2021-2022学年鲁科版（2019）必修第三册 第二章 电势能与电势差 单元测试题1（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第三册
第二章
电势能与电势差
单元测试题1（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共40分）
1．如图（a），在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷。由于静电感应，在金属平板上表面产生感应电荷，金属板上方电场的等势面如图（b）中虚线所示，相邻等势面间的电势差都相等。若将一正试探电荷先后放于M和N处，该试探电荷受到的电场力大小分别为和，相应的电势能分别为和，则（　　）
A．
B．
C．
D．
2．如图所示，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定（　
　）
A．M点的电势等于N点的电势
B．M点的电势小于N点的电势
C．粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力
D．粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力
3．A、B、C、D是正方形的四个顶点，M、N是对角线上上的两点，且，在A点和C点固定有电荷量都为q的正点电荷，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．直线为电场中的一条等势线
B．M、N两点电势相同，电场强度也相同
C．一静止的电子从D点运动到B点过程中，电势能先减小后增大
D．若要使D点的场强为0，可在B点固定一个电荷量为的正点电荷
4．质量为m=0.4kg的带电小球静置于绝缘水平面上的A点，小球与水平面间的动摩擦因数?=0.25，小球所带电荷量为q=+5.0×10-3C，在距A左端L处放置一特殊挡板（小球与挡板每次相碰后，其电荷量、动能均减半，电性不变），挡板右侧存在水平向左且垂直于挡板的匀强电场，电场强度为E=1.0×103N/C，如图所示。现将小球由静止释放，g取10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．整个运动过程中，小球在第一次反弹后运动过程中的加速度最大
B．小球与挡板碰后离挡板的最远距离为L
C．小球最多与挡板碰撞2次
D．小球在水平面，上运动的总路程为5L
5．如图所示，实线为未标明方向的电场线，虚线为一带正电粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，是轨迹上的两点。下列说法正确的是（　　）
A．F点的电场强度为零
B．E点的电场强度比F点大
C．E点的电场强度方向沿N指向M方向
D．带电粒子在E点受到的电场力方向沿M指向N方向
6．如图所示，、是匀强电场中的两点，一负电荷在点时的速度与电场线方向成角，在点时动能为，运动到点时速度方向与电场线垂直。已知负电荷所带电量为，电荷仅受电场力作用，则、两点的电势差为（　　）
A．
B．
C．
D．
7．某静电场中有电场线与x轴重合，x轴上各点电势φ分布如图所示，图线关于纵轴对称，则（　　）
A．x1处和－x1处场强方向相同
B．x1处和－x2处场强大小相等
C．某带电粒子在x2处和－x1处电势能相等
D．某带电粒子在x2处的电势能可能小于在－x1处的电势能
8．如图所示，正六边形的两个顶点F、D上固定等量异号电荷，则下列说法正确的是（　　）
A．C点电场强度大于B点电场强度
B．若带正电的粒子仅在电场力作用下沿直线从F运动到D，其加速度先变大后变小
C．将一个正电荷从A点移到C点电场力做功等于将其从A点移到E点电场力做功的2倍
D．将一个正电荷从B点移到O点电场力做功小于将其从B点移到E点电场力做的功
9．如图，在xOy坐标平面内有方向平行于坐标平面的匀强电场，abcd是平面内直角梯形的四个顶点，坐标如图所示，已知a、b、c三点电势分别为2V、6V、8V，下列说法正确的是（　　）
A．坐标原点O的电势为4V
B．d点的电势为6V
C．c、O两点的电势差等于b、a两点的电势差
D．匀强电场方向沿cb方向
10．如图所示，两平行金属板M、N与电源相连，N板接地，在距两板等距离的P点固定一个带负电的点电荷，则（　　）
A．若保持S接通，将M板上移一小段距离，M板的带电量减小
B．若保持S接通，将M板上移一小段距离，P点的电势升高
C．若将S接通后再断开，将M板上移一小段距离，两板间场强增大
D．若将S接通后再断开，将M板上移一小段距离，点电荷在P点的电势能保持不变
第II卷（非选择题）
二、实验题（共15分）
11．如图A为示波器面板，一位同学在做“练习使用示波器”的实验时，进行了如下的操作：
（1）打开电源后，首先在屏上调出了一个最圆最小的亮斑，但亮斑位于屏上的左上角．若想将这个亮斑调到屏幕的正中央，他应该调节_________和__________旋钮；
（2）为观察示波器的水平扫描作用，他调节相应的旋钮，看到屏上的亮斑从左向右移动，到达右端后又很快回到左端．之后他顺时针旋转扫描微调旋钮以增大扫描频率，此时屏上观察到的现象是_______；
(3)为观察按正弦规律变化的电压的图线，他把扫描范围旋钮置于左边第一挡(10~100Hz)，由机内提供竖直方向的按正弦规律变化的电压，他应将衰减旋钮置于________挡；
(4)若示波器显示的输入波形如图B所示，要使此波形横向展宽，应调节______旋钮；要使屏上能够显示3个完整的波形，应反时针旋转________旋钮。
12．如图所示，在《实验：探究影响平行板电容器电容的因素》中，给平行板电容器充上一定量的电荷后，将电容器的两极板A、B分别跟静电计的指针和外壳相连（接地）。现请回答下列问题：
（1）将B极板向右移动少许，则静电计指针的偏转角将______；将B极板向上移动少许，则静电计指针的偏转角将______；将一块玻璃板插入A、B两极板之间，则静电计指针的偏转角将______；（均选填“增大”“减小”或“不变”）
（2）如果在操作过程中，手无意中触摸了B极板，则观察到的实验现象_____发生变化。（选填“会”或“不会”）
三、解答题（共45分）
13．有两块平行金属板A、B相隔d=6cm，C点在两板间且到A板的距离为dAC=2cm，已知UAB=36V，A板接地。
（1）求A、B两板间的场强大小和方向；
（2）以地面为电势的零点，求C点电势。
14．如图所示，在电场强度大小为E=的水平匀强电场中，有一根长为l的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系一个质量为m电荷量为q的带正电小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，能沿着如图圆弧虚线运动到B点，重力加速度为g。问：
(1)小球从开始释放到到达最低点B的重力势能、电势能分别变化了多少？
(2)若取A点电势为零，则小球在B点的电势能、电势分别为多少？
(3)小球运动B点时，细线上的拉力是多少？
15．长为L的平行金属板水平放置，两极板带等量的异种电荷，板间形成匀强电场，一个带电荷量为＋q、质量为m的带电粒子，以初速度v0紧贴上极板垂直于电场线方向进入该电场，刚好从下极板边缘射出，射出时速度恰与水平方向成30°角，如图所示，不计粒子重力，求：
(1)粒子离开电场时速度的大小；
(2)匀强电场的场强大小；
(3)两板间的距离。
16．如图所示，BCDG是光滑绝缘的圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为R，下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中。现有一质量为m、带正电的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为
，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为，重力加速度为g。
(1)若滑块从水平轨道上距离B点s=3R的A点由静止释放，求滑块到达与圆心O等高的C点时对轨道的作用力大小；
(2)为使滑块恰好始终沿轨道滑行，求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小。
参考答案
1．A
【详解】
由图中等势面的疏密程度可知
根据
可知
由题可知图中电场线是由金属板指向负电荷，设将该试探电荷从M点移到N点，可知电场力做正功，电势能减小，即
故选A。
2．D
【详解】
AB．沿电场线电势逐渐降低，M点的电势高于N点的电势，AB错误；
CD．电场线的疏密表示场强的大小，N点较密，则N点场强大于M点场强，根据
粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力，C错误D正确。
故选D。
3．C
【详解】
A．BD是等量同种电荷中垂线上的两点，由B到D电势先升高后降低，因此BD不是等势线，A错误；
B．M、N两点电势相同，电场强度等大反向，B错误；
C．一静止的电子从D点运动到B点过程中，电场力先做正功后做负功，因此电势能先减小后增大，C正确；
D．设正方形边长为L，则D点的场强
若要使D点的场强为0，可在B点固定一个负点电荷，根据
可得负电荷的电荷量为
D错误。
故选C。
4．B
【详解】
A．对小球进行受力分析：反弹前
反弹后
由于
代入数据得
可得
可得碰撞前的加速度大于碰撞后的加速度，故A错误；
BC．第一次反弹前，由动能定理得
代入数值得
反弹后
设为第一次碰撞后达到的最远距离，由动能定理得
解得
同理可得
得出
可得
解得
由于
所以可以发生第三次碰撞，故B正确，C错误；
D．若碰撞过程中能量守恒有
解得
但碰撞过程中动能会减少，故总路程不可能达到5L，故D错误。
故选B。
5．D
【详解】
AB．电场线的疏密可以表示电场强度的大小，所以F点的场强大于E点的场强，故AB错误；
CD．由运动轨迹可以看出，带正电粒子在E点受到的电场力方向沿M指向N方向，所以E点的电场强度方向沿M指向N方向，故C错误，D正确。
故选D。
6．C
【详解】
运动到点时速度方向与电场线垂直，说明水平方向速度减小为0，M点的速度大小则有
则水平方向的速度大小为
所以
联立解得
故C正确，ABD错误。
故选C。
7．D
【详解】
AB．φ-x图像的斜率大小等于电场强度，x1处和-x1处场强大小相等，方向相反，x1处和-x2处场强大小不相等，AB错误；
C．由图可以看出在－x1处的电势低于粒子在x2处的电势，粒子的电势能为
这两点的电势不等，所以两点的电势能不相等，C错误；
D．由图可以看出在－x1处的电势低于粒子在x2处的电势，对负电荷来说，电势越低电势能越大，所以某带负电粒子在－x1处的电势能大于在x2处的电势能，
D正确。
故选D。
8．AC
【详解】
等量异种电荷电场线如图
由图可知越靠近电荷的地方电场线越密，场强越大，越远离电荷的地方，电场线越疏，场强越小。
A．由图可知，C点离电荷的距离小于B点到电荷的距离，故C点电场强度大于B点电场强度，故A正确；
B．若带正电的粒子仅在电场力作用下沿直线从F运动到D，由图可知，电场线先变疏后变密，所以场强先减小后增大，故加速度先变小后变大，故B错误；
C．连接BE、AC，因为BE为中垂线为等势面，A、C点关于BE对称，则有
根据可知，将一个正电荷从A点移到C点电场力做功等于将其从A点移到E点电场力做功的2倍，故C正确；
D．因为B、O、E三点均在同一等势面上，根据可知，将一个正电荷从B点移到O点电场力做功等于将其从B点移到E点电场力做的功，且做的功均为零，故D错误。
故选AC。
9．ABC
【详解】
ABC．在匀强电场中，平行等间距的两点间电势差相等，可得
代入数据可得，同理可得
代入数据可得，ABC正确；
D．
由于b、d两点电势相等，连线为一等势面，电场线垂直于等势面指向电势较低一侧，故场强沿cO方向，D错误。
故选ABC。
10．AD
【详解】
A．当S闭合时，M板上移一小段距离，则间距增大，由导致电容减小，因电压不变，根据，则有M板带电量减小；故A正确；
B．当S闭合时，M板上移一小段距离，则间距增大，而电压不变所以场强减小，则N与P点之间的电势差减小；故P点的电势降低，故B错误；
C．将S断开时，M板向上移动，电量不变；根据
则有电场强度与间距无关，因此场强不变，故C错误；
D．由选项C知场强不变，则P相对于N极板的电势差不变；电势P不变，因此点电荷在P点的电势能保持不变，故D正确。
故选AD。
11．
【小题1】
竖直位移
水平位移
【小题2】亮点从左向右移动变快，最好变成一条亮线
【小题3】
【小题4】
X增益
扫描微调
【解析】
本题考查示波器．（1）调节竖直位移旋钮使亮斑回到竖直方向屏的中心，调节水平位移旋钮使亮斑回到水平方向屏的中心，所以要想将这个亮斑调到屏幕的正中央，他应该调节竖直位移旋钮和水平位移旋钮．（2）扫描频率增大亮斑扫描时间缩短，从左向右移动变快，最后变成一条亮线．（3）要使机内提供竖直方向的按正弦规律变化的电压，需将衰减旋钮置于置于交流档．（4）波形横向展宽由X增益旋钮控制；反时针旋转扫描微调旋钮则使波形横向缩小，在屏上显示多个波形．
12．减小
增大
减小
不会
【详解】
(1)[1]
将B极板向右移动少许，电容器两板间的距离d减小，根据电容的决定式可知，电容C增大，而电容的电量Q不变，则电容的定义式可知，电容器板间电势差U减小，静电计指针的偏转角将减小；
[2]
将B极板向上移动少许，根据电容的决定式可知，电容C减小，而电容的电量Q不变，则电容的定义式可知，电容器板间电势差U增大，静电计指针的偏转角将增大。
[3]
将一块玻璃板插入A、B两极板之间，根据电容的决定式可知，电容C增大，而电容的电量Q不变，则电容的定义式可知，电容器板间电势差U减小，静电计指针的偏转角将减小。
(2)[4]
B板本身就是与大地相连，其电势为零，如果在操作过程中，手无意中触摸了B极板，则不会影响观察到的实验现象。
13．（1）600V/m，方向向上；（2）-12V
【详解】
（1）A、B两板间的场强大小
方向向上；
（2）以地面为电势的零点，求C点电势
14．(1)重力势能减少了mgl，电势能增加了；(2)，；(3)，方向竖直向上
【详解】
(1)小球从开始释放到到达最低点B的重力势能减小了mgl；电场力做负功
则电势能增加了；
(2)若取A点电势为零，则小球在B点的电势能
电势
(3)从A到B由动能定理
解得小球运动B点时，细线上的拉力
15．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）粒子离开电场时，合速度与水平夹角30°，由速度的合成与分解得合速度
（2）粒子在匀强电场中为类平抛运动，则有，在水平方向上
在竖直方向上
由牛顿第二定律得
解得
（3）粒子在匀强电场中做类平抛运动，在竖直方向上有
16．(1)；(2)
【详解】
(1)设滑块到达C点时的速度为v，由动能定理有
而
解得
设滑块到达C点时受到轨道的作用力大小为F，则有
解得
F=
由牛顿第三定律可知，滑块对轨道的压力为
(2)要使滑块恰好始终沿轨道滑行，则滑至圆轨道DG间某点，由电场力和重力的合力提供向心力，此时的速度最小，设为vn则有
解得
vn=