2023-2024学年度粤教版物理必修三第二章《静电场的应用》考试B卷

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2023-2024学年度 粤教版 物理必修三 第二章 《静电场的应用》考试卷
B卷（后附解析）
考试范围：xxx；考试时间：75分钟；命题人：xxx
题号 一 二 三 四 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人得分
一、单选题
1．如图甲，先将开关S掷向1，给平行板电容器C充电，稳定后把S掷向 2，电容器通过电阻R放电，电流传感器将电流信息导入计算机，屏幕上显示出电流I随时间t变化的图象如图乙所示．将电容器C两板间的距离增大少许，其他条件不变，重新进行上述实验，得到的I-t图象可能是
A． B．
C． D．
2．处于某个电场中的电荷，初速度为零，若仅在电场力作用下，它的运动的情况是（ ）
A．从电场线疏处向密处运动
B．从场强大处向小处运动
C．沿电场线运动
D．运动轨迹和电场线不一定重合
3．如图所示，矩形的四个顶点、、、为匀强电场中的四个点，，电场线与矩形所在的平面平行。已知点电势为，点电势为，点电势为。一带电粒子从点以速度射入电场，与边的夹角为45°，一段时间后粒子经过边的中点。不计粒子的重力，下列判断正确的是（　　）
A．d点电势为
B．电场强度的大小为
C．粒子从点到点，其电势能增大
D．粒子从点到点所用的时间为
4．如图所示，A球质量为B球质量的两倍，A球不带电，B球带正电，光滑的绝缘斜面倾角为θ．图甲中，A、B两球用轻质绝缘弹簧相连，图乙中，A、B两球用轻质绝缘杆相连，两个装置均处于平行于斜面向上的匀强电场E中，此时A、B两球组成的系统均处于静止状态，轻弹簧、轻杆均与斜面平行，重力加速度大小为g．当撤去匀强电场E的瞬间，则下列说法正确的是（ ）
A．两图中A、B两球的加速度大小均为gsin θ
B．两图中A球的加速度大小均为零
C．图甲、乙中B球的加速度大小之比为3∶1
D．图乙中轻杆的作用力一定不为零
5．如图所示，六个点电荷分布在边长为a的水平放置的正六边形 ABCDEF的六个顶点处，在A、D、F处电荷的电荷量为－q，其余各处电荷的电荷量均为+q，光滑的杆固定在正六边形的中心轴上．若让质量为m、带电量为+Q的小环穿在杆上由P点自由释放，则下列说法正确的是
A．O点电场强度大小为，方向由O指向F
B．O点电势高于P点电势
C．小环从P到O做变加速直线运动
D．小环从P到O的过程电势能先减小后增大
6．两大小不同的带电小球周围的电场线分布情况如图所示，一带电粒子仅在电场力的作用下先通过a点，后通过b点，运动轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（　　）
A．带电粒子带正电
B．带电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度
C．带电粒子在a点的速度大于在b点的速度
D．带电粒子在a点的电势能大于在b点的电势能
7．如图所示x轴上各点的电场强度如图所示，场强方向与x轴平行，规定沿x轴正方向为正，一负点电荷从坐标原点O以一定的初速度沿x轴正方向运动，点电荷到达x2位置速度第一次为零，在x3位置第二次速度为零，不计粒子的重力。下列说法正确的是（ ）
A．点电荷从O点运动到x2，再运动到x3的过程中，速度先均匀减小再均匀增大，然后减小再增大
B．点电荷从O点运动到x2，再运动到x3的过程中，加速度先减小再增大，然后保持不变
C．O点与x2和O点与x3电势差
D．点电荷在x2、x3位置的电势能最大
评卷人得分
二、多选题
8．关于电容器的充、放电，下列说法中不正确的是（ ）
A．充、放电过程中，外电路有瞬时电流
B．充、放电过程中，外电路有恒定电流
C．充电过程中电源提供的电能全部转化为内能
D．放电过程中电容器中的电场能逐渐减少
9．如图甲所示，A、B是一条竖直电场线上的两点，在A点由静止释放一带正电的小球，小球将沿此电场线从A点向B点运动，其图象如图乙所示，已知小球质量为m，电荷量为q，A、B间高度差为h，重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法中正确的是（　　）
A．沿电场线由A到B，电势逐渐降低
B．小球从A运动到B的过程中，电势能逐渐增大
C．A、B两点的电势差
D．该电场为匀强电场，其电场强度大小为
10．在光滑的水平面内有一沿x轴的静电场，其电势随x坐标值的变化图线如图所示。一质量为m，带电量为q的带正电小球（可视为质点）从O点以初速度v0沿x轴正方向移动。下列叙述正确的是（　　）
A．若小球能运动到x1处，则带电小球从O点运动到x1的过程中所受电场力不变
B．若小球能运动到x2处，则带电小球从O点运动到x2的过程中，电势能先增大后减小
C．若小球能运动到x3处，则初速度v0至少为
D．若小球能运动到x4处，则初速度v0至少为
11．如图所示，在平面直角坐标系中，有方向平行于坐标平面的匀强电场，坐标系内有A、B、C三点，坐标分别为（6cm，0）、（0，cm）、（3cm，0）。O、A、B三点的电势分别为0V、4V、2V。现有一带电粒子从坐标原点O处以某一速度垂直电场方向射入 ，恰好通过B点，不计粒子所受重力。下列说法正确的是
A．C点的电势为2V
B．匀强电场的方向与AB垂直斜向下
C．匀强电场的场强大小为
D．粒子带正电
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
评卷人得分
三、实验题
12．电流传感器可以捕捉到瞬间的电流变化，它与计算机相连，可以显示出电流随时间变化的图像。如图甲连接电路。直流电源电动势 9V，内阻可忽略，电容器选用电容较大的电解电容器。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电。然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻 R放电，传感器将电流信息传入计算机。屏幕上显示出电流随时间变化的 I－t 图像如图乙所示。
(1)将开关S接通1，电容器的 （填“左”或“右”）极板带正电，再将S接通2，通过R的电流方向向 （填“左”或“右”）
(2)根据 I－t 图像估算当电容器开始放电时所带的电量 q0＝ ，并计算电容器的电容 C＝ 。（均保留两位有效数字）
(3)如果不改变电路其他参数，只减小电阻 R，充电时曲线与横轴所围成的面积将 （填“增大”“不变”或“变小”）充电时间将 （填“变长”“不变”或“变短”）。
13．（1）如图甲所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为8V，S为单刀双掷开关，G为灵敏电流计，C为电容器。
当开关S接 时（选填“1”或“2”），对电容器充电。电容器放电，流经G表的电流方向与充电时 （选填“相同”或“相反”）。
（2）将G表换成电流传感器，使电容器充电直至充电电流逐渐减小到零，然后再放电，其放电电流随时间变化图像如图乙所示，请计算0~0.4s内电容器放电的电荷量 C。
（3）在电容器放电实验中，接不同的电阻放电，图丙中放电电流的图像的a、b两条曲线中，对应电阻较大的一条是 （选填“a”或“b”）。
评卷人得分
四、解答题
14．如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管（漂移管A、B、C、D、E）组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变。设质子进入漂移管B时速度为8×106m/s，进入漂移管E时速度为1×107m/s，电源极性随时间变化的周期为1×10－7s，漂移管间缝隙很小，质子在每个管内运动时间恰为电源极性变化周期的。质子的电荷量与质量之比为1×108C/kg。求：
(1)漂移管B的长度LB；
(2)相邻漂移管间的加速电压U。
15．一束电子流在U1=400V的电压作用下得到一定速度后垂直于平行板间的匀强电场飞入两板间的中央，如图所示，若平行板间的距离d=1cm，板长l=4cm，问至少在平行板上加多大电压U2才能使电子不再飞出平行板。要求：先推导出U2的字母表达式，再代入数据计算。
16．在如图甲所示的平面坐标系内，有三个不同的静电场：第一象限内有固定在O点处的点电荷产生的电场E1（未知），该点电荷的电荷量为，且只考虑该点电荷在第一象限内产生电场；第二象限内有水平向右的匀强电场E2（未知）；第四象限内有大小为，方向按图乙周期性变化的电场E3，以水平向右为正方向，变化周期．一质量为m，电荷量为+q的离子从（-x0，x0）点由静止释放，进入第一象限后恰能绕O点做匀速圆周运动．以离子到达x轴时为计时起点，已知静电力常量为k，不计离子重力．求：
(1)离子在第一象限运动时的速度大小；
(2)第二象限电场强度E2的大小；
(3)当时，离子的坐标．（）
(
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
) (
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
) (
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
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第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．C
解析：将电容器间距变大，相当于增大了板间距，根据平行板电容器决定式：，可知电容变小，则充电电量：变小，但充电完成后，电容器两端电压仍与电源电压U相等，所以再次放电，初始时刻的电流不变，但电量变小，图面积代表电量，所以面积比图乙小，ABD错误C正确
2．D
解析：处于某个电场中的电荷，初速度为零，若仅在电场力作用下，电荷不一定从电场线疏处向密处运动，也不一定从场强大处向小处运动；若电荷所处的电场线不是一条直线，则电荷不沿电场线运动，即电荷的运动轨迹和电场线不重合。
答案：D。
3．D
解析：A．根据匀强电场中平行等距的两线段电势差相等，则有
解得
所以A错误；
B．如图所示，d与e点的电势相等，则电场线如图所示，有
所以B错误；
C．粒子从点到点，电场力的方向沿场强方向，则电场力做正功，其电势能减小，所以C错误；
D．粒子从点到点，电场力的方向沿场强方向，粒子做类平抛运动，沿de方向粒子做匀速直线运动，则有
所以D正确；
答案：D。
4．C
思路：图甲、乙中两球组成的系统静止时，系统合外力为0，突然撤去匀强电场时，轻弹簧中弹力不变，轻杆中弹力发生突变，对两个小球能灵活利用整体法和隔离法，运用牛顿第二定律列方程计算；
解析：ABC、设B球质量为m，则A球质量为2m，图甲、乙中两球组成的系统静止时，B球受到的电场力均为3mgsinθ，轻弹簧和轻杆的弹力均为2mgsinθ，突然撤去匀强电场时，轻弹簧中弹力不变，题图甲中A球加速度为零，B球加速度大小为3gsinθ；轻杆中弹力发生突变，题图乙中A、B两球的加速度大小均为gsinθ，故A、B错误，C正确；
D、题图乙中轻杆的弹力发生突变，弹力变为零，故D错误；
答案：C．
点拨：能对小球正确的受力分析，对两个小球能灵活利用整体法和隔离法，运用牛顿第二定律列方程计算；
5．A
思路：根据六个点电荷的分布情况，根据矢量叠加原理求解O点的场强和方向；电势是标量，叠加时时是代数和，由此求解OP上各点电势关系，由此判断小环在OP上的运动情况和电势能的变化情况.
解析：每一个点电荷在中心O处产生的场强均为，根据场强的叠加原理可得，O点电场强度大小为，方向由O指向F，选项A正确；由电势的叠加可知，OP上各点的电势均为零，则O点电势等于P点电势，选项B错误；小环从P到O电势能不变，则小环只受重力作用而做匀加速直线运动，选项C错误；小环从P到O的过程电势能不变，选项D错误；答案：A.
点拨：此题关键是知道场强的叠加原理满足平行四边形法则；而电势的叠加是代数和.
6．C
解析：A．带电粒子的运动轨迹为曲线，故所受电场力方向指向凹侧，与场强方向相反，故带电粒子带负电。故A错误；
B．由图可知，a点的电场线比b点的电场线更密，故带电粒子在a点所受电场力大于在b点所受电场力，根据牛顿第二定律可知，带电粒子在a点的加速度大于在b点的加速度。故B错误；
CD．沿着电场线方向电势降低，则a点电势大于b点电势，由于粒子带负电。根据
可知，带电粒子在b点的电势能大于在a点的电势能；带电粒子从a点到b点，电势能增大，电场力做负功，根据动能定理可知带电粒子在a点的速度大于在b点的速度，故C正确，故D错误。
答案：C。
点拨：根据轨迹确定受力方向，再根据力与场强的关系确定粒子的电性。再根据电势能与电势及电场力做功的关系，分析电势能及动能的变化情况。
7．D
解析：AB．在沿x轴正方向上的电场是非匀强电场，所以点电荷受到的电场力不是恒定的，电场先增大后减小，再增大再减小，所以点电荷在从原点到过程中加速度先增大后减小，再增大再减小，从向坐标原点运动过程中加速度先增大后减小，再增大再减小，到达x轴负方向时，电场恒定，加速度恒定，整个过程中速度不是均匀变化的，AB错误；
C．从O点运动到过程中
从O点运动到过程中有
故
C错误；
D．电荷运动过程中动能和电势能之和保持不变，动能最小则电势能就最大，故点电荷到达位置速度第一次为零，在位置第二次速度为零，在，位置电势能最大，故D正确。
答案：D。
8．BC
解析：AB．充、放电过程中，外电路有逐渐减小的瞬时电流，选项A正确，B错误；
C．充电过程中电源提供的电能转化为内能和电容器的电场能，选项C错误；
D．放电过程中电容器中的电场能逐渐减少，选项D正确；
本题选错误的，答案：BC。
9．BD
解析：AB．根据图像可知
斜率为
解得加速度为
可知小球向下做匀加速直线运动，且电场力向上，电场力做负功，电势能增大，电势沿电场线由A到B，电势逐渐升高，故A错误，B正确；
D．根据牛顿第二定律
解得电场强度大小为
故D正确；
C．A、B两点的电势差
故C错误。
答案：BD。
10．AB
解析：A．图线斜率为电场强度，且有
可知带电小球从O点运动到x1的过程中，电场强度保持不变，则小球受到的电场力保持不变，A正确；
B．正电荷在电势高处电势能大，带电小球从O点运动到x2的过程中，电势先升高后降低，则带电小球的电势能先增大后减小，B正确；
C．小球从O点运动到x3的过程可以分为2段过程，第一段为从O点运动到x1的过程，电势能增大，电场力做负功，第2段为从x1处运动到x3处的过程，电势能降低，电场力做正功，所以只要带电小球能到达x1处，就能够到达x3处，根据动能定理，有
解得
C错误；
D．小球从O点运动到x3的过程可以分为3段过程，第一段为从O点运动到x1的过程，电势能增大，电场力做负功，第2段为从x1处运动到x3处的过程，电势能降低，电场力做正功，第三段为从x3处运动到x4处的过程，电势能增大，电场力做负功，若带电小球能到达x1处，就能够到达x4处，根据动能定理，有
解得
D错误。
答案：AB。
11．AC
解析：A．已知O点的电势为0，A点的电势为4V，根据U=Ed可得AO的中点C的电势为
故A正确；
BC．B、C两点的电势相等，连接BC，BC线是一条等势线．所以匀强电场的方向垂直于BC斜向下，过O点作BC的垂线相交BC于D点，由几何关系得
则电场强度为
故B错误，C正确；
D．带电粒子从坐标原点O处垂直电场方向射入，恰好通过B点，做类平抛运动，粒子受到的电场力逆着电场线，所以粒子带负电，故D错误。
答案：AC。
12． 左 右 1.6×10-3 （1.7~1.8）×10-4 F 不变 变短
解析：(1)[1]将开关S接通1，电容器的左边和电源正极相连，左极板带正电。
[2]将S接通2，电容器放电，通过R的电流方向向右。
(2)[3]电容器在全部放电过程中释放的电荷量在数值上等于图象与坐标轴所包围的面积；具体的做法是首先以坐标纸上的一个小正方形作为一个面积计量单位，数出图象与坐标轴有多少个完整的小正方形，对于曲线下的部分超过半格一半面积的记为一个，不足一半的则舍去不计，这样既可以得到曲线下包含的小正方形的个数为40个（格数为都正确）；其次确定每个小方格所对应的电荷量值，纵坐标的每个小格为0.2mA，横坐标的每个小格为0.2s，则每个小格所代表的电荷量数值为
根据图像估算当电容器开始放电时所带的电量
[4]电容器的电容
(3)[5][6]只减小电阻R，由闭合电路欧姆定律知，将开关掷向1时电容器开始充电的电流增大，则曲线与纵轴交点的位置将向上移动，而充电时曲线与横轴所围成的面积将不变，所以充电时间将变短。
13． 1 相反 b
解析：（1）[1]当开关S接1时，平行板电容器与电源相连，平行板电容器充电。
[2]电容器放电，流经G表的电流方向与充电时相反。
（2）[3]根据
可知图像与横轴围成的面积表示电容器所带电荷量，则0~0.4s内电容器放电的电荷量为
（3）[4]当电阻越大，则电容器开始时的最大放电电流越小，放电用的时间越长，则电阻最大的对应于图像b。
14．（1）0.4m；（2）6×104V
解析：(1)质子在B管中做匀速直线运动，由运动学公式可得漂移管B的长度
LB=vBt
质子在B管中的运动时间为电源周期的，则
t=
代入数据，得
LB=0.4m
(2)由图可知，从B到E经过3次加速，设加速电压为U，根据动能定理可知
3qU=－
=1×108C/kg
联立代入数据可得
U=6×104V
15．50V
解析：对电子在U1作用下的加速过程，根据动能定理有
①
电子飞入平行板间后做类平抛运动，其加速度大小为
②
运动时间为
③
由题意可知当所加电压为U2时，电子恰好打在平行板边缘，则有
④
联立①②③④解得
⑤
代入数据解得
⑥
16．(1) (2) (3)
解析：(1)设离子在第一象限的速度为v0．在第一象限内，由库仑力提供离子圆周运动的向心力有：
解得：
(2)在第二象限内，只有电场力对离子做功，由动能定理得：
解得：
(3)时，离子在x方向的速度
所以一个周期内，离子在x方向的平均速度：
每个周期离子在x方向前进
因为开始计时时离子坐标为x0，所以nT时，离子的横坐标为
纵坐标为
在nT时离子的坐标为：
答案第1页，共2页
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