第十章《静电场中的能量》测试题—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)

第十章《静电场中的能量》测试题
一、单选题
1．一个带电的液滴从点以一定的初速度射入水平方向的匀强电场中，液滴沿直线运动，与电场线夹角为，液滴的质量为，电荷量为，重力加速度，则下列说法正确的是（　　）
A．电场强度的方向水平向左 B．静电力做正功
C．电场强度的大小为 D．液滴运动到最高点所需时间为
2．在竖直向下的匀强电场中，有两个质量相等、带有异种电荷的小球A、B（均可视为质点）处在同一水平面上。现将两球以相同的水平速度向右同时抛出，最后落在水平地面上，运动轨迹如图所示，不考虑空气阻力和两球之间的静电力，则下列说法正确的是（　　）
A．A球带正电，B球带负电
B．A、B两球同时落地
C．下落过程中，A球的电势能增加，B球的电势能减少
D．从抛出到落地过程中，A球速率变大，B球速率变小
3．如图所示，绝缘、光滑的水平面上有带负电的小球M和N，M球的质量为2kg，速度大小4m/s，方向向右，N球的质量为1kg，速度大小为2m/s，方向向左，在相互间的排斥力作用下，某时刻M、N两球达到共同速度，两小球始终没有接触，关于这个过程，下列说法正确的是（　　）
A．系统M、N机械能守恒，动量不守恒
B．系统M、N动量守恒，机械能不守恒
C．M、N的共同速度为向右的3m/s
D．系统M、N的机械能与电势能之和不守恒
4．如图所示是一种可测量物体位移的电学仪器。当被测物体在左、右方向发生微小的位移时，会带动电介质进、出两板之间，灵敏电流计的指针也会左、右发生偏转。已知电流从a流向b时，电流计的指针向右偏，则下列说法正确的是（　　）
A．当电流计的指针向左偏时，电容器的电容增大电介质板
B．当电流计的指针向左偏时，被测物体向右移动被测物体
C．当电流计的指针向右偏时，电容器的电容减小
D．当电流计的指针向右偏时，电容器的电量减小
5．如图所示，在一个匀强电场中有一个等边三角形，电场的方向与平面平行。若已知B点的电势为6V，A点电势为2V，C点电势为4V，三角形边长为4m，则匀强电场的场强大小为（　　）
A．1V/m B．0.5V/m C．1.5V/m D．2V/m
6．如图所示，P为固定的点电荷，虚线是以P为圆心的两个圆。试探电荷Q在P的电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内，a、b、c为轨迹上的三个点。若Q仅受P的电场力作用，其在a、b、c三点的加速度大小分别为、、，速度大小分别为以、、，电势能分别为、、，则下列判断正确的是（　　）
A．点电荷P和试探电荷Q带同种电荷 B．
C． D．
7．由电容器电容的定义式可知（　　）
A．若电容器不带电，则电容C为零
B．电容C与电容器两板间的电压U有关
C．电容C与所带电荷量Q有关
D．电容在数值上等于使两板间的电压增加1V时所需增加的电荷量
8．图1中的平行板电容器两板加上如图2所示的电压。一粒子源连续不断地发射质量、电荷量、速度都相同的粒子，粒子沿平行于电容器极板方向进入电场，粒子在两板间运动时间为T。离开电场时偏转量最大的粒子偏转距离为d，不计粒子重力和粒子间的相互作用，所有粒子均未与极板碰撞，则偏转量最小的粒子的偏转距离为（　　）
A． B． C． D．
9．传感器是一种采集信息的重要器件。图所示的是一种测定压力的电容式传感器。当待测压力F作用于可动膜片电极上时①若F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流②若F向上压膜片电极，电路中有从b到a的电流③若F向上压膜片电极，电路中不会出现电流④若电流表有示数，则说明压力F发生变化⑤若电流表有示数，则说明压力F不发生变化。以上说法中正确说法的组合是（　　）
A．②④ B．①④ C．③⑤ D．①⑤
10．如图所示，空间中有一匀强电场（电场方向未画出），其方向与长方形所在的平面平行，，。电子从a点运动到b点的过程中电子受到的电场力做的功为；电子从a点运动到d点的过程中克服电场力做的功为。设a点的电势为零，下列说法正确的是（　　）
A．b点的电势为 B．电子在c点的电势能为0
C．该匀强电场的方向是由b点指向a点 D．该匀强电场的电场强度大小为
11．如图所示，在一对带等量异号电荷的平行金属板间，某带电粒子只在电场力作用下沿虚线从A位置运动到B位置。则（　　）
A．粒子带负电 B．从A到B电势升高
C．从A到B粒子动能增加 D．从A到B粒子电势能增加
12．内壁光滑、由绝缘材料制成的半径R=m的圆轨道固定在倾角为θ=45°的斜面上，与斜面的切点是A，直径AB垂直于斜面，直径MN在竖直方向上，它们处在水平方向的匀强电场中。质量为m，电荷量为q的小球（可视为点电荷）刚好能静止于圆轨道内的A点，现对在A点的该小球施加一沿圆轨道切线方向的速度，使其恰能绕圆轨道完成圆周运动。g取10m/s2，下列对该小球运动的分析，正确的是（　　）
A．小球可能带负电
B．小球运动到N点时动能最大
C．小球运动到M点时对轨道的压力为0
D．小球初速度大小为10m/s
13．如图所示，带等量异种电荷的平行金属板A、B水平正对放置，间距为d，A板中心有一小孔（小孔对电场的影响可不计）。将一带电微粒从小孔正下方靠近B板的M点由静止释放，微粒穿过A板上的小孔后，刚好能到达A板上方的N点，N点与A的距离也为d。若将A板向上平移d，再让微粒从M点由静止释放，不计空气阻力，将两板间电场视为匀强电场，微粒视为点电荷，金属板厚度可不计，则（　　）
A．两极板间的电压不变 B．两极板间电场强度变小
C．微粒能到达B板上方3d处 D．微粒能到达B板上方4d处
14．反天刀鱼是生活在尼罗河的一种鱼类，沿着它身体的长度方向分布着电器官，这些器官能在鱼周围产生电场。反天刀鱼周围的电场线分布如图所示，A、B、C均为电场中的点，下列说法正确的是（　　）
A．反天刀鱼周围的电场类似于等量同种点电荷形成的电场
B．A点的电场强度等于B点的电场强度
C．试探电荷在A点受到的电场力方向一定水平向右
D．C点的电势大于A点的电势
15．静电场方向平行于轴，将一电荷量为的带电粒子在处由静止释放，粒子只在电场力作用下沿轴运动，其电势能随的变化关系如图所示。若规定轴正方向为电场强度、加速度的正方向，四幅示意图分别表示电势随的分布、场强随的分布、粒子的加速度随的变化关系和粒子的动能随的变化关系，其中正确的是（　　）
A．B．C． D．
二、多选题
16．一带正电微粒只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能随位移x变化的关系如图所示，其中0～x1段是曲线，x1～x2段是平行于x轴的直线，x2～x3段是倾斜直线，则下列说法正确的是（　　）
A．0～x1段电势逐渐升高
B．0～x1段微粒做加速度逐渐减小的加速运动
C．x1～x2段电场强度为零
D．x2～x3段的电势沿x轴均匀减小
17．如图，一点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点。不计重力。下列说法正确的是（　　）
A．M带正电荷，N带负电荷
B．M在b点的动能小于它在a点的动能
C．N在d点的电势能等于它在e点的电势能
D．N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功
18．如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管（漂移管）组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从P点沿轴线进入加速器并依此向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变。设质子进入漂移管B时速度为8×106m/s，进入漂移管E时速度为1×107m/s，电源频率为1×107Hz，漂移管间缝隙很小，质子在每个管内运动时间视为电源周期的。质子的比荷取1×108C/kg。下列说法正确的是（　　）
A．漂移管B的长度为0.4m
B．漂移管B的长度为0.8m
C．相邻漂移管间的加速电压为6.0×104V
D．相邻漂移管间的加速电压为4.5×104V
19．如图所示，在匀强电场中，有边长为10cm的等边三角形ABC，三角形所在平面与匀强电场平行，O为三角形的中心，三角形各顶点的电势分别为φA=3V，φB=5V，φC=7V，下列说法中不正确的是（　　）
A．匀强电场的场强为40V/m，方向由A指向C
B．将一电子从A点沿直线移动到B点，电场力做功为2eV
C．将一质子（带电量为+e）从B移动到C点，则电势能增加3.2×10-19J
D．在三角形的外接圆的圆周上，电势最高的点的电势为7V
20．如图所示，a、b、c三个粒子由同一点同时沿垂直于电场强度的方向进入偏转电场。其中b恰好飞出电场，不计粒子的重力及粒子间的相互作用，则（　　）
A．在b飞离电场的同时，a刚好打在下极板上
B．b和c同时飞离电场
C．进入电场时，c的速度最大，a的速度最小
D．c的动能增量最小，a和b的动能增量一样大
三、实验题
21．在DIS描绘电场等势线的实验，实验装置如图所示：
（1）电源通过正负电极a、b在导电物质上产生的稳定电流分布模拟了两个_______________产生的_________。
（2）在安装实验装置时，正确的做法是（______）
A．在一块平整木板上依次铺放复写纸、白纸、导电纸
B．导电纸有导电物质的一面应该向上
C．连接电源正负极的电极a、b必须与导电物质保持绝缘
D．连接电极a、b的电源电压为交流4-6V
（3）如图所示为实验的示意图，在a、b、c、d、e五个基准点中，若将电压传感器的两个探针分别接触图中的b、f两点（c为AB的中点，b、f连线和A、B连线垂直），显示出b、f两点的电势差大于零，则传感器的“+”接线柱接在________点，此时若要采集到电势差为零，则应将接f的探针________（填“向左”或“向右”）移动。
22．如图甲所示连接电路，选用直流电源对电容器充电。当闭合开关时，电源通过电阻给电容器充电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出如图乙所示的电流随时间变化曲线。
（1）充电过程中电容器的电荷量___________、电压___________、电容___________。（均填“变小“变大”或“不变”）
（2）图中曲线与坐标轴围成的面积表示电容器充电后储存的___________。
（3）电容器充电完毕时，储存的电荷量约为___________（结果保留三位有效数字）。
四、解答题
23．如图所示，虚线是某匀强电场中的5个平行且均相距的等势面，一电子经过时的动能为，从到的过程中克服电场力所做的功为，电子运动轨迹如图中实线所示。已知等势面的电势为，电子经过等势面时的速率为，求：
（1）等势面的电势及该匀强电场的电场强度的大小；
（2）该电子经过等势面时的电势能；
（3）该电子经过等势面时速度的大小。
24．某空间科研人员设计了一个“太空粒子探测器”，装置如图所示，有径向电场和与半径为R圆面平行的匀强电场（电场没有画出且大小和方向可以调节），径向电场两电极（电极没有画出来）间的电势差为U，c为圆心，，电极上可以收集到来自宇宙空间的正离子，若同种正离子从静止状态经径向电场加速后均从O点以相同速率飞入匀强电场，Ob的长度也为R，（不计重力作用）求：
（1）若离子带电量为q，离子飞入O点时的动能。
（2）调节匀强电场方向沿y轴负方向，从A点收集离子从b点飞出时，电场的大小。
（3）调节匀强电场的大小和方向，若收集相同正离子电荷量为q，其中一个离子从b点飞出时的动能是3uq，另一个离子从b点右侧圆周上某一点飞出时获得最大动能是4uq，此时的电场大小和方向。
25．如图所示，光滑水平轨道与半径为R的光滑竖直半圆轨道在B点平滑连接，在过圆心O的水平界面MN的下方分布有水平向右的匀强电场，现有一质量为m、电荷量为＋q的小球从水平轨道上A点由静止释放，小球运动到C点离开圆轨道后，经界面MN上的P点进入电场（P点恰好在A点的正上方，小球可视为质点，小球运动到C点之前电荷量保持不变，经过C点后电荷量立即变为零）。已知A、B间距离为2R，重力加速度为g，在上述运动过程中，求：
（1）小球在C点的速度；
（2）电场强度E的大小；
（3）小球对圆轨道的最大压力的大小。
参考答案
1．C 2．C 3．B 4．B 5．A 6．A 7．D 8．B 9．A 10．B 11．C 12．D 13．D 14．D 15．C 16．ACD 17．BC 18．AC 19．AD 20．ACD
21．等量异种电荷 静电场 B b 向左
22．变大 变大 不变 电荷量
23．（1）；；（2）；（3）
24．（1）；（2）；（3），方向有O指向b
25．（1）；（2）；（3）