2020-2021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》测试卷word版含答案

第十章《
静电场中的能量》测试卷
一、单选题(共15小题)
1.如图所示，在平面直角坐标系中，有一个方向平行于坐标平面的匀强电场，其中坐标原点O处的电势为0，点A处的电势为6
V，点B处的电势为3
V，则电场强度的大小为(　　)
A．
200
V/m
B．
200V/m
C．
100
V/m
D．
100V/m
2.一平行板电容器两极板间距为d、极板面积为S，电容为，其中ε0是常量，对此电容器充电后断开电源．当增大两极板间距时，电容器极板间(　　)
A．
电场强度不变，电势差变大
B．
电场强度不变，电势差不变
C．
电场强度减小，电势差不变
D．
电场强度减小，电势差减小
3.在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则(　　)
A．
该电荷的电势能一定减小
B．b点的电势一定比a点高
C．
电场线方向一定从b指向a
D．b点的电场强度一定比a点大
4.氢的三种同位素氕、氘、氚的原子核分别为H、H、H.它们以相同的初动能垂直进入同一匀强电场，离开电场时，末动能最大的是(　　)
A．
氕核
B．
氘核
C．
氚核
D．
一样大
5.如图(a)所示，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点，将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，粒子从a运动到b过程中的v?t图象如图(b)所示，设a、b两点的电势分别为φa、φb，场强大小分别为Ea、Eb，粒子在a、b两点的电势能分别为Epa、Epb，不计重力，则有(　　)
(a)　　　　　　　(b)
A．φa>φb
B．Ea>Eb
C．EpaD．
无法比较Ea、Eb的大小关系
6.下列关于匀强电场中场强和电势差的关系，正确的说法是(　　)
A．
任意两点之间的电势差，等于场强和这两点间距离的乘积
B．
在任何方向上，若两点间距离相等，则它们之间电势差就相等
C．
沿着电场线方向，任何相同距离上的电势降落必定相等
D．
电势降落的方向必定是电场强度的方向
7.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，ab＝cd＝L，ad＝bc＝2L，电场线与矩形所在的平面平行．已知a点电势为20
V，b点电势为24
V，d点电势为12
V．一个质子从b点以速度v0射入此电场，入射方向与bc成45°角，一段时间后经过c点．不计质子的重力．下列判断正确的是(　　)
A．c点电势高于a点电势
B．
场强的方向由b指向d
C．
质子从b运动到c，电场力做功为8
eV
D．
质子从b运动到c，电场力做功为4
eV
8.两个等量同种电荷固定于光滑水平面上，其连线所在水平面的中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示，一个电荷量为2
C、质量为1
kg的小物块从C点静止释放，其运动的v－t图象如图乙所示，其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线)．则下列说法正确的是(　　)
A．B点为中垂线上电场强度最大的点，场强E＝2
V/m
B．
由C点到A点的过程中物块的电势能先减小后变大
C．
由C点到A点的过程中，电势逐渐升高
D．AB两点电势差UAB＝－5
V
9.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．
电场线与等势面处处相互垂直
C．
同一等势面上各点电场强度一定相等
D．
将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功
10.将一正电荷从无穷远处移至电场中M点，电场力做功为6.0×10－9J，若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处，电场力做功为7.0×10－9J，则M、N两点的电势φM、φN有如下关系(　　)
A．φM＜φN＜0
B．φN＞φM＞0
C．φN＜φM＜0
D．φM＞φN＞0
11.如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂线，a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线，且a与c关于MN对称，b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上，以下判断正确的是(　　)
A．b点场强大于d点场强
B．b点电势高于d点电势
C．
试探电荷＋q在a点的电势能小于在c点的电势能
D．a、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差
12.质子(H)、α粒子(He)、钠离子(Na＋)三个粒子分别从静止状态经过电压为U的同一电场加速后，获得动能最大的是(　　)
A．
质子(H)
B．
α粒子(He)
C．
钠离子(Na＋)
D．
都相同
13.如图所示，不带电的金属球A固定在绝缘底座上，它的正上方有B点，该处有带电液滴不断地自静止开始落下，液滴到达A球后将电荷量全部传给A球，设前一液滴到达A球后，后一液滴才开始下落，不计B点未下落带电液滴对下落液滴的影响，则下列叙述中正确的是(　　)
A．
第一滴液滴做自由落体运动，以后液滴做变加速运动，都能到达A球
B．
当液滴下落到重力等于电场力位置时，开始做匀速运动
C．
所有液滴下落过程所能达到的最大动能不相等
D．
所有液滴下落过程中电场力做功相等
14.如图所示，三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分别位于O、M、P点．由O点静止释放的电子恰好能运动到P点。现将C板向右平移到P′点，则由O点静止释放的电子(　　)
A．
运动到P点返回
B．
运动到P和P′点之间返回
C．
运动到P′点返回
D．
穿过P′点
15.用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图所示)．设若两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ.实验中，极板所带电荷量不变，若(　　)
A．
保持S不变，增大d，则θ变大
B．
保持S不变，增大d，则θ变小
C．
保持d不变，减小S，则θ变小
D．
保持d不变，减小S，则θ不变
二、填空题(共3小题)
16.将一个电荷量为10－6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做功
2×10－6J．从C点移到D点，电场力做功7×10－6J，若已知B点比C点电势高3
V，则UDA＝______.
17.如图所示，M和N是匀强电场中的两个等势面，相距为d，电势差为U，一质量为m(不计重力)、电荷量为－q的粒子，以速度v0通过等势面M射入两等势面之间，则该粒子穿过等势面N的速度应是．
18.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＝________
三、简答题(共1小题)
19.A、B、C为匀强电场中的三点，如图18，φA＝6
V，φB＝2
V，φC＝2
V，试画出匀强电场过A点的一条电场线．(作图过程要体现依据痕迹)
四、计算题(共3小题)
20.如图所示为一个匀强电场的三个等势面A、B、C，相邻两等势面之间距离为10
cm，此电场的场强为3×103V/m，若B为零电势，求A、C的电势．
21.如图所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上板A带正电，现有质量为m、带电荷量为＋q的小球在B板下方距离B板为H处，以初速度v0竖直向上运动，从B板小孔进入板间电场．
(1)带电小球在板间做何种运动？
(2)欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差为多少？
22.如图所示，A、B、C为同一电场线上的三点，取B点电势为零时，A、C两点的电势分别为8
V和－6
V．A、C两点间的电势差UAC是多少？C、A两点间的电势差UCA是多少？
答案解析
1.【答案】A
【解析】在匀强电场中，沿某一方向电势降落，则在这一方向上电势均匀降落，故OA的中点C的电势φC＝3
V(如图所示)，因此B、C在同一等势面上．O点到BC的距离d＝sinα，
而sinα＝＝，所以d＝＝1.5×10－2m．根据E＝得，匀强电场的电场强度E＝＝V/m＝200
V/m，故选项A正确
2.【答案】A
【解析】电容器充电后断开，故电容器的带电荷量不变，当增大两极板间的距离时，由C＝可知，电容器的电容变小，由U＝可知电势差变大，又由E＝可得E＝＝＝＝，与d无关，所以电场强度不变，A正确
3.【答案】B
【解析】电场力做负功，电势能一定增加，A项错误；由φ＝知，正电荷在电势能越大处电势越高，B项正确；b点电势高于a点，但电场线方向不一定从b指向a，C项错误；场强大小与电势高低无关，D项错误
4.【答案】D
【解析】因为qU1＝mv＝Ek0
偏移量：y＝，可知三种粒子的偏移量相同．由动能定理可知：qE·y＝Ek－Ek0，Ek相同，D正确
5.【答案】B
【解析】负电荷从a释放后，能加速运动到b，说明负电荷受到的电场力方向是从a指向b，那么电场方向就是由b指向a，由于沿电场线方向电势逐渐降低，所以a、b两点的电势关系是φa<φb，故A错误；由图(b)知，图线的斜率减小，则负电荷从a运动到b的过程中，它的加速度是逐渐减小的，由牛顿第二定律知，负电荷从a到b时，受到的电场力是逐渐减小的，由E＝知Ea>Eb，故B正确，D错误；负电荷在电势高处电势能小，因φa<φb，则Epa>Epb，故C错误
6.【答案】C
【解析】匀强电场中电势差与场强的关系U＝Ed中的d是两点沿电场线方向的距离，并不是两点间的距离，A错．两点距离相等，两点沿电场线方向的距离不一定相等，B错．由U＝Ed＝ELcos
α，可知C正确
7.【答案】C
【解析】由于是匀强电场，故a、d的中点(设为E)电势应为a、d两点的一半，即16
V，那么E、b的中点F电势是20
V，和a点一样．连接a、F得到等势线，则电场线与它垂直，正好是由b指向E.那么cE平行于aF，故c点电势与E相同，也为16
V，小于a点电势，A错误；场强的方向由b指向E，B错误；从b到c电势降落了8
V，质子电荷量为e，质子从b运动到c，电场力做功8
eV，电势能减小8
eV，C正确，D错误
8.【答案】D
【解析】小物块在B点加速度最大，故B点场强最大，由v－t图线知B点加速度为2
m/s2，根据qE＝ma，得E＝1
V/m，选项A错误；由C点到A点的过程中小物块动能一直增大，电势能始终在减小，故电势逐渐降低，选项B、C错误；根据动能定理有qUAB＝mv－mv，解得UAB＝－5
V，选项D正确
9.【答案】B
【解析】在静电场中，两个电势不同的等势面不会相交，选项A错误；电场线与等势面一定相互垂直，选项B正确；同一等势面上的电场强度可能相等，也可能不相等，选项C错误；电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，移动负试探电荷时，电场力做负功，选项D错误
10.【答案】C
【解析】取无穷远处电势φ∞＝0.
对正电荷：W∞M＝0－EpM＝－qφM，
φM＝＝；
对负电荷：WN∞＝EpN－0＝－qφN，
φN＝＝；
所以φN＜φM＜0，选项C正确
11.【答案】D
【解析】在两等量异种电荷的连线上，中间点电场强度最小；在两等量异种电荷连线的中垂线上，中间点电场强度最大，所以b点场强小于d点场强，A错误；等量异种电荷连线的中垂线是一条等势线，与在两等量异种电荷连线上的点相比较，d点的电势要高，所以d点电势高于b点电势，B错误；因a点的电势高于c点的电势，故试探电荷＋q在a点的电势能大于在c点的电势能，C错误；由对称性可知，a、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差，D正确
12.【答案】B
【解析】qU＝mv2－0，U相同，α粒子带的正电荷多，电荷量最大，所以α粒子获得的动能最大，故选项B正确
13.【答案】C
【解析】第一滴液滴下落时，A上不带电，故不受电场力作用，只受重力，所以做自由落体运动，以后的液滴在下落过程中，将受电场力作用，且在靠近A的过程中电场力变大，所以做变加速运动，当A电荷量较大时，使得液滴所受的电场力大于重力时，液滴有可能不能到达A球，所以A错误；当液滴下落到重力等于电场力位置时，再运动重力将不等于电场力，所以不会做匀速运动，故B错误；每滴液滴在下落过程中A所带的电荷量不同，故下落液滴动能最大的位置不同，此时合外力做功不同，最大动能不相等，所以C正确；每滴液滴在下落过程中A所带的电荷量不同，液滴所受的电场力不同，电场力做功不同，所以D错误．
14.【答案】A
【解析】设AB、BC间的电场强度分别为E1、E2，间距分别为d1和d2，电子由O点运动到P点的过程中，据动能定理得：
eE1d1－eE2d2＝0
①
当C板向右平移后，BC板间的电场强度
E′2＝＝＝＝，
BC板间的电场强度与板间距无关，大小不变。
第二次释放后，设电子在BC间移动的距离为x，则
eE1d1－eE2x＝0－0
②
比较①②两式知，x＝d2，即电子运动到P点时返回，选项A正确
15.【答案】A
【解析】静电计指针偏角体现电容器两板间电压大小．在做选项所示的操作中，电容器电荷量Q保持不变，C＝＝.保持S不变，增大d，则C减小，U增大，偏角θ增大，选项A正确，B错误；保持d不变，减小S，则C减小，偏角θ也增大，故选项C、D均错
16.【答案】2
V
【解析】由负电荷从电场中A点移到B点克服电场力做功，从C点移到D点电场力做正功知：A点电势高于B点，C点电势低于D点．有：UAB＝＝V＝2
V，UCD＝＝V＝－7
V，即UAB＝φA－φB＝2
V，UCD＝φC－φD＝－7
V，UBC＝φB－φC＝3
V，则UDA＝φD－φA＝－(UAB＋UBC＋UCD)＝2
V
17.【答案】
【解析】由动能定理得：qU＝mv2－mv，解得v＝
18.【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.
19.【答案】
【解析】由于φB＝φC＝2
V，所以B、C连线即为等势面，根据电场线与等势面垂直，过A点作BC的垂线，然后再依据电场线的方向指向电势降低的方向，便可最终确定过A点的电场线的位置及方向．如图所示．
20.【答案】φA＝300
V，φC＝－300
V或φA＝－300
V，φC＝300
V
【解析】由U＝Ed可知，相邻两等势面间的电势差的大小：|UAB|＝|UBC|＝E·d＝3×103×10×10－2V＝300
V
那么有两种可能：
(1)φA＝300
V，φC＝－300
V；
(2)φA＝－300
V，φC＝300
V.
21.【答案】(1)带电小球电场中做匀减速直线运动．
(2UAB＝
【解析】(1)带电小球在电场外只受重力的作用做匀减速直线运动，在电场中受重力和电场力作用做匀减速直线运动．
(2)整个运动过程中重力和电场力做功，由动能定理得
－mg(H＋h)－qUAB＝0－mv
解得UAB＝
22.【答案】UAC＝14
V　UCA＝－14
V
【解析】UAC＝φA－φC＝14
V　UCA＝φC－φA＝－14
V