第十章 静电场中的能量 高二物理9.13限时练(Word版含答案)

高二物理限时练9.13
一、单选题(每小题4分，共24分)
1．关于电流，下列说法正确的是（　　）
A．根据可知，I与q一定成正比　　　　B．习惯上规定电荷定向移动的方向为电流的方向
C．因为电流有方向，所以电流是矢量　　　　D．在国际单位制中，电流的单位是“安培”
2．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是(　　)
A．　　　　B．　　　　　C． 　　　　D．
3．如图所示，有一正电荷电场中的A点自由释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度图象正确的是
　　A． B． C． D．
4．2019年3月19日，复旦大学科研团队宣称已成功制备出具有较高电导率的砷化铌纳米带材料，据介绍该材料的电导率是石墨烯的1000倍。电导率σ就是电阻率ρ的倒数，即。下列说法正确的是（　　）
A．材料的电导率越小，其导电性能越强　　B．材料的电导率与材料的形状有关
C．电导率的单位是Ω－1·m－1　　　　　　　　　　　　　　　D．电导率大小与温度无关
5．如图所示为某一点电荷Q产生的电场中的一条电场线，A、B为电场线上的两点，当电子以某一速度沿电场线由A运动到B的过程中，动能增加，则可以判断（　　）
A．电场强度大小 B．电势
C．电场线方向由B指向A D．若Q为负电荷，则Q在B点右侧
6．如图所示为一带电粒子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动时，其动能Ek随位移x变化的关系图像，其0～x2段为曲线，x2～x3段为直线，则下列说法正确的是（　　）
A．x1处电场强度为零
B．x2～x3段电场强度不断增大
C．若0～x2段曲线关于直线x＝x1对称，则0点的电势高于x2处的电势
D．粒子在x1～x3段做匀加速直线运动
二、多选题（每小题6分，共18分）
7．如图是某电场中的一条电场线，P、Q是这条电场线上的两点，将带正电的点电荷从P点静止释放，点电荷仅在电场力作用下沿电场线从P向Q加速运动，且加速度变小，则下列判断正确的是（　　）
A．P点场强大于Q点场强
B．P点电势高于Q点电势
C．该电场可能是匀强电场
D．带负电粒子在P点的电势能大于在Q点的电势能
8．如图所示，两块较大的金属板A、B相距为d，平行放置并与一电源相连，S闭合后，两板间恰好有一质量为m、带电荷量为q的油滴处于静止状态，以下说法正确的是（　　）
A．若将S断开，则油滴将做自由落体运动，G表中无电流
B．若将A向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G表中有b→a的电流
C．若将A向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G表中有b→a的电流
D．若将A向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G表中有b→a的电流
9．目前，电容式触摸屏的技术广泛应用于一些手机触摸屏上。一层透明的薄膜导体层夹在两层绝缘玻璃层的中间，这就形成了触摸屏。在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个较弱的交流电场。如图所示，在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与导体层之间被绝缘玻璃层隔开，形成一个电容，在四边电极与触点间会有电流流过，而电流强弱与手指到电极的距离成比例，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。关于电容式触摸屏，下列说法正确的是（　　）
A．电容式触摸屏需要用力触摸才能产生信号
B．电容式触摸屏的两极分别是导体层和手指
C．手指与屏的接触面积越大，电容越大，准确度越高
D．如果手上带了棉线手套，就不能工作了
三、实验题(每空3分，共15分)
10．一同学用游标卡尺测一根金属管的深度h时，游标卡尺上的游标尺和主尺的相对位置如图甲所示，则这根金属管的深度___________；该同学又利用螺旋测微器测量电阻丝直径d时，螺旋测微器示数如图乙所示，则___________。
11．如图所示为“探究影响平行板电容器电容的因素”的实验，其中电容器左侧极板和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连，使电容器充电后与电源断开。
(1)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
(2)实验中使用静电计的目的是______（填序号）；
A．测定两板之间的电场强度　　　　　　B．直接测量电容器电容的变化情况
C．观察电容器电荷量的变化情况　　　　　D．观察电容器电势差的变化情况
(3)在实验中观察到的现象是______。
A．图中的手水平向左移动时，静电计指针的张角变大
B．图中的手水平向左移动时，静电计指针的张角不变
C．图中的手竖直向上移动时，静电计指针的张角变小
D．图中的手不动，而向两板间插入陶瓷片时，静电计指针的张角变大
四、解答题(共13分)
12．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。
有一段金属导体，其电阻率为，长度为，横截面积为S。
（1）当在导体两端施加的恒定电压为U时，求通过导体的电流大小。
（2）若已知导体单位体积内有n个自由电子，电子的质量为m，电荷量为e。当通过导体的电流为I时，请你根据电流的定义，推导其中自由电子定向移动的平均速率。
五、解答题（10分）
13．如图所示，绝缘粗糙的水平轨道AB（动摩擦因数μ=0.5）与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接，BC为竖直直径，半圆形轨道的半径R=0.4m，在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场线与轨道所在的平面平行，电场强度E=1N/C。现有一电荷量q=+1C、质量m=0.1kg的带电体（可视为质点）在水平轨道上的P点由静止释放，带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点C，然后落至水平轨道上的D点（图中未画出）。g取10m/s2，求：
（1）带电体运动到半圆形轨道C点时速度大小；
（2）P点到B点的距离xPB；
（3）带电体在从B点运动到落至C点的过程中何处动能最大？并求出最大动能。（第3小题保留两位有效数字）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D【详解】A．是电流的定义式，采用的是比值法定义，不能说I与q成正比，选项A错误；
B．习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，选项B错误；
C．虽然电流有方向，但电流是标量，其运算仍然用代数加减计算，而不是矢量运算的平行四边形法则，选项C错误；
D．在国际单位制中，电流的单位是“安培”，选项D正确。
故选D。
2．B【详解】在加速电场中有
eU＝mv2
得
v＝
在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内电荷量为
q＝IΔt＝I
则电子个数
n＝＝
故选B。
3．B【详解】电场线的疏密表示场强的强弱，根据电场线可知电场强度逐渐增大，根据牛顿第二定律可知，加速度逐渐增大，速度方向与加速度方向相同，做加速运动，v-t图象的斜率表示加速度，加速度逐渐增大，则斜率逐渐增大，故B正确。
故选B。
4．C【详解】A．电导率越小，材料的电阻率越大，其导电性能越差，A错误；
BD．材料的电导率与材料的形状无关，由材料本身的性质决定，受温度的影响，当温度发生变化时，电导率的大小会改变，B、D错误；
C．根据电阻定律
可知，电阻率的单位是Ω·m，则电导率的单位是Ω－1·m－1，C正确。
故选C。
5．C【详解】BC．由于电子以某一速度沿电场线由A运动到B的过程中，动能增加，故电子所受的电场力方向与速度方向一致，由A指向B（即水平向右），电子带负电，所受电场力与电场强度方向相反，故电场强度方向由B指向A即电场线方向由B指向A。根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知，，故B错误，C正确；
AD．结合点电荷周围电场线的分布特点可知该点电荷可以是正电荷且处在B的右侧，也可以是负电荷且处在A点的左侧。若点电荷为负电荷则有，若点电荷为正电荷则有，故AD错误。
故选C。
6．A【详解】AB．依题意，对于极短位移内，由动能定理可得
得
可见图像的斜率大小反映场强的大小，故x1处电场强度为零，x2～x3段场强不变，是匀强电场，故A正确，B错误；
C．若0～x2段曲线关于直线x＝x1对称，可知粒子在O点和x2点两点动能的相等，由功能关系可得两点电势能相等，故电势相等，故C错误；
D．根据图像的斜率大小反映场强的大小，可知x1～x2段为非匀强电场，x2～x3段为匀强电场，所以粒子在x1～x3段的运动是变加速直线运动，故D错误。
故选A。
7．AB【详解】A．从P向Q加速运动，其加速度变小，据牛顿第二定律，点电荷受到的电场力变小，根据得到电场强度逐渐变小，即Q点的电场强度比P点的小，故A正确；
B．带正电的点电荷从P向Q加速运动，电场方向与运动方向相同，由P指向Q，顺着电场线电势降低，所以P点的电势比Q点的高，故B正确；
C．根据点电荷仅在电场力作用下沿电场线从P向Q加速运动，且加速度变小，可知，该电场不可能是匀强电场，故C错误；
D．根据负电电荷在电势高处电势能小可知，带负电粒子在P点的电势能小于在Q点的电势能，故D错误。
故选AB。
8．BC【详解】A．将S断开，电容器电量不变，板间场强不变，故油滴仍处于静止状态，A错误；
B．若S闭合，将A板左移，由
可知，E不变，油滴仍静止，根据
可知，电容C变小，电容器极板电量
Q＝CU
变小，电容器放电，则有由b→a的电流，故B正确；
C．将A板上移，则
可知，E变小，油滴应向下加速运动，根据
可知，电容C变小，电容器要放电，则有由b→a的电流流过G，故C正确；
D．当A板下移时，板间电场强度增大，油滴受的电场力增加，油滴向上加速运动，根据
可知，C增大，电容器要充电，则有由a→b的电流流过G，故D错误。
故选BC。
9．BD【详解】AB．由题意可知，在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与导体层之间被绝缘玻璃层隔开，形成一个电容，故不需要用力就可以形成一个电容，选项A错误，B正确；
C．如果手指与触摸屏的接触面积较大，则触摸点的位置就不容易确定，选项C错误；
D．如果手上带了棉线手套，手指就不能与导体层形成电容，所以就不能工作了，选项D正确。
故选BD。
10． 2.060##2.065##2.055 1.230##1.229##1.231【详解】[1]游标卡尺读数是主尺读数（mm的整数倍）加上游标尺的读数（mm的小数位），由图可读出为
[2]螺旋测微器读数是固定刻度读数(0.5mm的整数倍)加可动刻度（0.5mm以下的小数）读数，图中读数为
11． C D A【详解】(1)[1]本实验采用的科学方法是控制变量法，故选C。
(2)[2]实验中使用静电计的目的是观察电容器电势差的变化情况，故选D。
(3)[3]根据公式
得
可知：
AB．图中的手水平向左移动时，d增大，U增大，静电计指针的张角变大，故A 正确，B错误；
C．图中的手竖直向上移动时，S减小，U增大，静电计指针的张角变大，故C错误；
D．图中的手不动，而向两板间插入陶瓷片时，增大，U减小，静电计指针的张角变小，故D错误。
故选A。
12．（1）；（2）【详解】（1）金属导体电阻
当在导体两端施加的恒定电压为U时，通过导体的电流大小
（2）根据电流的定义
自由电子定向移动的平均速率
13．（1）2m/s；（2）2m；（3）当运动到带电体与圆心的连线与竖直方向成45°时，动能最大，最大动能为1.2J【详解】（1）设带电体运动到半圆形轨道C点时速度大小为vC，由题意，根据牛顿第二定律得
解得
（2）设带电体运动到B点时的速度大小为vB，对带电体从B运动到C的过程，根据动能定理得
解得
对带电体从P运动到B的过程，根据动能定理得
解得
（3）带电体在重力场和电场的复合中运动，当带电体在半圆形轨道上运动至速度方向与电场力和重力的合力方向垂直时（即运动到等效最低点Q时）的动能最大，由题意可知带电体所受重力和电场力大小相等，根据力的合成与分解可知OQ连线与竖直方向的夹角为45°。设带电体的最大动能为Ekm，对带电体从B运动到Q的过程，根据动能定理得
解得
答案第1页，共2页
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