抽出金屬板,電容器的電容仍為C,而電荷量為2Q1,所以兩板間電勢差變?yōu)閑q\f(2Q1,C)＝2U＝20V。6．【答案】B【解析】b點(diǎn)距q近,a點(diǎn)距－q近,則b點(diǎn)的電勢高于a點(diǎn)的電勢,A錯誤；如圖所示,a、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度可視為E3與E4、E1與E2的合場強(qiáng)。其中E1∥E3,E2∥E4,且知E1＝E3,E2＝E4,故合場強(qiáng)Ea與Eb大小相等、方向相同,B正確,C錯誤；由于φa＜φb,負(fù)電荷從低電勢移至高電勢過程中,電場力做正功,電勢能減少,D錯誤。7．【答案】C【解析】電子由靜止開始經(jīng)電壓為U0的電場加速有eU0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0),解得,當(dāng)UAB＝3U0時,進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場加速度,根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律有l(wèi)＝v0t,eq\f(1,3)d＝eq\f(1,2)at2,vy＝at,聯(lián)立解得d＝eq\f(3,2)l,,電子射出偏轉(zhuǎn)電場時速度的偏轉(zhuǎn)角為45°,合速度,選項(xiàng)AB錯誤,C正確；設(shè)電子恰能從極板右側(cè)下邊緣射出的偏轉(zhuǎn)電壓為U,則有,根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律有l(wèi)＝v0t,d＝eq\f(1,2)at2,解得U＝9U0,所以當(dāng)電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場的電壓小于9U0的電子可以從從極板右側(cè)射出,結(jié)合圖象可知選項(xiàng)D錯誤。8．【答案】D【解析】小球以某一初速度從O點(diǎn)豎直向上拋出,它的軌跡恰好滿足拋物線方程y＝kx2,說明小球做類平拋運(yùn)動,則電場力與重力的合力沿y軸正方向,豎直方向qEsin45°＝mg,故電場強(qiáng)度的大小,A錯誤；小球受到的合力F合＝qEcos45°＝mg＝ma,所以a＝g,由平拋運(yùn)動規(guī)律有：,,得初速度大小,B錯誤；又,所以通過點(diǎn)P時的動能,C錯誤；小球從O到P電勢能減少,且減少的電勢能等于電場力做的功,即,D正確。9．【答案】CD【解析】帶負(fù)電的塵埃在電場力的作用下向集塵極遷移并沉積,說明電場線方向由集塵極指向放電極,圖中A點(diǎn)電勢低于B點(diǎn)電勢,選項(xiàng)A、B錯誤；由于放電極與集塵極之間的電場為非勻強(qiáng)電場,塵埃所受電場力不是恒力,所以塵埃在遷移過程中做變加速運(yùn)動,選項(xiàng)C正確；塵埃在遷移過程中,電場力做正功,電勢能減小,選項(xiàng)D正確。10．【答案】BD11．【答案】AD【解析】根據(jù)空間幾何的位置關(guān)系可知,A、B、C三點(diǎn)到P、Q兩點(diǎn)的距離均相等,三點(diǎn)的場強(qiáng)和電勢均相等,故A正確；電子帶負(fù)電,電勢小的地方電勢能大,由于O點(diǎn)電勢大于B點(diǎn)的電勢,電子在O點(diǎn)具有的電勢能小于在B點(diǎn)具有的電勢能,故B錯誤；根據(jù)等量異種電荷電場線的分布,可知電場線的疏密程度是關(guān)于O點(diǎn)所在的中垂線對稱的,所以M點(diǎn)場強(qiáng)等于N點(diǎn)場強(qiáng),故C錯誤；A點(diǎn)電勢小于O點(diǎn)電勢,正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到O點(diǎn),電勢升高,電勢能升高,電場力做負(fù)功,故D正確。12．【答案】BC【解析】AE中點(diǎn)G的電勢,如圖所示,FC是一個等勢面,電場線與等勢面垂直,且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面,所以電場強(qiáng)度的方向由E指向A,故A錯誤；E、A兩點(diǎn)間的電勢差U＝φE－φA＝2eq\r(3)V,E、A兩點(diǎn)間的距離d＝2Rsin60°＝2eq\r(3)cm,電場強(qiáng)度的大小,故B正確；順著電場線電勢降低,H點(diǎn)電勢最高,U＝Ed,,代入數(shù)據(jù)解得φH＝4V,故C正確；從D移到F點(diǎn),電勢降低,電子帶負(fù)電,電勢能增加,靜電力先做負(fù)功,故D錯誤。二、非選擇題(本題共6小題,共52分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13．(6分)【答案】120048－1.08×10－3【解析】(1)兩板間的場強(qiáng)E＝eq\f(U,d)＝1200V/m。(2)P1和P2間沿電場方向的距離d12＝4cm,則U12＝Ed12＝48V,P1點(diǎn)和B板的電勢差U1B＝Ed1B＝54V,其中U1B＝φ1－φB,可得φ1＝54V,該電荷在p1處的電勢能EP1＝qφ1＝－1.08×10－3J。14．(6分)【答案】(1)相反減小(2)1.0×10－2(3)正確【解析】(1)根據(jù)圖甲所示的電路,觀察圖乙可知充電電流與放電電流方向相反,大小都隨時間減小。(2)根據(jù)電壓－時間圖線可知電容器的電荷量Q＝It＝eq\f(U,R)t,而電壓的峰值為Um＝6V,則該電容器的電容C＝,設(shè)電壓－時間圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積為S,聯(lián)立解得C＝＝＝F＝1.0×10－2F?！?5．(6分)【解析】(1)正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時,電場力做正功,故A點(diǎn)電勢高于B點(diǎn),可以求得UAB＝eq\f(W,q)＝300V同理可判斷A點(diǎn)電勢高于C點(diǎn),可求得UAC＝eq\f(W,q)＝300V則UBC＝0由于勻強(qiáng)電場中的等勢線是一簇平行直線,因此,BC為一等勢線,故電場線方向垂直BC。設(shè)D為BC的中點(diǎn),則電場線方向?yàn)橛葾指向D。(2)直線AB沿場強(qiáng)方向的距離d等于線段AD的長