鲁科版（2019）高中物理必修第三册第2章电势能和电势差测试卷

第2章《电势能和电势差》测试卷
一、单选题(共15小题)
1.关于电势差与电场力做功的说法中，正确的是(
)
A．
电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电荷量决定
B．
电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电荷量决定
C．
电势差是矢量，电场力做的功是标量
D．
电场中两点间的电势差等于电场力做功，电荷的电势能减小
2.如图所示，倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面夹角为θ，极板间距为d，带负电的微粒质量为m、带电量为q，从极板M的左边缘A处以初速度v0水平射入，沿直线运动并从极板N的右边缘B处射出，则(　　)
A．
微粒达到B点时动能为mv
B．
微粒的加速度大小等于gsinθ
C．
两极板的电势差UMN＝
D．
微粒从A点到B点的过程电势能减少
3.如图所示，带正电的A球固定，质量为m、电荷量为＋q的粒子B从a处以速度v0射向A，虚线abc是B运动的一段轨迹，b点距离A最近，粒子经过b点时速度为v，重力忽略不计，则(　　)
A．
粒子从a运动到b的过程中动能不断增大
B．
粒子从b运动到c的过程中加速度不断增大
C．
可求出A产生的电场中a、b两点间的电势差
D．
可求出A产生的电场中b点的电场强度大小
4.根据电容的定义式C＝知(　　)
A．
电容器的电容越大，则电容器所带电荷量应越多
B．
电容器两极板间电压越大，电容越大
C．
电容器的电容与电荷量成正比，与电压成反比
D．
电容器的电容不随带电荷量及两极板间电压的变化而变化
5.如图所示，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ。一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等。则(
)
A．
直线a位于某一等势面内，φM>φQ
B．
直线c位于某一等势面内，φM>φN
C．
若电子由M点运动到Q点，电场力做正功
D．
若电子由P点运动到Q点，电场力做负功
6.静电喷漆技术具有效率高、质量好等优点，其装置示意图如图所示，A、B为两块水平放置的平行金属板，间距d＝1.0
m，两板间有方向竖直向上、电场强度大小为E＝1.0×103N/C的匀强电场，在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出初速度大小均为v0＝1.0
m/s、质量均为m＝5.0×10－14kg、电荷量均为q＝2.0×10－15C的带负电的油漆微粒，不计微粒所受空气阻力及微粒间的相互作用，油漆微粒最后都落在金属板B上，重力加速度g＝10
m/s2.下列说法中错误的是(　　)
A．
沿水平方向喷出的微粒运动到B板所需时间为0.2
s
B．
沿不同方向喷出的微粒，从喷出至到达B板，电场力做功为2.0×10－12J
C．
若其他条件均不变，d增大为原来的2倍，喷涂面积增大为原来的2倍
D．
若其他条件均不变，E增大为原来的2倍，喷涂面积减小为原来的
7.一束正离子以相同的速率从同一位置垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有离子的轨迹都是一样的，这说明所有离子(　　)
A．
都具有相同的质量
B．
都具有相同的电荷量
C．
具有相同的比荷
D．
都是同一元素的同位素
8.要使平行板电容器的电容增大(　　)
A．
增大电容器的带电荷量
B．
增大电容器两极间的电压
C．
增大电容器两极板的正对面积
D．
增大电容器两极板的距离
9.如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子到达Q板时的速度，下列说法正确的是(　　)
A．
两板间距离越大，加速的时间就越长，获得的速度就越大
B．
两板间距离越小，加速度就越大，获得的速度就越大
C．
与两板间距离无关，仅与加速电压有关
D．
以上说法均不正确
10.电子以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中，现增大两板间的电压，但仍能使电子穿过该电场，则电子穿越平行板间的电场所需时间(　　)
A．
随电压的增大而减小
B．
随电压的增大而增大
C．
与电压的增大无关
D．
不能判定是否与电压增大有关
11.如图所示为某一电场的电场线和等势面．已知φa＝5
V，φc＝3
V，ab＝bc，则(　　)
A．φb＝4
V
B．φb>4
V
C．φb<4
V
D．
上述情况都有可能
12.如果带电粒子进入电场时的速度与匀强电场的电场力垂直，则粒子在电场中做类平抛运动．若不计粒子的重力，影响粒子通过匀强电场时间的因素是(　　)
A．
粒子的带电荷量
B．
粒子的初速度
C．
粒子的质量
D．
粒子的加速度
13.如图所示，高为h的固定光滑绝缘斜面，倾角θ＝53°，将其置于水平向右的匀强电场中，现将一带正电的物块(可视为质点)从斜面顶端由静止释放，其所受的电场力是重力的倍，重力加速度为g，则物块落地的速度大小为(　　)
A．
2
B．
2
C．
2
D．
14.带电荷量为q的α粒子，以初动能Ek从两平行金属板的正中央沿垂直于电场线的方向进入到两板间存在的匀强电场中，恰从带负电金属板边缘飞出来，且飞出时动能变为2Ek，则金属板间的电压为(　　)
A．
B．
C．
D．
15.如图所示，一圆环上均匀分布着正电荷，x轴垂直于环面且过圆心O.下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中正确的是(　　)
A．O点的电场强度为零，电势最低
B．O点的电场强度为零，电势最高
C．
从O点沿x轴正方向，电场强度减小，电势升高
D．
从O点沿x轴正方向，电场强度增大，电势降低
二、填空题(共3小题)
16.如图所示，a、b、c是氢原子的核外电子绕核运动的三个可能轨道，取无穷远电子的电势能为零，电子在a、b、c三个轨道时对应的电势能分别为－13.6
eV，－3.4
eV，－1.51
eV，由于某种因素(如加热或光照)的影响，电子会沿椭圆轨道跃迁到离核更远的轨道上运动，则：
(1)φa＝________，φb＝________，φc＝________.
(2)Uab＝________，Ubc＝________
17.行的带电金属板A、B间是匀强电场，如图所示，两板间距离是5
cm，两板间的电压是60
V.
(1)两板间的场强大小是________；
(2)电场中有P1和P2两点，P1点离A板0.5
cm，P2点离B板也是0.5
cm，P1和P2两点间的电势差U12＝________
18.如图所示，在电场强度为E的匀强电场中有相距为L的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点．若沿直线AB移动该电荷，电场力做的功W1＝________；若沿路径ACB移动该电荷，电场力做的功W2＝________；若沿曲线ADB移动该电荷，电场力做的功W3＝________.由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是____________________．
三、计算题(共3小题)
19.如图甲所示，长为L、间距为d的两金属板A、B水平放置，ab为两板的中心线，一个带电粒子以速度v0从a点水平射入，沿直线从b点射出，若将两金属板接到如图乙所示的交变电压上，欲使该粒子仍能从b点以速度v0射出，求：
(1)交变电压的周期T应满足什么条件；
(2)粒子从a点射入金属板的时刻应满足什么条件
20.如图所示，平行板电容器板间距离为2
cm，有一个质量m＝10－7kg、电荷量q＝－10－8C的液滴，在两板正中央处于静止状态．问：(取g＝10
m/s2)
(1)哪块板带正电？板间电场强度多大？
(2)若电容器电容为5×10－10F，则电容器带电荷量Q为多少？
(3)若板间电场强度突然增大为原来的2倍，液滴将做什么运动？触及板面时速度多大？
21.在示波管中，电子通过电子枪加速，进入偏转电场，然后射到荧光屏上，如图所示，设电子的质量为m(不考虑所受重力)，电荷量为e，从静止开始，经过加速电场加速，加速电场电压为U1，然后进入偏转电场，偏转电场中两板之间的距离为d，板长为L，偏转电压为U2，求电子射到荧光屏上的动能为多大？
答案解析
1.【答案】B
【解析】电势差的大小由电场本身的因素决定，与移动电荷的电荷量及移动电荷所做的功无关，A项错．由WAB＝qUAB知，B项对．电势差、电场力做的功都是标量，C项错．电场中两点间的电势差等于单位电荷从一点移到另一点电场力所做的功，D项错
2.【答案】C
【解析】微粒仅受电场力和重力，电场力方向垂直于极板，重力的方向竖直向下，微粒做直线运动，合力方向沿水平方向，由此可得，电场力方向垂直于极板斜向左上方，合力方向水平向左，微粒做减速运动，微粒到达B时动能小于mv，选项A错误；根据qEsinθ＝ma，qEcosθ＝mg，解得a＝gtanθ，选项B错误；两极板的电势差UMN＝Ed＝，选项C正确；微粒从A点到B点的过程中，电场力做负功，电势能增加，电势能增加量qUMN＝，选项D错误。
3.【答案】C
【解析】由图知，带电粒子受到A处正电荷的排斥力作用，粒子从a运动到b的过程中库仑力做负功，其动能不断减小，故A错误。粒子从b运动到c的过程中粒子离正电荷越来越远，所受的库仑力减小，加速度减小，故B错误。根据动能定理得：＋qUab＝mv2－mv，可以求出A产生的电场中a、b两点间的电势差Uab，故C正确。a、b间不是匀强电场，根据公式U＝Ed，不能求b点的电场强度，故D错误，故选C
4.【答案】D
【解析】认识到电容器的电容是由电容器本身决定，与所带电荷量、两极板间的电压无关．公式C＝是定义式，它可以适用于任何电容器，但绝不能说C与Q成正比，或C与U成反比．
5.【答案】D
【解析】由电子从M点分别运动到N点和P点的过程中电场力所做的负功相等可知，N、P两点在同一等势面上，且电场线方向为MN，故选项B正确，选项A错误。M点与Q点在同一等势面上，电子由M点运动到Q点，电场力不做功，故选项C错误。电子由P点运动到Q点，电场力做正功，故选项D错误
6.【答案】D
【解析】沿水平方向喷出的微粒做类平抛运动，在竖直方向上，加速度a＝＝m/s2＝50
m/s2，根据d＝at2得t＝＝0.2
s，故A正确．沿不同方向喷出的微粒，从喷出至到达B板，电场力做功为W＝qEd＝2×10－15×103×1
J＝2.0×10－12J，故B正确．若其他条件均不变，d增大为原来的2倍，根据d＝at2得，t变为原来的倍，则喷涂面积的半径变为原来的倍，面积变为原来的2倍．故C正确．若其他条件均不变，E增大为原来的2倍，则加速度a′＝m/s2＝90
m/s2，加速度变为原来的，时间t变为原来的，喷涂面积的半径变为原来的，面积减小为原来的，故D错误
7.【答案】C
【解析】轨迹相同的含义为：偏转位移、偏转角度相同，即这些离子通过电场时轨迹不分叉．tanθ＝＝，所以这些离子只要有相同的比荷，轨迹便相同，故只有C正确
8.【答案】C
【解析】平行板电容器电容大小C＝，与带电荷量和电压无关，所以A、B、D错
9.【答案】C
【解析】电子由P到Q的过程中，静电力做功，根据动能定理eU＝mv2，得v＝，速度大小与U有关，与两板间距离无关
10.【答案】C
【解析】设板长为l，则电子穿越电场的时间t＝，与两极板间电压无关，故答案为C
11.【答案】C
【解析】由于是非匀强电场，不能根据公式U＝Ed进行定量计算，只能进行定性分析，由电场线的疏密可以分析ab和bc间的平均场强Eab>Ebc，所以Uab>Ubc，C正确
12.【答案】B
【解析】水平方向：L＝v0t，则粒子在电场中的运动时间t＝.
13.【答案】D
【解析】对物块受力分析知，物块不沿斜面下滑，离开斜面后沿重力、电场力合力的方向运动，F合＝mg，x＝h，由动能定理得F合·x＝mv2，解得v＝
14.【答案】B
【解析】动能定理知，q＝Ek2－Ek1＝2Ek－Ek＝Ek，得U＝，选项B正确
15.【答案】B
【解析】根据电场的叠加原理和电场线的性质解题，根据电场的对称性和电场的叠加原理知，O点的电场强度为零．在x轴上，电场强度的方向自O点分别指向x轴正方向和x轴负方向，且沿电场线方向电势越来越低，所以O点电势最高．在x轴上离O点无限远处的电场强度为零，故沿x轴正方向和x轴负方向的电场强度先增大后减小，选项B正确
16.【答案】(1)13.6
V　3.4
V　1.51
V　(2)10.2
V　1.89
V
【解析】(1)电子的带电荷量q＝－e，据电势的定义φ＝得，φa＝＝＝13.6
V，
同理φb＝3.4
V，φc＝1.51
V.
(2)Uab＝φa－φb＝(13.6－3.4)
V＝10.2
V
Ubc＝φb－φc＝1.89
V.
17.【答案】(1)1.2×103V/m　(2)48
V
【解析】1)两板间是匀强电场，由UAB＝Ed可得两板间的场强E＝＝＝1.2×
103V/m.
(2)P1、P2两点间沿场强方向的距离：d′＝4
cm.
所以U12＝Ed′＝1.2×103×4×10－2V＝48
V
18.【答案】qELcos
θ　qELcos
θ　qELcos
θ　电场力做功的大小与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关
【解析】路径AB、ACB、曲线ADB在电场线方向上的投影都是BC＝Lcos
θ.因此沿这三条路径电荷由A运动到B，电场力做的功都是qELcos
θ.因此电场力做功的特点是：与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关．
19.【答案】(1)T＝，其中n取大于等于的整数　(2)t＝T(n＝1,2,3…)
【解析】(1)为使粒子仍从b点以速度v0穿出电场，在垂直于初速度的方向上，粒子的运动应为：加速，减速，反向加速，反向减速，经历四个过程后，回到中心线上时，在垂直于金属板的方向上速度正好等于零，这段时间等于一个周期，故有L＝nTv0，解得T＝
粒子在T内离开中心线的距离为y＝a(T)2
又a＝，E＝，解得y＝
在运动过程中离开中心线的最大距离为ym＝2y＝
粒子不撞击金属板，应有ym≤d
解得T≤2d
故n≥，即n取大于等于的整数．
所以粒子的周期应满足的条件为
T＝，其中n取大于等于的整数．
(2)粒子进入电场的时间应为T，T，T…
故粒子进入电场的时间为t＝T(n＝1,2,3…)
20.【答案】(1)上板　100
N/C　(2)1×10－9C　(3)向上做匀加速直线运动　m/s
【解析】(1)液滴处于静止状态，可知电场力方向向上，则电场强度的方向竖直向下，上板带正电．
根据|q|E＝mg得：E＝＝N/C＝100
N/C.
(2)由U＝Ed，Q＝CU，得Q＝1×10－9C.
(3)当电场强度变为原来的2倍，则电场力变为原来的2倍，即为2mg，液滴将向上做匀加速直线运动，加速度为：
a＝＝＝g＝10
m/s2
末速度为：v＝＝m/s＝m/s.
21.【答案】eU1＋
【解析】电子在加速电场加速时，根据动能定理
eU1＝mv
进入偏转电场后L＝vx·t，vy＝at，a＝
射出偏转电场时合速度v＝，
以后匀速到达荧光屏，
由以上各式得Ek＝mv2＝eU1＋.