2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册第十章《静电场中的能量》单元测试（word版含答案）

人教版（2019）高中物理第十章《静电场中的能量》
单元测试
一、单选题（本大题共6小题，共24分）
下列关于电势和电势能的说法，正确的是（）
A. 对于一个确定的点电荷，在电势越高的位置，其电势能一定越大
B. 在电势一定的位置，放入某点电荷的电荷量越大，该点电荷的电势能一定越大
C. 正电荷在电场中某点的电势能一定大于负电荷在该点的电势能
D. 在电场中移动一电荷，若电场力对其做负功，其电势能一定增大
有如图所示，在匀强电场中有、、三点，cm，其中、电势分别为0V、5V，与的夹角为120°，、在同一条竖直线上。现有一不计重力、带电量为的粒子以4eV的动能从点沿方向飞入电场，经过点时，动能与在点时相同，且在同一条竖直线上，则下列说法正确的是
A. 该带电粒子带正电
B. 粒子运动过程中，电场力一直做正功
C. 粒子能运动到点，且在点时电势能为零
D. 该电场强度大小为，方向水平向左
如图所示表示某静电场等势面的分布，电荷量为的正电荷从A经B、C沿虚线到达D点．从A到D，电场力对电荷做的功为
A. B. C. D.
在一静电场中建立x轴，该电场的电势φ随x轴上的位置坐标变化的关系为一条直线，如图所示。对于这个电场，下列说法中正确的是（）
A. 同一点电荷在处比在处所叟的电场力大
B. 该电场的电场强度大小可能大于
C. 处的电场强度为
D. 处于该电场中的正点电荷仅在电场力作用下一定沿轴正方向运动
大小和形状完全相同的金属板正对水平放置，构成一个平行板电容器，将两金属板分别与电源相连，把与电源负极相连的金属极板接地。在两极板间有一带电液滴p恰好处于静止状态，如图所示。下列判断中正确的是
A. 液滴一定带正电
B. 液滴的电性无法确定
C. 保持开关闭合，减小两极板间距，液滴向上运动
D. 断开开关后，再减小两极板间距，液滴向上运动
如图所示是示波管工作原理的示意图，电子经电压U1加速后以速度v0垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量为h，两平行板间的距离为d，电势差为U2，板长为L。为了提高示波管的灵敏度（即每单位电压引起的偏转量），可采取的方法是（）
A. 增大两板间电势差 B. 减小板长
C. 减小两板间距离 D. 增大加速电压
二、多选题（本大题共4小题，共16分）
如图所示平行金属板A、B组成的电容器，充电后与静电计相连。要使静电计指针张角变大，下列措施中可行的是（）
A. 将板向上平移少许
B. 将板向左平移少许
C. 在、两板间平行插入厚度小于极板间距的陶瓷板
D. 在、间平行插入厚度小于极板间距的铝板
如图所示，虚线 a、b、c 代表某一电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，实线为一带正电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q 是这条轨迹上的三点，其中 R 在等势面 b 上。下列判断正确的是（）
A. 三个等势面中，的电势最低
B. 带电粒子在点的电势能比在点的大
C. 带电粒子在点的加速度小于在点的加速度
D. 带电粒子在点的加速度方向垂直于等势面
如图，A、B、C、D为匀强电场中相邻的四个等势面，一个电子垂直经过等势面D时，动能为20eV，飞经等势面C时，电势能为－10eV，飞至等势面B时速度恰好为零，已知相邻等势面间的距离均为5cm，则（）
A. 电子再次飞经势面时，动能为
B. 等势面的电势为
C. 匀强电场的场强大小为
D. 当粒子电势能为，动能为
匀强电场中，一带正电粒子仅在电场力的作用下自P点以垂直于电场方向的初速度v0开始运动，经过Q点，则
A. 电场中，点电势高于点电势
B. 粒子在点的电势能小于在点的电势能
C. 在、两点间，粒子的轨迹可能与某条电场线重合
D. 在、两点间，粒子运动方向一定与电场方向不平行
三、实验题（本大题共2小题，共20分）
如图所示为探究平行板电容器电容大小决定因素的实验。给电容器充电后与电源断开，即保持电量不变，则：(填“变小”、“变大”或“不变”)
(1)甲图将B板上移，静电计指针偏角_______，电容器的电容________；
(2)乙图将B板左移，静电计指针偏角_______，电容器的电容________；
(3)丙图将电介质插入两板之间，静电计指针偏角_______，电容器的电容________。
示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图1。
（1）如果示波管中偏转电极X和X′极板间的电势差为U1，Y和Y′极板间电势差为U2时，在荧光屏上的P点出现亮斑，P点坐标（x0，y0）。现保持X和X′极板间的电势差不变，Y、Y′之间的电势差变为，仍可看见亮班，下面判断正确的是______
A．亮斑的x坐标一定不变
B．亮斑的x坐标变为原来的一半
C．亮斑的y坐标变为原来的一半
D．亮斑的y坐标可能小于原来的一半
（2）定义每单位电压引起的偏转量为示波管的灵敏度，为了提高示波管的灵敏度，下列改变电压的操作或对示波器的改装操作可行的是______
A．适当增大偏转电极两极板间的电势差
B．适当减小偏转电极的极板长度
C．适当减小偏转电极两极板之间的距离
D．适当增大加速电极的加速电压
（3）如果在电极YY′之间加上如图2-（a）所示的电压，在XX′之间加上如图2-（b）所示电压，请在图中定性画出观察到的波形。
四、计算题（本大题共4小题，共40分）
如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正电荷Q为圆心的某圆交于B、C两点，质量为m、带电量为－q的有孔小球从杆上A点无初速度下滑，已知q Q，AB＝h，小球滑到B点时的速度大小为.求：
(1)小球由A到B的过程中电场力做的功；
(2)A、C两点的电势差；
(3)若BC＝2h，求小球到达C时的速度大小．
一平行板电容器，板间距离为d，电容为C，接在电源电压为U的电源上，充电完成后撤去电源，求：
（1）充电后电容器的电荷量。
（2）若使板间距离增大为2d，则电容器的电容变为多少？板间电场强度变为多大？
如图甲所示，电子加速器的加速电压为U1，偏转电场的极板为相距为d的两块水平平行放置的导体板。大量电子由静止开始经加速电场加速后，连续不断地沿导体板的方向从两板正中间射入偏转电场。当两板不带电时，这些电子通过两板之间的时间为2t0，当在两板间加如图乙所示的周期为2t0、偏转电压最大值为U0（U0未知）的交变电压时，偏移量最大的电子恰好从两极板边缘射出，已知电子的电荷量为-e，质量为m，电子的重力和它们之间相互作用力均忽略不计，求：
（1）偏转电场的偏转电压U0；
（2）从距离中线上方飞出偏转电场的电子进入偏转电场的时刻。
如图1所示，热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0，电容器板长和板间距离均为L＝10 cm，下极板接地，电容器右端到荧光屏的距离也是L＝10 cm，在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如图2所示．（每个电子穿过平行板的时间都极短，可以认为电压是不变的）求：
（1）在t＝0.06 s时刻，电子打在荧光屏上的何处．
（2）荧光屏上有电子打到的区间有多长？
人教版（2019）高中物理第十章《静电场中的能量》
单元测试答案
1.【答案】D
2.【答案】D
3.【答案】C
4.【答案】B
5.【答案】C
6.【答案】C
7.【答案】AB
8.【答案】ABD
9.【答案】BCD
10.【答案】AD
11.【答案】（1）变大；变小；
（2）变大；变小；
（3）变小；变大
12.【答案】（1）AC．（2）C．（3）
13.【答案】解：
（1）设小球由A到B电场力所做的功为WAB，由动能定理得：
；
解得；
（2）由于B、C在以Q为圆心的圆周上，所以，
又，其中Q=-q，代入可得：
；
（3）由于BC位于等势面上，由B到C电场力做功为0，由动能定理可得：
，
解得：。
14.【答案】解：
（1）电容器充电后撤去电源，则此时电容器两极板间的电压等于电源的电压U，
根据电容器的电容定义式得：，
则电容器的电荷量为：；
（2）由电容器的决定式可知，当板间距离增大为2d，则电容器的电容变为原来的一半，即：，
当电容器充电后撤去电源，则电容器所带电荷量不变，
由知，两极板间电压为：，
所以当板间距离增大为2d时，两极板间的电压增大为原来的2倍，即2U，
则板间电场强度为：。
15.【答案】解：（1）电子在偏转电场中做分段类平抛运动 水平方向匀速运动，速度vx =v0
竖直方向做分段匀变速运动，其速度-时间图象如图所示
从图可以看出在t=nt0 （n=0，1，2，…）时刻进入偏转电场电子，出偏转电场时上、下偏移量最大，
依题意得：
由牛顿第二定律：
由运动学公式：
解得偏转电压：；
（2）设：tx时刻进入偏转电场的电子，会从中线上方处飞出偏转电场
由运动公式可得：
解方程组得：
所以在（n=0，1，2，…）时刻进入偏转电场的电子，会从中线上方飞出偏转电场；
同理可得：（n=1，2，3，…）时刻进入偏转电场的电子，也会从中线上方飞出偏转电场。
16.【答案】解：（1）设电子经电压U0加速后的速度为v，根据动能定理得：
所以
经偏转电场偏转后偏移量
所以
由题图知t=0.06s时刻U偏=1.8U0，代入数据解得y=4.5 cm
设打在屏上的点距O点距离为Y，根据相似三角形得：
代入数据解得：Y=13.5 cm；
（2）由题知电子偏移量y的最大值为，所以当偏转电压超过2U0时，电子就打不到荧光屏上了。
则在偏转电场中的最大偏移为
根据
得：
所以荧光屏上电子能打到的区间长为：2Y=3L=30cm。
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