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.下列四个图中，a、b两点电势相等、电场强度也相等的是(　　)
A．
B．
C．
D．
2.如图所示，沿x轴正向的匀强电场E中，有一动点A以O为圆心，r＝OA为半径逆时针转动一周，O与圆周上的A点的连线OA与x轴正向(E方向)成θ角(θ<)，则此圆周上各点与A点间最大的电势差为(　　)
A．U＝Er
B．U＝Er(sinθ＋1)
C．U＝Er(cosθ＋1)
D．U＝2Er
3.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
4.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．
5.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
6.
电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为1.2×10－8J，在B点的电势能为0.80×10－8J．已知A、B两点在同一条电场线上，如图所示，该点电荷的电荷量为1.0×10－9C，那么(　　)
A．
该电荷为负电荷
B．
该电荷为正电荷
C．A、B两点的电势差UAB＝4.0
V
D．
把电荷从A移到B，电场力做功为W＝4.0
J
7.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
8.一电子以初速度v0垂直于场强方向射入平行板电容器，射出电容器时的速度为v0。若上述过程中电子的初速度变为原来的2倍，电子重力不计，则电子射出电容器时的速度为(　　)
A．v0　
B．
2v0　　　
C．
3v0　　　
D．
2v0
9.对于电场中A、B两点，下列说法中正确的是(　　)
A．
电势差的定义式UAB＝，说明两点间的电势差UAB与电场力做功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比
B．A、B两点间的电势差UAB与移动电荷的电荷量q无关
C．
把负电荷从A点移到B点电场力做正功，则有UAB＞0
D．
电场中A、B两点间的电势差UAB等于把正电荷q从A点移动到B点时静电力做的功
10.一个电子在电场中的A点具有80
eV的电势能，当它由A点运动到B点时克服静电力做功30
eV，则(　　)
A．
电子在B点时的电势能是50
eV
B．
电子的电势能增加30
eV
C．
B点电势比A点高110
eV
D．
B点电势比A点低110
eV
11.两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
12.如图所示，是一个示波器工作原理图，电子经过加速后以速度v0垂直进入偏转电场，离开电场时偏转量是h，两平行板间距离为d，电势差为U，板长为l，每单位电压引起的偏移量(h/U)叫示波器的灵敏度．若要提高其灵敏度，可采用下列办法中的(　　)
A．
增大两极板间的电压
B．
尽可能使板长l做得短些
C．
尽可能使板间距离d减小些
D．
使电子入射速度v0大些
13.如图所示，实线为电场线，虚线为等势面，φa＝50
V，φc＝20
V，则a、c连线中点b的电势φb为(　　)
A．
等于35
V
B．
大于35
V
C．
小于35
V
D．
等于15
V
14.如图所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板的速度为v，保持两板间的电压不变，则(　　)
A．
当增大两板间的距离时，速度v增大
B．
当减小两板间的距离时，速度v减小
C．
当减小两板间的距离时，速度v不变
D．
当减小两板间的距离时，电子在两板间运动的时间增大
15.
如图，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点，虚线为等势线．取无穷远处为零电势点，若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是(　　)
A．A点电势大于B点电势
B．A、B两点的电场强度相等
C．q1的电荷量小于q2的电荷量
D．q1在A点的电势能小于q2在B点的电势能
二、填空题(共3小题)
16.如图所示，把电荷量为－5×10－9C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能______(选填“增大”或“减小”)．若A点电势为φA＝15
V，B点电势为φB＝10
V，则电荷在A点和B点具有的电势能分别为EpA＝__________
J，EpB＝__________
J，此过程电场力所做的功WAB＝__________
J.
17.如图所示，带电粒子进入匀强电场中做类平抛运动，U、d、L、m、q、v0已知．请完成下列填空．
(1)穿越时间：________.
(2)末速度：________.
(3)侧向位移：________，对于不同的带电粒子若以相同的速度射入，则y与________成正比；若以相同的动能射入，则y与________成正比；若经相同的电压U0加速后射入，则y＝，与m、q无关，随加速电压的增大而________，随偏转电压的增大而________．
(4)偏转角正切：________________(从电场出来时粒子速度方向的反向延长线必然过水平位移的________)．
18.将一个电荷量为－2×10－8C的点电荷，从零电势点S移到M点要克服静电力做功4×10－8J，则M点电势能EpM＝________
J，M点电势φM＝________
V．若将该电荷从M点移到N点，静电力做功14×10－8J，则N点电势φN＝________
V.
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，有一电子(电荷量为e)经电压U0加速后，进入两块间距为d、电压为U的平行金属板间．若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能从金属板边缘穿出电场，求：
(1)金属板AB的长度；
(2)电子穿出电场时的动能．
21.有一个带电荷量q＝－3×10－6C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服静电力做6×10－4J的功，从B点移到C点，静电力对电荷做9×10－4J的功，问：
(1)AB、BC、CA间电势差各为多少？
(2)如以B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？
22.
如图所示，一平行板电容器接在U＝12
V的直流电源上，电容C＝3.0×10－10F，两极板间距离d＝1.20×10－3m，取g＝10
m/s2，求：
(1)该电容器所带电荷量；
(2)若板间有一带电微粒，其质量m＝2.0×10－3kg，恰在板间处于静止状态，则微粒带电荷量多少？带何种电荷？
答案解析
1.【答案】D
【解析】匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇等间距的平行平面，A中a、b两点不在同一等势面上，所以，这两点的电势是不相等的，但这两点的场强相等；B中a、b两点在同一个等势面上，电势相等，但这两点的场强大小相等、方向不同；C中a、b两点对称于两电荷的连线，所以电势相等，但在中垂线上场强的方向是平行于中垂线的，而且都指向外侧，故两点的场强的方向不同；在D中，a、b两点的电势相等，场强的方向是沿连线的，而且方向相同、大小相等，故本题选D
2.【答案】C
【解析】由U＝Ed知，与A点间电势差最大的点应是沿场强方向与A点相距最远的点，dmax＝r＋rcosθ，所以Umax＝Er(cosθ＋1)，C项正确
3.【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
4.【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＝
5.【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
6.【答案】A
【解析】A点的电势能大于B点的电势能，从A到B电场力做正功，所以该电荷一定为负电荷，且WAB＝EpA－EpB＝1.2×10－8J－0.80×10－8J＝0.40×10－8J，故A项正确而D项错误；UAB＝＝V＝－4.0
V，所以C选项错误．正确答案为A
7.【答案】D
8.【答案】A
【解析】一电子以初速度v0，垂直于场强方向射入平行板电容器，射出电容器时的速度为v0，根据平行四边形定则知，离开电容器时竖直分速度为：vy＝＝2v0，当初速度变为原来的2倍，则运动时间变为原来的一半，加速度不变，离开偏转电场时的竖直分速度变为原来的一半，即为v0，根据平行四边形定则知，电子射出电容器的速度为：v＝＝v0，故A正确，B、C、D错误。
9.【答案】B
【解析】根据电势差的定义，电场中两点间的电势差等于将单位正电荷从一点移到另一点时静电力所做的功，仅由电场及两点的位置决定，与移动电荷的电荷量及做功的多少无关，故B正确
10.【答案】B
【解析】电子从A到B克服静电力做功30
eV，说明从A到B电势能增加了30
eV，因此电子在B点时的电势能应是110
eV，故A错，B对．从A到B移动电子克服静电力做功，说明φA>φB，两点间的电势差UAB＝φA－φB＝＝30
V，故B点电势比A点低30
V，所以C、D均错
11.【答案】D
12.【答案】C
13.【答案】C
【解析】从电场线疏密可以看出ab段场强大于bc段场强，由U＝Ed可以判断Uab＞Ubc，即φa－φb>φb－φc，所以φb＜＝35
V
14.【答案】C
15.【答案】C
【解析】由于电场力做负功，Q应带负电荷，由负点电荷产生电场的电场线的分布规律可判断出φB>φA，故A项错误；由E＝k，r不相等，所以EA≠EB，B项错误；由φA＝、φB＝，因为WA→∞＝WB→∞，φA<φB<0，所以>，即q116.【答案】增大　－7.5×10－8　－5×10－8　－2.5×10－8
【解析】电荷从A点移到B点，电场力做负功，电势能增大．
EpA＝qφA＝－5×10－9×15
J＝－7.5×10－8J
EpB＝qφB＝－5×10－9×10
J＝－5×10－8J
WAB＝EpA－EpB＝－2.5×10－8J
17.【答案】(1)　(2)　(3)　带电粒子的比荷　粒子的电荷量　减小　增大　(4)　中点
18.【答案】4×10－8　－2　5
【解析】由WSM＝EpS－EpM，得EpM＝EpS－WSM＝4×10－8J
由EpM＝qφM，得φM＝＝V＝－2
V
WMN＝EpM－EpN，得EpN＝EpM－WMN＝－10×10－8J
由EpN＝qφN得φN＝＝V＝5
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】(1)d　(2)e
【解析】(1)设电子飞离加速电场时的速度为v0，由动能定理得eU0＝mv①
设金属板AB的长度为L，电子偏转时间t＝②
a＝③
y＝d＝at2④
由①②③④得：L＝d.
(2)设电子穿出电场时的动能为Ek，根据动能定理得
Ek＝eU0＋e＝e.
21.【答案】(1)UAB＝200
VUBC＝－300
VUCA＝100
V
(2)φA＝200
VφC＝300
VEpA＝－6×10－4JEpC＝－9×10－4J
【解析】(1)解法一：先求电势差的绝对值，再判断正、负．
|UAB|＝＝V＝200
V，
因负电荷从A移到B克服静电力做功，必是从高电势点移到低电势点，即φA＞φB，UAB＝200
V.
|UBC|＝＝V＝300
V，
因负电荷从B移到C静电力做正功，必是从低电势点移到高电势点，即φB＜φC，UBC＝－300
V.
UCA＝UCB＋UBA＝－UBC＋(－UAB)＝300
V－200
V＝100
V.
解法二：直接取代数值求．
电荷由A移到B克服静电力做功即静电力做负功，
WAB＝－6×10－4J，
UAB＝＝V＝200
V.
UBC＝＝V＝－300
V.
UCA＝UCB＋UBA＝－UBC＋(－UAB)＝300
V－200
V＝100
V.
(2)若φB＝0，由UAB＝φA－φB，得φA＝UAB＝200
V.
由UBC＝φB－φC，
得φC＝φB－UBC＝0－(－300)
V＝300
V.
电荷在A点的电势能
EpA＝qφA＝－3×10－6×200
J＝－6×10－4J.
电荷在C点的电势能
EpC＝qφC＝－3×10－6×300
J＝－9×10－4J.
22.【答案】(1)3.6×10－9C　(2)2.0×10－6C　负电荷
【解析】(1)由公式C＝得
Q＝CU＝3×10－10×12
C＝3.6×10－9C
(2)若带电微粒恰在极板间静止，则qE＝mg
而E＝
解得q＝＝C
＝2.0×10－6C
微粒带负电荷