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)

第十章 静电场中的能量 单元测试
一，单项选择题（本题共13 小题，共 39分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对得3分）
1．如图，一带正电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直平面（纸面）内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知（　　）
A．Q点的电势比P点高
B．油滴在Q点的加速度大小比它在P点小
C．油滴在Q点的电势能比它在P点的大
D．油滴在Q点的动能比它在P点的大
2．如图所示是两个等量点电荷的电场线分布，虚线是某带电粒子在电场中仅受电场力的运动轨迹，图中A、B是轨迹上其中两点，则（　　）
A．题中等量点电荷左边为正电荷，右边为负电荷
B．带电粒子在A处的加速度比在B处的加速度要大
C．该粒子在A处的电势能比B处的电势能大
D．该粒子在A处的动能比B处的动能大
3．如图，真空中固定着两个等量异种点电荷，O是两电荷连线的中点，a、b、c、d是连线上的四个点，e、f是连线的中垂线上的两个点，ab=bO=Oc=cd，eO=Of。则（　　）
A．中垂线上三个点的电场强度大小关系为Ee=Ef>EO
B．连线上相邻两点间的电势差关系为Uab=UbO=UOc=Ucd
C．从e点静止释放一检验正点电荷，该电荷将在e、f两点间做直线往返运动
D．将一检验负点电荷先从a点沿直线移到c点，再沿直线移到e点，该电荷的电势能先增大后减小
4．如图所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表（零刻度在中间）和电源串联成闭合回路，当压力F作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏）（　　）
A．向右偏到某一刻度后回到零刻度 B．向左偏到某一刻度后回到零刻度
C．向右偏到某一刻度后不动 D．向左偏到某一刻度后不动
5．如图所示为智能门锁通过指纹方式开锁，是对电容式传感器的运用。电容式传感器上有许多面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，手指的凸起、凹陷部分分别与这些小极板组成许多的小电容器。由于距离的不同，所产生电容器的电容不同。当通过充电让所有的小电容器达到相同电压值后，断开电路连接，让所有的小电容器进行放电，电容值小的电容器将很快结束放电。根据放电快慢的不同就可以形成对应的指纹图像，与系统记录的指纹图像进行匹配。根据以上信息，下列说法中正确的是（　　）
A．手指凸起部分所形成的电容器储存电荷的本领更大
B．手指凹陷部分所形成的电容器储存电荷的本领更大
C．手指轻按与重按传感器相比，手指在同一位置所形成的电容器储存电荷的本领相同
D．手指轻按与重按传感器相比，手指在同一位置轻按时所形成的电容器储存电荷的本领更大
6．如图所示，平行板电容器与直流电源、理想二极管（正向电阻为零可以视为短路，反向电阻无穷大可以视为断路）连接，电源负极接地。初始时电容器不带电，闭合开关电路稳定后，一带电油滴位于电容器中的P点处于静止状态。下列说法正确的是（　　）
A．若仅将下极板下移，则P点的电势升高
B．若仅将上极板下移，则P点的电势不变
C．若仅减小极板间的正对面积，带电油滴保持静止
D．若仅减小极板间的正对面积，带电油滴向上运动
7．一个带正电的质点，电量q=2.0×10-9C，在电场中由A点移到B点。在此过程中，除电场力外，其他力做的功为6.0×10-5J，质点的动能增加了8.0×10-5J，则A、B两点间的电势差UAB为（　　）
A．3.0×104V B．1.0×104V
C．4.0×104V D．7.0×104V
8．图中虚线为匀强电场中的等势线，两粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等。现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示。点a、b、c为实线与虚线的交点，已知N粒子带负电。若不计重力，则（　　）
A．M也带负电荷
B．N在a点的速度与M在c点的速度大小相同
C．N在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功
D．M在从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零
9．下列说法正确的是（　　）
A．两种不同材料的绝缘体相互摩擦后，它们必将同时带上等量同种电荷
B．在两点间移动电荷，电场力不做功，则两点间的电势差为零
C．由Uab=Ed可知，匀强电场中a、b两点间的距离越大，则两点间的电势差也一定越大
D．某点的电势高，试探电荷在该点的电势能一定大
10．如图所示，边长为l的虚线正方形ABCD位于足够大的匀强电场中，对角线AC和BD相交于O点，正方形所在平面与电场方向平行。带正电粒子只在电场力作用下运动，在C点的速度方向如图所示，经过C、A两点时速度大小相等。已知C点电势高于B点电势，且电势差为U，下列说法正确的是（　　）
A．该匀强电场的电场强度大小为
B．粒子由C点运动到A点，电势能一直不变
C．C、A两点电势相等
D．粒子在电场中可能从C点沿直线经O点最后运动到A点
11．如图所示，在匀强电场中，有边长为5cm的等边三角形ABC，三角形所在平面与匀强电场的电杨线平行。O点为该三角形的中心，三角形各顶点的电势分别为，、，下列说法正确的是（　　）
A．O点电势为4V
B．匀强电场的场强大小为80V/m，方向由A指向C
C．在三角形ABC的内切圆的圆周上的D点电势最低
D．将电子由E点移到F点，电子的电势能增加了1eV
12．如图，一充电后的平行板电容器的两极板相距l.在正极板附近有一质量为M、电荷量为q(q＞0)的粒子；在负极板附近有另一质量为m、电荷量为－q的粒子.在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动.已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距的平面.若两粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则M∶m为(　　)
A．3∶2
B．2∶1
C．5∶2
D．3∶1
13．有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图所示，其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符．现为了使打在纸上的字迹扩大，下列措施可行的是(　　)
A．增大墨汁微粒所带的电荷量
B．增大墨汁微粒的质量
C．减小极板的长度
D．减小偏转板间的电压
二、多项选择题：本题共小题，每小题4分，12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．
14．一带电粒子射入一固定在O点的点电荷的电场中，粒子运动轨迹如图中虚线ABC所示，图中实线是同心圆弧，表示电场的等势面，不计重力，可以判断（　　）
A．此粒子一直受到静电排斥力作用
B．粒子在A点和C点的速度大小一定相等
C．粒子在B点的动能一定大于在A点的动能
D．粒子在B点的电势能一定大于在C点的电势能
15．如图所示，a、b、c、d是某匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，且ab=cd=L，ad=bc=2L，电场线与矩形所在平面平行。已知a点电势为10V，b点电势为12V，d点电势为6V。一质子经过电场中的b点时速度为v0，v0方向与bc成45°角。一段时间后该质子经过电场中的c点。不计质子的重力。下列判断正确的是（　　）
A．c点电势为8V
B．场强大小为
C．质子从b运动到c，所用的时间为
D．若质子从bd方向入射，它在以后运动中电势能会先减小后增加
16．判断正确的是（　　）
A．增大两极板间的距离，指针张角变大
B．将A板稍微上移，静电计指针张角变大
C．若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大
D．若将A板拿走，则静电计指针张角变为零
三、实验题
17．（7分）电流传感器可以像电流表一样测量电流，它可以和计算机相连，能画出电流与时间的变化图象。某同学利用电流传感器设计了甲图所示的电路来观察电容器充、放电过程。当他将开关S接1时，待充电完成后，把开关S再与2接通，电容器通过电阻R放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的图象如图乙所示。请根据以上操作回答：
（1）电容器充电完毕后，上极板带__________________（选填“正电荷”或“负电荷”）
（2）电容器放电时，通过电阻R的电流方向是_______（选填“由a到b”或“由b到a”）
（3）已知图形与时间轴围成的面积表示电荷量，根据图象估算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为_______C，若该同学使用的电源电动势为6V，该电容器电容为_________F。（均保留2位有效数字）
（4）该同学又利用图2所示的电路，探究电路元件对电容器充电过程的影响。R表示电阻，E表示电源（不计内阻）他改变电路中元件的的参数对同电容器进行两次充电，得到了两条对应的曲线，如图3所示。导致①②两条曲线不同是_________（选填E或R）的改变造成的。
（5）电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差随电荷量q的变化图像都相同。请在图1中画出图像_______。类比直线运动中由图像求位移的方法，当两极间电压为U时，电容器所储存的电能Ep=________。
18．（7分）（1）在如图所示的实验装置中，充电后的平行板电容器的A极板与灵敏的静电计相接，极板B接地
若极板B稍向上移动一点，则将观察到静电计指针偏角______________，此实验说明平行板电容器的电容随正对面积减小而_______;（填“变大”或“变小”）
若极板B稍向左移动一点，则将观察到静电计指针偏角_______，此实验说明平行板电容器的电容随距离变大而_____，（填“变大”或“变小”）
（2）如图所示为示波管的示意图，以屏幕的中心为坐标原点，建立如图所示的直角坐标系xoy，当在这对电极上加上恒定的电压，同时在电极上加上恒定的电压时，荧光屏上光点的坐标为（4,-1），则当在这对电极上加上恒定的电压，同时在电极上加上恒定的电压时，荧光屏上光点的坐标为（_______，__________）
四、解答题
19．（10分）如图所示，匀强电场中的一条电场线上有相距20cm的A、B两点，电荷量为的正电荷放在A点，受到的电场力大小为，求：
（1）该匀强电场的场强大小；
（2）将该电荷从A点移动到B点，电场力做的功；
（3）A、B两点之间的电势差。
20．（12分）空间中存在水平向右的匀强电场，电场强度大小，一带电粒子从A点移动到点时，电场力做功，平行于电场线且A、间的距离为，之后粒子又从点移动到点，、间的距离为且与电场线方向的夹角为，求：
（1）粒子所带电荷量；
（2）粒子从点移动到点过程中电场力所做的功；
（3）A、两点的电势差。
21．（13分）多反射飞行时间质谱仪是一种测量离子质量的新型实验仪器，其基本原理如图所示，从离子源A处飘出的离子初速度不计，经电压为U的匀强电场加速后射入质量分析器，质量分析器由两个反射区和长为l的漂移管（无场区域）构成，开始时反射区1、2均未加电场，当离子第一次进入漂移管时，两反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的匀强电场，其电场强度足够大，使得进入反射区的离子能够反射回漂移管，离子在质量分析器中经多次往复即将进入反射区2时，撤去反射区的电场，离子打在荧光屏B上被探测到，可测得离子从A到B的总飞行时间，设实验所用离子的电荷量均为q，不计离子重力。
（1）求质量为m的离子第一次通过漂移管所用的时间T1；
（2）反射区加上电场，电场强度大小为E，求离子能进入反射区的最大距离x。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1-5 DCDAA 6-10 DBDBC 11-13DAA 14ABD 15AB 16AB
17．正电荷 由b到a R
18．变大 变小 变大 变小 2 2
19．（1）；（2）；（3）
解（1）根据电场强度的定义可知
（2）将该电荷从A点移动到B点，电场力做的功
（3）A、B两点电势差
20．（1）；（2）；（3）
解（1）从A到的运动过程，由于顺着电场线电场力做正功，所以粒子带正电，有
解得
（2）电场力做功与路径无关，有
解得
（3）由电势差的定义式得
解得
21．（1）；（2）
解（1）从离子源A处飘出的离子初速度不计，经电压为U的匀强电场加速，根据动能定理
解得离子第一次进入漂移管时速度为
离子在长为l的漂移管（无场区域）做匀速运动，则离子第一次通过漂移管所用的时间
（2）离子进入反射区在电场力得作用下做减速运动，由牛顿第二定律
可得
设离子能进入反射区的最大距离x，根据公式
代入数据解得
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