2021-2022学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册第二章电势能和电势差单元测试卷（word版含答案）

第二章电势能和电势差单元测试
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．如图所示某电场等势面分布关于图中虚线上下对称，F点在虚线上。下列说法正确的是（　　）
A．在电场中的A、B两点放置电荷量相等的试探电荷，它们所受静电力FAB．电子在B点电势能小于在A点电势能
C．把电子从b等势面移动到e等势面，静电力做功为15eV
D．在F点给电子一个沿虚线向左的初速度，将做曲线运动
2．在水平向左的匀强电场中，一带电颗粒以速度v从a点水平向右抛出，不计空气阻力，颗粒运动到b点时速度大小仍为v，方向竖直向下。已知颗粒的质量为m，电荷量为q，重力加速度为g，则颗粒从a运动到b的过程中（　　）
做变加速运动 B．速率先增大后减小
C．电势能增加了 D．a点的电势比b点低
3．静电除尘装置的管道内某截面的电场可简化为如下模型：平行金属板正中央放置一带正电导体球，两板间电场分布如图所示，M、N接地。图中a、b、c三点的场强分别为、、，电势分别为、、，则（　　）
A． B． C． D．
4．反天刀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，如图为反天刀周围的电场线分布示意图，A、B、C为电场中的点，下列说法正确的是（　　）
A．头部带正电
B．A点电场强度小于C点电场强度
C．C点电势高于B点电势
D．正电荷从C向A运动，其电势能变大
5．如图所示，匀强电场中有一个等边三角形ABC，其边长为1m，三角形所在的平面跟匀强电场平行。已知A、B、C三点的电势分别为6V、4V、2V，下列说法正确的是（　　）
A．匀强电场的方向垂直于AC边
B．匀强电场的电场强度大小为2V/m
C．等边三角形中心的电势为5V
D．将一个电子从A点沿直线移到B点，其电势能增加了2eV
6．在x轴的和两处分别固定两个点电荷、，图中曲线是两电荷间的电势与位置x之间的关系图像，图线的最低点在处。现在处由静止释放一个质量为m、电荷量为q的正点电荷，该电荷只在电场力作用下运动，取无穷远处电势为零。下列说法正确的是（　　）
A．、可能都是负电荷
B．两固定电荷电量之比为
C．点电荷q可能运动到处
D．点电荷q运动到处加速度为零
7．如图所示，竖直平面内有固定的半径R的光滑绝缘圆形轨道，水平匀强电场平行于轨道平面向左，直径AB为水平，直径CD竖直，直径PQ与场强方向成30°。一质量为m、电量为q的带正电小球（可视为质点）在轨道内运动，已知重力加速度为g，场强E=。小球能沿轨道做完整的圆周运动，下列说法正确的是（　　）
A．小球在A点时电势能最大
B．小球在P点时机械能最大
C．小球在C点的最小速度为
D．小球在Q点的最小速度为
8．如图所示，负电荷仅受电场力作用，沿虚线从B点运动到A点，则运动过程中电场力对其做功和电势能变化情况分别是（　　）
A．做负功、电势能增加 B．做正功、电势能增加
C．做负功、电势能减小 D．做正功、电势能减小
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．如图所示，将平行板电容器与电池组相连，两板间的带电尘埃恰好处于静止状态。若将两板缓慢地左右错开一些，其他条件不变，则下列说法正确的是（　　）
A．电容器两端电压不变 B．尘埃仍静止
C．电流计中有a→b的电流 D．电流计中有b→a的电流
10．一个带电量为的正的点电荷，从电场中的a点移到b点，点电荷的动能增量为，再将点电荷从b点移到a点，电势能增加，则点电荷从a点移到b点过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电场力做功为 B．电场力做功为
C．电场力以外的其它力做功为 D．电场力以外的其它力做功为
11．有一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c、d四点的位置如图所示，cd、cb分别垂直于x轴、y轴，其中a、O、b三点电势分别为：4V、6V、8V，一电荷量为q=-2×10-5C的负点电荷由a点开始沿abcd路线运动，则下列判断正确的是（　　）
A．c点的电势为10V
B．电场强度的大小为100V/m
C．该点电荷在c点的电势能为2×10-5J
D．该点电荷从a点移到d点的过程中，电场力做功为8×10-5J
12．如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中点以相同速度垂直于电场线方向飞出、两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示。则（　　）
A．所受电场力一定向左，所受电场力一定向右 B．一定带正电，一定带负电
C．的加速度将减小，的加速度将增加 D．两个粒子的动能，一个增加一个减小
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．（7分）在探究平行板电容器的电容与哪些因素有关的实验中，某同学猜测电容可能与极板间的距离d、极板的正对面积S及插入极板间的介质有关。他将一个已经充电的平行板电容器与静电计连接如图所示。实验时保持电容器极板所带的电量不变，且电容器B板位置不动。
（1）将A板向右平移，静电计指针张角_______；将A板竖直向下平移，则静电计指针张角______；在A、B板间插入电介质，则静电计指针张角_______。（填“变大”、“变小”或“不变”）
（2）本实验采用的科学方法是_______；
A．理想实验法　　B．等效替代法　　C．控制变量法　　D．建立物理模型法
（3）若将电容器水平放置，如图所示，有一带点液滴静止在电容器内部，现将电容器A板向下平移一小段距离，则液滴____________。（填“静止不动”、“向下运动”、“向上运动”）
14．（7分）美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止。
（1）若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有________。
A．油滴质量m B．两板间的电压U C．两板间的距离d D．两板的长度L
（2）用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q=________（已知重力加速度为g）。
（3）密立根仔细观察油滴的运动，经过反复实验得出大量数据，得到如下表所示数据：
油滴 …
带电量（） 3.2 4.8 6.4 8.0 11.2 9.6 17.6 … 12.8
你从密立根所测得的大量数据中可得出的结论是：___________。
（4）若要使原本静止的油滴落到下极板，则下列做法可以达到目的的有________。
A．保持两极板电压不变，把下极板向下移 B．断开电源，把下极板向右移
C．断开电源，在两极板间插入电介质 D．断开电源，把下极板向上移
15．（7分）如图，匀强电场的场强为，a、b两点间的距离为0.1m，ab连线与电场方向的夹角为。已知：，，求：
（1）a、b两点间的电势差为多大；
（2）若将电量为的点电荷从a点移到b点，电场力做功为多少。
16．（9分）如图所示，三条曲线表示三条等势线，其电势，，，将电荷量的电荷在该电场中移动。
（1）把这个电荷从C移到D，静电力做功多少？
（2）把这个电荷从D移到B，电势能变化多少？
17．（14分）如图所示，（1）有一电子（电荷量为e，质量为m）经电压U0的电场加速后，进入两块间距为d、电压为U的平行金属板间。若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且刚好能穿过电场。求：
①电子在平行金属板间的加速度；
②电子通过平行金属板的时间；
③平行金属板的长度。
（2）通过计算说明不同带电粒子的混合物由静止开始通过如图所示的同一加速电场和偏转电场的运动轨迹相同。
18．（16分）在竖直平面内有水平向右的匀强电场，在场中有一根长为L的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系质量为m的带电小球，它静止时细线与竖直方向成37°角．如图所示，给小球一个初速度让小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，，重力加速度为g。求：
（1）小球受到电场力的大小；
（2）小球恰能做圆周运动的动能最小值；
（3）小球在圆周上运动到何处时，机械能最小。
试卷第2页，共2页
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参考答案
1．C
【详解】
A．因A点的等势面较B点密集，可知A处的场强比B处场强大，则在电场中的A、B两点放置电荷量相等的试探电荷，它们所受静电力FA>FB，选项A错误；
B．因AB两点在同一等势面上，则电子在B点电势能等于在A点电势能，选项B错误；
C．把电子从b等势面移动到e等势面，电势升高15V，则电子的电势能减小15eV，则静电力做功为15eV，选项C正确；
D．电场线与等势面正交，则过F点的电场线水平向右，则沿在F点给电子一个沿虚线向左的初速度，将沿虚线做直线运动，选项D错误。
故选C。
2．C
【详解】
A．颗粒受到的重力和电场力是恒力，所以颗粒做的是匀变速运动，A错误；
B．颗粒所受重力与电场力的合力斜向左下方，则颗粒的速率先减小后增大，B错误；
C．在沿电场方向，颗粒的动能减小量为
减小的动能转化为了颗粒的电势能，所以颗粒电势能增加了，C正确；
D．在沿电场方向有
解得
所以a点的电势比b点低，D错误。
故选C。
3．C
【详解】
AB．由题图可知越靠近导体球电场线越密集，所以，，故AB错误；
C．根据对称性可知，a点与关于导体球对称的a′点的电势相等，根据沿电场线方向电势降低可知a′点电势高于b点电势，所以a点电势高于b点电势，故C正确；
D．根据等势面与电场线垂直以及几何关系可知，a、c不可能位于同一等势面上，故D错误。
故选C。
4．A
【详解】
A．根据电场线的方向可知，头部带正电，尾部带负电，故A正确；
B．根据电场线的疏密可知，A点电场强度大于C点电场强度，故B错误；
C．正负电荷连线中垂线的电势为零，靠近正电荷一侧的点电势大于零，靠近负电荷一侧的点电势小于零，所以B点电势高于C点电势，故C错误；
D．根据图可知，C点电势高于A点电势，根据
知
正电荷从C至A，电势能变小，故D错误。
故选A。
5．D
【详解】
A．根据知匀强电场中，沿同一方向相等距离电势差相等，设AC中点为D，D点的电势为
则
BD为一条等势线，根据电场线与等势线垂直，且由高电势指向低电势，知AC连线为一条电场线，匀强电场方向垂直BD向下，如图所示
故A错误；
B．AC间的电势差为
匀强电场的电场强度大小为
故B错误；
C．因为BD为一条等势线，等边三角形中线在BD上，则等边三角形中心的电势为4V，故C错误；
D．将一个电子从A点沿直线移到B点，电场力做功为
电场力做负功，则电子的电势能增加了，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．若假设、都是负电荷，则x轴上的电场线应该从无穷远处某点分别指向两电荷所在位置，由于选取无穷远处电势为0，则根据沿着电场线方向电势逐渐降低，可知画出的图线应该在轴下方，与题图相矛盾，所以假设错误，即、不可能都是负电荷，故A错误；
BD．由图线的斜率表示电场强度的大小，依题意可知处的合电场强度为0，则点电荷q在该处受到的合外力为0，加速度为0；由场强叠加原理可知、在处各自产生的电场强度大小相等，方向相反，即
可得
故B错误，D正确；
C．由题图可知，处的电势与处的电势相等，所以在处由静止释放一个正点电荷，根据功能关系可得
即电荷到达处时速度为0，所以正点电荷q不可能运动到处，故C错误。
故选D。
7．D
【详解】
A．小球在轨道上运动时，因B点电势最高，则带正电的小球在B点时电势能最大，选项A错误；
B．小球的机械能和电势能之和保持不变，则因为在A点时的电势能最小，则在A点时机械能最大，选项B错误；
CD．因P点满足
可知小球在P点处于平衡状态，则P点是等效最低点，则Q点是等效最高点，则小球在Q点速度最小时满足
解得Q点的最小速度为
选项C错误，D正确。
故选D。
8．A
【详解】
负电荷所受电场力沿电场线反方向指向轨迹凹侧，所以电场力与速度方向夹角大于90°，电场力对负电荷做负功，电势能增加。
故选A。
9．ABC
【详解】
A．电容器与电源保持连接，所以，电容器两极板间电压不变，故A正确；
B．根据
知两极板间电场强度不变，所以尘埃仍静止，故B正确；
CD．两板左右错开，正对面积减小，根据
知，电容C减小，再根据公式
知，电量减小，电容器放电，电子从b至a，所以电流方向为从a至b，故C正确，D错误。
故选ABC。
10．AC
【详解】
AB．电场力做功等于电势能的减少量，由题意可知点电荷从a点移到b点过程中，点电荷电势能减少，所以电场力做功为，故A正确，B错误；
CD．根据动能定理可得
解得
故C正确，D错误。
故选AC。
11．ABD
【详解】
A．由于是匀强电场，故沿着一个方向前进相同距离电势的降低相等，故
代入数据解得
故A正确；
B．y方向上的电场强度为
x轴方向上的电场强度为
实际场强为
故B正确；
C．点电荷在c点的电势能为
故C错误；
D．该点电荷从a点移到d点电场中做功为
故D正确。
故选ABD。
12．AC
【详解】
AB．物体做曲线运动，所受力的方向指向轨道的内侧，所以所受电场力一定向左，所受电场力一定向右，由于电场线的方向不知，所以粒子带电性质不定，故A正确，B错误；
C．电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，所以a受力减小，加速度减小，b受力增大，加速度增大，故C正确；
D．物体做曲线运动，所受力的方向指向轨道的内侧，从图中轨道变化来看速度与力方向的夹角小于，所以电场力都做正功，动能都增大，速度都增大，故D错误。
故选AC。
13．变小 变大 变小 C 静止不动
【详解】
（1）实验时保持电容器极板所带的电量不变，若将A板向右平移，板间距d减小，根据
可知电容变大，根据
可知电势差变小，静电计指针张角变小；
将A板竖直向下平移，正对面积S减小，由
可知电容减小，根据
可知电势差变大，静电计指针张角变大；
在A、B板间插入电介质，根据
电容C变大，由
可知电势差变小，静电计指针张角变小。
（2）本实验采用的科学方法是控制变量法，故选C。
（3）带电量不变，改变板间距，根据
可得
可知场强不变，则电场力不变，液滴仍然静止不动。
14．ABC 油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷，其值为 AC
【详解】
（1）平行金属板板间存在匀强电场，液滴恰好处于静止状态，电场力与重力平衡，则有
所以需要测出的物理量有油滴的质量，两板间的电压，两板间的距离，故ABC正确，D错误；
（2）根据
可得
（3）由表格中数据可得，发现油滴所带电荷量不同，但是都是某个最小电荷量的整数倍这个最小电荷量被认为是元电荷，其值为
（4）若要使原本静止的油滴落到下极板，则减小电场力即可，即减小电场强度：
A．保持两极板电压不变，把下极板向下移，则极板间的距离增大，根据
可知电场强度减小，那么电场力减小，即可落到下极板，故A正确；
B．断开电源，极板电荷量不变，当把下极板向右移，根据
可知电容变小，根据
可知电压增大，根据
可知电场强度增大，在电场力增大，油滴将向上移动，故B错误；
C．断开电源，极板电荷量不变，在两极板间插入电介质，根据
可知电容变大，根据
可知电压变小，根据
可知电场强度变小，在电场力变小，油滴将向下移动，能落到下极板，故C正确；
D．断开电源，极板电荷量不变，把下极板向上移，根据
及
再根据
得
可知电场强度与极板间距离无关，电场强度不变，则电场力不变，则不能落到下极板，故D错误。
15．（1）120V；（2）
【详解】
（1）根据匀强电场电势差与场强的关系
求出ab两点的电势差为
（2）由电场力做功的公式
求移动正电荷时电场力做功为
16．（1）；（2）电势能增加了
【详解】
（1）由于
则电荷从C移到D，电场力做功为
（2）由于
则电荷从D移到B电场力做的功为
由于电场力做负功，所以电势能增加。
17．（1）①；②；③；（2）见解析
【详解】
（1）①电子在平行金属板间的加速度
②根据题意
解得
③电子在加速电场运动过程中，根据动能定理
电子通过平行金属板的时间
解得
（2）根据以上分析可知，粒子进入偏转电场初速度
通过平行金属板的时间
在平行金属板间的加速度
粒子射出偏转磁场的位移偏转量为
故不同带电粒子的混合物在偏转磁场的位移偏转量相同，且均做类平抛运动，则轨迹相同。
18．（1）；（2）；（2）平行于电场最左侧
【详解】
（1）小球静止时，受重力、电场力、和绳子的拉力，由平衡条件得
解得
方向水平向右，则小球带正电；
（2）由于重力和电场力都是恒力，所以它们的合力也是恒力，类比重力场，如图所示
在圆上各点中，小球在平衡位置A时动能最大，在平衡位置A的对称点B时，小球的动能最小，在B点时，小球受到的重力和电场力，其合力F作为小球做圆周运动的向心力，而绳的拉力恰为零有
而
又
联立解得
（2）当小球在圆上最左侧C点时，即平行于电场最左侧，电势能最高，电势能最大，机械能最小。答案第1页，共2页
答案第1页，共2页