第十章　静电场中的能量 单元检测（word版含答案）

第十章　静电场中的能量 单元检测
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题　共40分)
一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．关于静电场的等势面，下列说法正确的是(　　)
A．两个电势不同的等势面可能相交
B．电场线不一定与等势面相互垂直
C．同一等势面上各点电场强度一定相等
D．将一正的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，静电力做正功
2．如图所示，在O点放置一点电荷Q，以O为圆心作一圆。现将一试探电荷分别从圆上的B、C、D三点移到圆外的A点，下列说法正确的是(　　)
A．从B移到A的过程中静电力做功最少
B．从C移到A的过程中静电力做功最少
C．从D移到A的过程中静电力做功最多
D．三个过程中静电力做功一样多
3．两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示。c是两负电荷连线的中点，d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则下列说法错误的是(　　)
A．a点的电场强度比b点的大
B．a点的电势比b点的高
C．c点的电场强度比d点的大
D．c点的电势比d点的低
4．在雷雨天气中，两头牛躲在一棵大树下，A牛面对大树站立，B牛侧对大树站立。当闪电击中大树时，大树周围的电势分布如图所示，则(　　)
A．A牛的前脚电势比后脚电势低
B．A牛比B牛受到伤害可能更大
C．大树周围形成的电场是匀强电场
D．大树周围形成的电场是图中的同心圆
5．下图展示了等量异种点电荷的电场线和等势面。关于场中的A、B、C、D四点，下列说法正确的是(　　)
A．A、B两点的电势和场强都相同
B．A、C两点的场强相同，电势不同
C．C、D两点的电势相同，场强不同
D．C、D两点的电势不同，场强相同
6．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，电场力对电荷M做的功等于电场力对电荷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
7．研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电
B．实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小
C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变小
D．实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大
8．如图所示，A、B、C、D是匀强电场中的四个点，D是BC的中点，A、B、C的连线构成一直角三角形，AB＝L m，∠ABC＝60°，电场线与三角形所在的平面平行，已知A点的电势为5 V，B点的电势为－5 V，C点的电势为15 V，据此可以判断(　　)
A．场强方向由C指向B
B．场强方向垂直于A、D连线指向B
C．场强大小为 V/m
D．场强大小为 V/m
9．一带负电的粒子只在静电力作用下沿x轴正方向运动，其电势能随位移的变化关系如图所示，则下列说法正确的是(　　)
A．粒子从x1处运动到x2处的过程中静电力做正功
B．x1处电场强度方向沿x轴正方向
C．x1处的电场强度小于x2处的电场强度
D．x1处的电势比x2处的电势低
10．如图所示为一种质谱仪示意图，由加速电场，静电分析器组成，若静电分析器通道中心线的半径为R，通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为E。一质量m，电荷量为＋q的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，从垂直于边界的P点射出。不计粒子重力，下列说法正确的是(　　)
A．极板M比极板N电势低
B．加速电场的电压U＝
C．电荷在静电分析器里做匀速圆周运动
D．电荷在静电分析器里的运动时间是t＝
第Ⅱ卷(非选择题　共60分)
二、填空题(2小题，每小题7分，共14分。把答案直接填在横线上)
11．某实验小组利用如图甲所示的电路“观察电容器的充、放电现象”。
(1)若将开关S接1，电容器上极板带____(填“正电”或“负电”)，再将S接2，通过电流表的电流方向____(填“向左”或“向右”)。
(2)实验中所使用的电容器如图乙所示，当电容器两端电压为额定电压时，电容器极板上所带电荷量为____C(结果保留两位有效数字)。
12．当今医学上对某些肿瘤采用质子疗法进行治疗，该疗法用一定能量的质子束照射肿瘤杀死癌细胞。现用一直线加速器来加速质子，使其从静止开始被加速到1.0×107 m/s。已知加速电场的场强为1.3×105 N/C，质子的质量为1.67×10－27 kg，电荷量为1.6×10－19C，则
(1)加速过程中质子电势能____(填“增加”或“减少”)；
(2)质子所受到的电场力为____ N；
(3)质子加速需要的时间约为____ s；
(4)加速器加速的直线长度约为___ m。
三、论述·计算题(共4小题，共46分。解答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．(10分)密立根用如图所示的实验装置来测定很小的带电油滴所带的电荷量。油滴从喷雾器喷出时由于摩擦而带电，并落入两块相互平行的极板M、N之间的区域(M板带正电、N板带负电)，透过显微镜寻找那些刚好悬浮在极板间的油滴。根据观测数据算出油滴的质量，再根据油滴悬浮时受到的电场力和重力平衡，可计算出油滴所带的电荷量。
(1)若P为从显微镜中观察到的悬浮油滴，则可推知P带哪种电荷？
(2)已知极板M、N之间的距离为d，电压为U，求两板之间的电场强度E的大小；
(3)油滴P可视为球体，并测得其半径为R。已知油的密度为ρ，重力加速度为g，极板M、N之间的距离为d，电压为U。求该油滴的电荷量q。(提示：球的体积公式V＝πR3)
14．(11分)如图所示的平行金属板电容器的电容C＝2×10－4F，极板A、B之间可以看成匀强电场，场强E＝1.2×103 V/m，极板间距离为L＝5 cm，电场中c点到A极板、d点到B极板的距离均为0.5 cm，B极板接地。求：
(1)d点处的电势φd；
(2)B极板所带电荷量Q；
(3)d、c两点间的电势差Udc；
(4)将电荷量q＝－5×10－6 C的负点电荷从d移到c，静电力的功Wdc。
15．(12分)如图所示，水平放置的平行板电容器，与某一电源相连。它的极板长L＝0.4 m，两板间距离d＝4×10－3 m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流，以相同的速度v0从两板中央平行极板射入，开关S闭合前，两板不带电，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒质量为m＝4×10－5kg，电量q＝＋1×10－8C，(g＝10 m/s2)求：
(1)微粒入射速度v0为多少？
(2)为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场，电容器的上板应与电源的正极还是负极相连？所加的电压U应取什么范围？
16．(13分)如图所示，在场强大小为E的竖直向下的匀强电场中，一个质量为m、带负电的小球从斜轨道上的A点由静止滑下，小球通过半径为R的圆轨道顶端的B点时恰好不落下来，已知轨道是光滑而又绝缘的，且小球的重力是它所受静电力的2倍，求：
(1)A点在斜轨道上的高度h；
(2)小球运动到最低点时对轨道的压力大小。
参考答案
一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．D　
2．D
3．B
4．B　
5．C
6．A
7．AC
8．BD　
9．ACD
10．BC
二、填空题(2小题，每小题7分，共14分。把答案直接填在横线上)
11．
(1)正电，向左
(2)2.6C
12．
(1)减少
(2)2.08×10－14
(3)8×10－7
(4)4
三、论述·计算题(共4小题，共46分。解答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．(10分)
(1)负电　(2)E＝　(3)q＝
14．(11分)
(1)－6 V　(2)1.2×10－2 C　(3)48 V
(4)－2.4×10－4 J
15．(12分)
(1)10 m/s　(2)负极，120 V≤U≤200 V
16．(13分)
(1)2.5R　(2)3mg