物理新教材人教版必修第三册第十单元静电场中的能量 检测卷 A卷（word含解析）

第十单元达标检测卷
物 理 （A）
一、选择题(本题共12小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题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)
1．下列说法中正确的是(　　)
A．电场线密集处场强大，电势高
B．沿电场线方向场强减小，电势降低
C．在电势高处电荷具有的电势能也大
D．场强为零处，电势不一定为零
2．如图所示，匀强电场中某电场线上的两点A，B相距0.2 m，正点电荷q＝10－6 C从A移到B，电场力做功2×10－6 J，则(　　)
A．该电场的场强为10 V/m
B．该电场的方向由B向A
C．A、B间的电势差为10 V
D．B点的电势比A点的高
3．某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为φP和φQ，则(　　)
A．EP＞EQ，φP＜φQ B．EP＞EQ，φP＞φQ
C．EP＜EQ，φP＞φQ D．EP＜EQ，φP＜φQ
4．如图所示，为某一电容器中所带电荷量和两端电压之间的关系图线，若将该电容器两端的电压从40 V降低到36 V，对电容器来说正确的是(　　)
A．是充电过程
B．是放电过程
C．该电容器的电容为5×10－2 F
D．该电容器的电荷量变化量为0.2 C
5．某同学设想了一个奇妙的静电实验。如图所示，在带电体C附近，把原来不带电的绝缘导体A、B相碰一下后分开，然后分别接触一个小电动机的两个接线柱，小电动机便开始转动。接着再把A、B移到C附近，A、B相碰一下分开，再和小电动机两接线柱接触。重复上述步骤，小电动机便能不停地转动。下列说法正确的是(　　)
A．小电动机一直转动下去，成为永动机
B．A、B相接触放在C附近时，A的电势高于B的电势
C．A、B相接触放在C附近时，A内部中心点的场强大于B内部中心点的场强
D．A、B相接触放在C附近，由于静电感应，A左端带负电B右端带正电
6．一带电粒子仅在静电力作用下从A点开始以－v0做直线运动，其v－t图像如图所示。粒子在t0时刻运动到B点，3t0时刻运动到C点，下列判断正确的是(　　)
A．A、B、C三点的电势关系为φB＞φA＞φC
B．A、B、C三点的场强大小关系为EC＞EB＞EA
C．粒子从A点经B点运动到C点，电势能先增加后减少
D．粒子从A点经B点运动到C点，静电力先做正功后做负功
7．水平放置的平行金属板A、B连接一恒定电压，两个质量相等的电荷M和N同时分别从极板A的边缘和两极板的正中间沿水平方向进入板间电场，两电荷恰好在板间某点相遇，如图所示。若不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用，则下列说法正确的是(　　)
A．电荷M的比荷大于电荷N的比荷
B．两电荷在电场中运动的加速度相等
C．从两电荷进入电场到两电荷相遇，静电力对电荷M做的功等于静电力对电荷N做的功
D．电荷M进入电场的初速度大小与电荷N进入电场的初速度大小一定相同
8．如图，电荷量分别为q和－q(q>0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上，a、b是正方体的另外两个顶点。则(　　)
A．a点和b点的电势相等
B．a点和b点的电场强度大小相等
C．a点和b点的电场强度方向相反
D．将负电荷从a点移到b点，电势能增加
9．位于A、B处的两个带有不等量负电荷的点电荷在平面内电势分布如图所示，图中实线表示等势线，相邻等势线间电势差相等，则(　　)
A．a点和b点的电场强度相同
B．正电荷从c点移到d点，静电力做正功
C．负电荷从a点移到c点，静电力做正功
D．正电荷从e点沿图中虚线移到f点，电势能先减小后增大
10．平行板A、B组成电容器，充电后与静电计相连，要使静电计指针张角变大，下列措施可行的是(　　)
A．A板向上移动
B．B板向右移动
C．A、B板间插入电介质
D．减少极板上的电荷量
11．如图所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相等，实线为一个带负电的质点仅在静电力作用下通过该区域的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点。下列说法中正确的是(　　)
A．三个等势面中，等势面c的电势最低
B．带电质点一定是从Q点向P点运动
C．带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时大
D．带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小
12．两个点电荷Q1和Q2固定在x轴上O、D两点，两者之间连线上各点电势高低如图中曲线所示(OB＞BD)，取无穷远处电势为零，由图可知(　　)
A．B点电场强度为零
B．Q1为负电荷，Q2为正电荷
C．Q1电荷量一定大于Q2电荷量
D．将电子沿x轴从A点移到C点，静电力一直做正功
二、非选择题(本题共6小题，共52分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(6分)在“用DIS描绘电场的等势线”实验中，按图示连接电路。在电极A、B的连线上等距离地取a、b、c、d、e共5个基准点。已知电压传感器红色探针的电势高于黑色探针的电势时，读数为正。
(1)若电压传感器的红色探针接触a点，黑色探针接触b点时，读数为负，则电极A接在电源的_____极上。（选填“正”或“负”）
(2)若传感器的两个探针分别接触a点和b点时的示数为U1；分别接触b点和c点时的示数为U2，则|U1|_____|U2|。（选填“＞”“＜”或“＝”）
14．(6分)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)如果该电容器的电容为C，所带电量为Q，则两极板间的电势差为_____；
(2)将A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”）
(5)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”）
15．(8分)一长为L的绝缘细线，一端固定于O点，另一端拴一质量为m、带电荷量为q的小球，处于如图所示的水平向右的匀强电场中。开始时，将线与小球拉成水平，小球静止在A点，释放后小球由静止开始向下摆动，当细线转过60°角时，小球到达B点速度恰好为零。试求：(重力加速度为g)
(1)A、B两点的电势差UAB；
(2)匀强电场的场强大小。
16．(8分)电荷量为q＝1×10－4 C的带正电小物块置于粗糙的绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向的匀强电场，场强E与时间t的关系及物块速度v与时间t的关系分别如图甲、乙所示，若重力加速度g取10 m/s2，求：
(1)物块的质量m；
(2)物块与水平面之间的动摩擦因数；
(3)物块运动2 s过程中，其电势能的改变量。
17．(10分)如图所示，在E＝103 V/m的水平向左匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道竖直放置，轨道与一水平绝缘轨道MN连接，半圆轨道所在竖直平面与电场线平行，其半径R＝0.4 m，一带正电荷q＝10－4 C的小滑块质量为m＝0.04 kg，与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，g取10 m/s2，求：
(1)要使小滑块能运动到半圆轨道的最高点L，滑块应在水平轨道上离N点多远处释放？
(2)这样释放的滑块通过P点时对轨道的压力是多大？(P为半圆轨道中点)
18．(14分)一束电子流经U1＝5000 V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，两极板间电压U2＝400 V，两极板间距d＝2.0 cm，板长L1＝5.0 cm。
(1)求电子在两极板间穿过时的偏移量y；
(2)若平行板的右边缘与屏的距离L2＝5.0 cm，求电子打在屏上的位置与中心O的距离Y(O点位于平行板水平中线的延长线上)；
(3)若另一个质量为m(不计重力)的二价负离子经同一电压U1加速，再经同一偏转电场，射出偏转电场的偏移量y′和打在屏上的偏移量Y′各是多大？
物理答案（A）
一、选择题(本题共12小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题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)
1．【答案】D
【解析】电场线密集处场强大，电势不一定高，A错误；沿电场线方向电势降低，但场强不一定减小，B错误；正电荷在电势高处具有较大电势能，但对于负电荷，此现象正好相反，C错误；场强大小与电势高低无必然关系，D正确。
2．【答案】A
【解析】根据电场力做功公式V，场强E＝＝10 V/m，故A正确；由A向B电场力做正功，电场力由A向B，电荷带正电，电场力方向与场强方向相同，场强由A向B，故B错误；A、B间的电势差为2 V，故C错误；场强由A向B，沿电场线方向电势降低，故D错误。
3．【答案】B
【解析】图中P点电场线密，电场强度大，EP＞EQ，沿电场线的方向电势降低，φP＞φQ。
4．【答案】B
【解析】由Q＝CU知，U降低，Q减小，故为放电过程，A错误，B正确；C＝＝ F＝5×10－3 F，C错误；ΔQ＝CΔU＝5×10－3×4 C＝0.02 C，D错误。
5．【答案】D
【解析】上述过程在把A、B分开的过程中要克服A、B之间的静电力做功，这是把机械能转化为电能，然后再把电能转化为机械能，因此还要外力做功消耗机械能，小电动机不能成为永动机，A错误；由于A、B相接触放在C附近，所以A和B是等势体，电势相等，B错误；A、B相接触放在C附近时，A、B是等势体，内部合场强始终为零，则A内部中心点的场强等于B内部中心点的场强，C错误；A、B相接触放在C附近，由于静电感应，A左端带负电B右端带正电，D正确。
6．【答案】C
【解析】由题图v－t图像知道带电粒子在0～t0时间内做减速运动，静电力做负功，电势能增大；在t0～3t0时间内做反方向加速运动，静电力做正功，电势能减小，选项C正确，D错误；因为不知道带电粒子电性，本题中无法判断电势的高低，选项A错误；图像中斜率表示带电粒子的加速度，qE＝ma，可知A、B、C三点中EB最大，选项B错误。
7．【答案】A
【解析】若两板间电压为U，间距为d，长为L。则由题意：vNt＋vMt＝L①，t2＋＝t2②，由①式分析得vM、vN不一定相同，D错误；由②式分析得＞，A正确；由＞进一步分析可得两个电荷的加速度aM＞aN，静电力对电荷所做的功WM＞WN，B、C错误。
8．【答案】B
【解析】b点距q近，a点距－q近，则b点的电势高于a点的电势，A错误；如图所示，a、b两点的电场强度可视为E3与E4、E1与E2的合场强。其中E1∥E3，E2∥E4，且知E1＝E3，E2＝E4，故合场强Ea与Eb大小相等、方向相同，B正确，C错误；由于φa＜φb，负电荷从低电势移至高电势过程中，电场力做正功，电势能减少，D错误。
9．【答案】CD
【解析】a点的等势面比b点的稀疏，故a点的电场强度比b点的小，而且两点场强方向也不同，A项错误；c点电势低于d点，正电荷从c点移到d点，即正电荷向高电势处移动，静电力做负功，B项错误；a点电势低于c点，从a到c，把负电荷移向高电势处，静电力做正功，C项正确；从e沿题图中虚线到f，电势先变低后变高，故沿此方向移动正电荷，静电力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，D项正确。
10．【答案】AB
【解析】A板向上移动，正对面积S减小，或B板向右移动，距离d增大，根据C＝，电容C均减小，由U＝知电势差U变大，静电计指针偏转角度增大，A、B正确；A、B板间插入电介质，相对介电常数εr增大，根据C＝，电容C增大，则U＝知电势差U变小，静电计指针偏转角度减小，C错误；由U＝得，减小电荷量Q，电势差U变小，静电计指针偏转角度减小，D错误。
11．【答案】ACD
【解析】根据轨迹弯曲的方向和负电荷可知，电场线向上，故c点电势最低，故A正确；根据已知条件无法判断粒子的运动方向，故B错误；等差等势面P处密，P处电场强度大，静电力大，加速度大，C正确；负电荷在电势高处电势能小动能大，故D正确。
12．【答案】BCD
【解析】由E＝知，B点的电场强度不为零，A错误；因无穷远处电势为零，所以负点电荷电场中的电势为负，正点电荷电场中的电势为正，结合题图可知，Q1为负电荷，Q2为正电荷，B正确；由题图可知，电势零点离D点较近，故Q1电荷量一定大于Q2电荷量，C正确；将电子沿x轴从A点移到C点，电势一直升高，电子的电势能一直减小，静电力一直做正功，D正确。
二、非选择题(本题共6小题，共52分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(6分)
【答案】(1)负 (2)＞
【解析】(1)根据题意，当正接线柱的电势高于负接线柱时，电压传感器的读数为正，则当电压传感器的读数为负时，可以知道a点的电势低于b的电势，则知电极A接在电源的负极。
(2)根据等量异种电荷电场线的分布情况得知，a、b间场强大于b、c间场强，根据U＝Ed分析得知，a、b间的电势差大于b、c间的电势差，故有|U1|＞|U2|。
14．(6分)
【答案】(1) (2)减小 增大 减小 (3)不会
【解析】(1)根据电容的定义式C＝，可知，如果该电容器的电容为C，所带电量为Q，则两极板间的电势差U＝。
(2)根据电容的决定式C＝可知，将A极板向右移动少许，板间距离d减小，电容增大，静电计上的电荷减少，则静电计指针的偏转角将减小；将B极板向上移动少许，正对面积S减小，则电容减小，静电计上的电荷会增多，指针的偏转角将增大；将一块玻璃板插入A、B两极板之间，介电常数εr增大，电容增大，静电计上的电荷减少，则静电计指针的偏转角将减小。
(3)如果在操作过程中，手无意中触摸了B极板，由于B极板已经接地，则观察到的实验现象不变。
15．(8分)
【解析】(1)小球由A到B过程中，由动能定理得
mgLsin 60°＋qUAB＝0
所以UAB＝－。
(2)根据匀强电场中电势差与电场强度的关系，可得
E＝＝。
16．(8分)
【解析】由题图可知E1＝3×104 N/C，E2＝2×104 N/C，a1＝2 m/s2
E1q－μmg＝ma1①
E2q－μmg＝0②
由①②代入数据得m＝0.5 kg，μ＝0.4
ΔEp＝－E1ql1－E2ql2＝－7 J
电势能减少7 J。
17．(10分)
【解析】(1)滑块刚能通过轨道最高点的条件是
mg＝m，v＝＝2 m/s
滑块由释放点到最高点过程，由动能定理得：
qEx－μmgx－2mgR＝mv2
代入数据得x＝20 m。
(2)在PL段，由动能定理得：
－mgR－qER＝mv2－mv
在P点由牛顿第二定律FN－qE＝
代入数据得FN＝1.5 N
由牛顿第三定律得F压＝FN＝1.5 N。
18．(14分)
【解析】(1)加速过程，由动能定理得：eU1＝mv①
进入偏转电场，电子在平行于极板的方向上做匀速运动：L1＝v0t②
在垂直于极板的方向上做匀加速直线运动，加速度为
a＝＝③
偏移距离y＝at2④
由①②③④得y＝
代入数据得y＝0.25 cm。
如图，由几何关系知
＝得Y＝
代入数据得Y＝0.75 cm。
(3)因y＝， Y＝，与粒子的质量m和电荷量q无关，
故二价负离子经同样装置后，y′＝y，Y′＝Y。