第九章、第十章综合测试 同步测试卷—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册(Word版含答案)

2021-2022学年人教版（2019）高二物理必修第三册同步测试卷
【测试范围：第九章、第十章综合测试】
(90分钟
100分)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1．法拉第提出了场的观点，并用电场线形象地描述电场，以下关于电场和电场线的说法正确的是(　　)
A．电场线是实际存在的，用来表示电场的强弱和方向
B．带电粒子在电场中受力的方向就是场强的方向
C．在同一幅图里，电场线越密的地方电场强度越大，电场线越稀疏的地方电场强度越小
D．沿电场线方向，电场强度逐渐减小
2．下列说法正确的是
(
)
A．由公式E＝得，电场强度E与电势差U成正比，与两点间距离d成反比
B．由公式E＝得，在匀强电场中沿电场线方向上两点间距离越大，电场强度就越小
C．在匀强电场中，任意两点间电势差等于场强和这两点间距离的乘积
D．公式E＝只适用于匀强电场
3．在竖直向上的匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球，另一端固定于O点，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，最高点为a，最低点为b，不计空气阻力，则(　　)
A．小球带负电
B．静电力跟重力平衡
C．小球在从a点运动到b点的过程中，电势能减小
D．小球在运动过程中机械能守恒
4．如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子，仅受电场力作用，运动轨迹如图中虚线所示．则(
)
A．a一定带正电荷，b一定带负电荷
B．a的速度将减小，b的速度将增加
C．a的加速度将减小，b的加速度将增加
D．两个粒子的电势能一个增加一个减小
5．如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中．导体处于静电平衡时，下列说法正确的是(
)
A．A、B两点场强相等，且都为零
B．A、B两点场强不相等
C．感应电荷在A、B两点产生的场强EAD．当开关S闭合时，电子从导体沿导线向大地移动
6．如图所示，O、P、Q三点不在一条直线上，<，在O处有一正点电荷q.若P、Q两点的电场强度分别为EP、EQ，则(
)
A．EPB．EP>EQ，且方向相同
C．EPD．EP>EQ，且方向不同
7．
如图所示，质量为m、带正电的滑块，沿绝缘斜面匀速下滑，当滑至竖直向下的匀强电场区时，滑块的运动状态为(　　)
A．继续匀速下滑
B．将加速下滑
C．减速下滑
D．上述三种情况都有可能发生
8．如图所示，沿x轴正向的匀强电场E中，有一动点A以O为圆心，r＝OA为半径逆时针转动一周，O与圆周上的A点的连线OA与x轴正向(E方向)成θ角，则此圆周上各点与A点间最大的电势差为(
)
A．U＝Er
B．U＝Er(sinθ＋1)
C．U＝Er(cosθ＋1)
D．U＝2Er
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9．把质量为m的正点电荷q在电场中由静止释放，在它运动的过程中如果不计重力，下列说法正确的是(　　)
A．点电荷的运动轨迹必与电场线重合
B．点电荷的速度方向必与所在点的电场线的切线方向一致
C．点电荷的加速度方向必与所在点的电场线的切线方向一致
D．点电荷的受力方向必与所在点的电场线的切线方向一致
10．关于电势差UAB和电势φA、φB的理解，正确的是(
)
A．UAB表示B点相对A点的电势差，即UAB＝φB－φA
B．UAB和UBA是不同的，它们有关系：UAB＝－UBA
C．φA、φB都可能有正负，所以电势是矢量
D．零电势点的规定虽然是任意的，但人们常常规定大地或无穷远处为零电势点
11．滚筒式静电分选器由料斗A、导板B、导体滚筒C、刮板D、料槽E、F和放电针G等部件组成，C与G分别接于直流高压电源的正、负极上，并令C接地。如图所示，电源电压很高，足以使放电针G附近的空气发生电离而产生大量离子，现有导电性能不同的两种物质粉粒a、b的混合物从料斗A下落，沿导板B到达转动的滚筒C上，粉粒a具有良好的导电性，粉粒b具有良好的绝缘性。下列说法正确的是(　　)
A．粉粒a落入料槽F，粉粒b落入料槽E
B．粉粒b落入料槽F，粉粒a落入料槽E
C．若滚筒C不接地而放电针G接地，从工作原理上看，这是不允许的
D．若滚筒C不接地而放电针G接地，从工作实用角度看，这是不允许的
12．如图所示，A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个正六边形的六个顶点，A、B、C三点的电势分别为1
V、2
V、5
V，则下列说法中正确的是(
)
A．D、E、F三点的电势分别为7
V、6
V、3
V
B．电荷量为1.6×10－19
C的正点电荷在D点的电势能为1.12×10－18
J
C．将电荷量为1.6×10－19
C的正点电荷从E点移到F点，电场力做的功为3.2×10－19
J
D．将电荷量为1.6×10－19
C的负点电荷从F点移到A点，电荷的电势能增加了1.6×10－19
J
三、非选择题:本题共6小题,共60分。计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位。
13．如果把电荷量为q＝1.0×10－8
C的点电荷从无穷远处移至电场中的A点，需要克服静电力做功1.2×10－4
J，取无穷远处电势为零，试求：
(1)q在A点的电势能和A点的电势；
(2)q移入电场前A点的电势是多少？
14．如图所示，大球A原来的电荷量为Q，小球B原来不带电，现在让小球与大球接触，达到静电平衡时，小球获得的电荷量为q；现给大球A补充电荷，使其电荷量为Q，再次让小球接触大球，每次都给大球补充到电荷量为Q，问：经过反复足够多次接触后，小球的带电荷量为多少？
15．
倾角为30°的直角三角形底边长为2l，底边处在水平位置，斜边为光滑绝缘导轨，现在底边中点O固定一正点电荷，让一个质量为m的带正电荷q的质点从斜面顶端A沿斜面滑下(不脱离斜面)。已测得它滑到斜边上的D点的速度为v，加速度为a，方向沿斜面向下，问该质点滑到斜面底端C点时的速度和加速度各为多少？
16．
如图所示，有一水平向左的匀强电场，场强为E＝1.25×104
N/C，一根长L＝1.5
m、与水平方向的夹角θ＝37°的光滑绝缘细直杆MN固定在电场中，杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量Q＝＋4.5×10－6
C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q＝＋1.0×10－6
C，质量m＝1.0×10－2
kg。将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开始运动。(静电力常量k＝9.0×109
N·m2/C2，取g＝10
m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)求：
(1)小球B开始运动时的加速度为多大？
(2)小球B的速度最大时，与M端的距离r为多大？
17．竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场，其电场强度为E。在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为m的带电小球，丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡，此时小球到右板的距离为b，如图所示。已知重力加速度为g，请问：
(1)小球所带电荷量是多少？
(2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？
18．静电场方向平行于x轴，其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线，图中φ0和d为已知量．一个带负电的粒子在电场中以x＝0为中心、沿x轴方向做周期性运动．已知该粒子质量为m，电荷量为－q，其动能与电势能之和为－A(0(1)粒子所受电场力的大小．
(2)粒子的运动区间．
参考答案
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1．C
解析：电场线是人为假想的线，不是真实存在的，故A错误；在电场中正电荷的受力方向与场强方向相同，负电荷的受力方向与场强方向相反，故B错误；电场线的疏密表示电场的强弱，在同一幅图里，电场线越密的地方电场强度越大，电场线越稀疏的地方电场强度越小，故C正确；沿电场线方向，电场强度不一定减小，故D错误。
2．D
解析：电场强度E是由电场本身决定的，所以A、B都是错误的，C项中任意两点间的电势差等于场强和这两点沿电场线方向的距离的乘积，所以C项错误．E＝只适用于匀强电场是正确的，故选D.
3．B
解析：因为小球在竖直平面内做匀速圆周运动，受到重力、静电力和细绳的拉力，静电力与重力平衡，则知小球带正电，A错误，B正确；小球在从a点运动到b点的过程中，静电力做负功，小球的电势能增大，C错误；由于静电力做功，所以小球在运动过程中机械能不守恒，D错误。
4．C
解析：不清楚电场线的方向，无法判断电荷的正负，A错误；在运动过程中电场力均做正功，根据动能定理，a、b的速度均增大，B错误；在运动过程中a所受的电场力逐渐减小，加速度将减小，b所受的电场力逐渐增大，加速度将增加，C正确；根据功能关系，它们的电势能都减小，D错误．故答案为C.
5．A
解析：枕形导体在点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布，达到静电平衡后，枕形导体内部出现的感应电荷的附加电场，正好与点电荷产生的电场抵消，内部电场强度处处为零，故A正确，B错误；点电荷产生的电场在A点的场强大于在B点的场强，由于在枕形导体内部合场强为零，感应电荷的附加电场与点电荷产生的电场强度大小相等、方向相反，所以感应电荷产生的附加电场EA>EB，故C错误；当开关S闭合时，由于电子带负电，则电子从大地沿导线移向导体中，故D错误．故选A.
6．D
解析：正点电荷周围的电场线的方向由正点电荷指向无穷远，可知P点与Q点的电场强度方向不同．由点电荷的电场强度公式可知EP＝，EQ＝，由于<，所以EP>EQ.选项D正确．
7．A
解析：设斜面的倾角为θ，滑块进入电场区以前，根据平衡条件得：mgsinθ＝f，N＝mgcosθ，又f＝μN，得mgsinθ＝μmgcosθ，即sinθ＝μcosθ。当滑块进入电场时，设滑块受到的静电力大小为F，根据正交分解得沿斜面方向：(mg＋F)sinθ＝(mg＋F)·μcosθ＝f′，即滑块受力仍平衡，所以滑块继续匀速下滑，A正确。
8．C
解析：由U＝Ed知，与A点间电势差最大的点应是沿场强方向与A点相距最远的点，dmax＝r＋rcosθ，所以Umax＝Er(cosθ＋1)，C对．
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9．CD
解析：把正点电荷q由静止释放，如果电场线为直线，点电荷将沿电场线方向运动，如果电场线为曲线，点电荷一定不沿电场线方向运动(因为如果沿电场线运动，其速度方向与受力方向重合，不符合曲线运动的条件)，A错误；点电荷做曲线运动时，其速度方向与静电力方向不一致(初始时刻除外)，B错误；正点电荷的加速度方向和点电荷所受静电力方向必与该点场强方向一致，所以C、D正确。
10．BD
解析：UAB＝φA－φB，选项A错误；UAB＝－UBA，选项B正确；电势有正负，但正负并不表示方向，电势是标量，选项C错误；习惯上人们常常规定大地或无限远处为零电势点，选项D正确．
11．AD
解析：因为C和G分别接在高压电源的正、负极上，在放电针G附近形成很强的电场，使放电针G附近的空气电离而产生大量电子和带正电的离子，其中的电子被吸附到粉粒a、b上，a、b因吸附电子而带负电，被吸引到带正电的滚筒C上，因a具有良好的导电性，a所带电荷被C上的正电荷中和并最终带上和C相同的电荷，在C的排斥力和重力作用下落入料槽F中，粉粒b因具有良好的绝缘性所带负电荷不会被中和，被吸引到滚筒C上，直到被刮板D刮落而落入料槽E中，故A正确，B错误。若滚筒C不接地而放电针G接地，同样能使放电针附近的空气电离，从工作原理上看是允许的，但滚筒C不接地具有高压，不安全，从工作实用角度看，不允许，故C错误，D正确。
12．AB
解析：F点的电势为5
V－2×(2
V－1
V)＝3
V，依据同样的方法可得，D、E两点的电势分别为7
V、6
V，A正确；由于D点的电势为7
V，电荷量为1.6×10－19
C的正点电荷，在D点的电势能为1.12×10－18
J，B正确；将电荷量为1.6×10－19
C的正点电荷从E点移到F点，电场力做的功为W＝qUEF＝1.6×10－19
C×3
V＝4.8×10－19
J，C错误；将电荷量为1.6×10－19
C的负点电荷从F点移到A点，电场力做的功为W＝qUFA＝－1.6×10－19
C×2
V＝－3.2×10－19
J，所以电荷的电势能增加了3.2×10－19
J，D错误．故答案为AB.
三、非选择题:本题共6小题,共60分。计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位。
13．(1)1.2×10－4
J　1.2×104
V　(2)1.2×104
V
解析：(1)设B点是无穷远处的点，无穷远处的电势为零，电荷在无穷远处的电势能也为零，即EpB＝0。
电荷q在A点的电势能EpA＝WAB＝1.2×10－4
J，
A点的电势φA＝＝
V＝1.2×104
V。
(2)A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电荷无关，所以在q移入电场前，A点电势仍为1.2×104
V。
14．
解析：由于两个球的形状和大小不等，所以在接触过程中，两球的电荷量分配比例不是1∶1，但应该是一个确定的值．根据第一次接触达到静电平衡时两者的电荷量关系可知，此比例为(Q－q)∶q.经过多次接触后，从大球上迁移到小球上的电荷量越来越少，最终将为零，设最终B球带电荷量为q′，则有＝，解得q′＝.
15．　g－a
解析：将OD连接，由几何知识知OD＝OC，设其长为l，表明D、C两点为正点电荷所产生电场中等势面上的两点，即该质点从D点运动到C点静电力做功为零。由D→C的过程中该质点的机械能守恒，则有
mv2＋mgl＝mv，
解得：vC＝
。
根据牛顿第二定律，在D点时对质点有：
mgsin30°－F库cos30°＝ma①
在C点时对质点有：
mgsin30°＋F库cos30°＝maC②
联立①②两式可解得aC＝g－a。
16．(1)3.2
m/s2　(2)0.9
m
解析：(1)如图所示，开始运动时小球B受重力、小球A对它的库仑力、匀强电场对它的静电力和杆的弹力，沿杆方向运动，
由牛顿第二定律得
mgsinθ－－qEcosθ＝ma，
代入数据解得：a＝3.2
m/s2。
(2)小球B速度最大时所受合力为零，
即mgsinθ－－qEcosθ＝0，
代入数据解得：r＝0.9
m。
17．(1)　(2)
解析：(1)由于小球处于平衡状态，可知小球带正电，对小球受力分析如图所示：
FTsinθ＝qE
FTcosθ＝mg
联立得tanθ＝，故q＝。
(2)由第(1)问中知FT＝，而剪断丝线后小球所受静电力和重力的合力与未剪断丝线时丝线对小球的拉力大小相等，故剪断丝线后小球所受重力、静电力的合力F合＝。小球的加速度a＝＝，小球由静止开始沿着丝线拉力的反方向做匀加速直线运动，当碰到金属板时，它的位移为x＝，又由x＝at2，得t＝
＝
＝
。
18．(1)　(2)
解析：(1)由题图可知，0与d(或－d)两点间的电势差为φ0，电场强度的大小为E＝，
粒子所受电场力的大小为F＝qE＝.
(2)设粒子在[－x0，x0]区间内运动，速率为v，由题意得
mv2－qφ＝－A　　①
由题图可知φ＝φ0　　②
由①②得mv2＝qφ0－A　　③
因动能非负，有qφ0－A≥0
得|x|≤d
即x0＝d　　④
粒子的运动区间为.