第十章《 静电场中的能量》单元测试卷-2020-2021学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册 Word版含答案

第十章《
静电场中的能量》单元测试卷
一、单选题(共15小题)
1.如图所示，匀强电场的方向平行于xOy坐标系平面，其中坐标原点O处的电势为2
V，a点的坐标为(0,4
cm)，电势为8
V，b点的坐标为(3
cm,0)，电势为8
V，则电场强度的大小为(　　)
A．
250
V/m　　
B．
200
V/m
C．
150
V/m
D．
120
V/m
2.如图所示，平行金属板A、B水平正对放置，分别带等量异号电荷．一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么(　　)
A．
若微粒带正电荷，则A板一定带正电荷
B．
微粒从M点运动到N点电势能一定增加
C．
微粒从M点运动到N点动能一定增加
D．
微粒从M点运动到N点机械能一定增加
3.如图所示，虚线AB和CD分别为椭圆的长轴和短轴，相交于O点，两个等量异种点电荷分别处于椭圆的两个焦点M、N上，下列说法中正确的是(　　)
A．A、B两处电势、场强均相同
B．C、D两处电势、场强均相同
C．
在虚线AB上O点的场强最大
D．
带正电的试探电荷在O处的电势能小于在B处的电势能
4.如图7甲所示，在间距足够大的平行金属板A、B之间有一电子，在A、B之间加上如图乙所示规律变化的电压，在t＝0时刻电子静止且A板电势比B板电势高，则(　　)
图7
A．
电子在A、B两板间做往复运动
B．
在足够长的时间内，电子一定会碰上A板
C．
当t＝时，电子将回到出发点
D．
当t＝时，电子的位移最大
5.将一金属小球置于竖直放置的带电平行金属板间，A、B间电场线分布如图所示，则下列判断正确的是(　　)
A．EM>EN，φM<φN
B．EMφN
C．
将正试探电荷从M点移到N点，电场力做正功
D．
将负试探电荷从M点移到N点，电荷的电势能减小
6.关于带电粒子(不计重力)在匀强电场中的运动情况，下列说法正确的是(　　)
A．
一定是匀变速运动
B．
不可能做匀减速运动
C．
一定做曲线运动
D．
可能做匀变速直线运动，不可能做匀变速曲线运动
7.喷墨打印机的简化模型如图所示，重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中(　　)
A．
向负极板偏转
B．
电势能逐渐增大
C．
运动轨迹是抛物线
D．
运动轨迹与所带电荷量无关
8.如图所示，一个平行板电容器充电后与电源断开，从负极板处由静止释放一个电子(不计重力)，设其到达正极板时的速度为v1，加速度为a1.若将两极板间的距离增大为原来的2倍，再从负极板处由静止释放一个电子，设其到达正极板时的速度为v2，加速度为a2，则(　　)
A．a1∶a2＝1∶1，v1∶v2＝1∶2
B．a1∶a2＝2∶1，v1∶v2＝1∶2
C．a1∶a2＝2∶1，v1∶v2＝∶1
D．a1∶a2＝1∶1，v1∶v2＝1∶
9.
两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示，一带负电的粒子以某一速度从图中A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中(　　)
A．
做直线运动，电势能先变小后变大
B．
做直线运动，电势能先变大后变小
C．
做曲线运动，电势能先变小后变大
D．
做曲线运动，电势能先变大后变小
10.在电场中将一带电量q＝－1×10－9C的负电荷从B点移至A点时，克服电场力做功2×10－6J，将该电荷从A点移至C点，则需克服电场力做功3×10－6J，则BC间的电势差大小为(　　)
A．
5
000
V
B．
3
000
V
C．
2
000
V
D．
1
000
V
11.几种混合带电粒子(重力不计)，初速度为零，它们从同一位置经同一电场加速后，又都垂直场强方向进入另一相同的匀强电场，设粒子射出偏转电场时都打在荧光屏上，且在荧光屏上只有一个亮点，则到达荧光屏的各种粒子(　　)
A．
电荷量一定相等
B．
质量一定相等
C．
比荷一定相等
D．
质量、电荷量都可能不等
12.若带正电荷的运动小球只受到电场力的作用，则它在任意一段时间内(　　)
A．
一定沿电场线由高电势处向低电势处运动
B．
一定沿电场线由低电势处向高电势处运动
C．
不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动
D．
不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动
13.关于电势差与电场力做功的说法中，正确的是(　　)
A．
电势差的大小由在两点间移动电荷时电场力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的功，电荷的电势能减小
14.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
15.如图所示，一价氢离子(H)和二价氦离子(He)的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们(　　)
A．
同时到达屏上同一点
B．
先后到达屏上同一点
C．
同时到达屏上不同点
D．
先后到达屏上不同点
二、填空题(共3小题)
16.如图所示，场强为E＝1.0×102V/m的匀强电场中，有相距d＝2.0×10－2m的A、B两点，A、B连线与电场方向的夹角为60°，则A、B两点间的电势差为________
V.
17.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＝______.
18.．α粒子的质量是质子质量的4倍，电荷量是质子电荷量的2倍，它们从静止起，经同一电场加速，获得的动能之比Eα∶EP＝________，获得的速度之比vα∶vP＝________
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.如图所示的装置是在竖直平面内放置的光滑绝缘轨道，处于水平向右的匀强电场中，带负电荷的小球从高为h的A处由静止开始下滑，沿轨道ABC运动并进入圆环内做圆周运动。已知小球所受电场力是其重力的，圆环半径为R，斜面倾角为θ＝60°，sBC＝2R。若使小球在圆环内能做完整的圆周运动，h至少为多少？(sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8)
21.如图所示，一质量为m、带电荷量为q的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，静止时悬线向左与竖直方向成θ角，重力加速度为g.
(1)判断小球带何种电荷．
(2)求电场强度E.
(3)若在某时刻将细线突然剪断，求经过t时间小球的速度v.
22.在静电场中，把一个电荷量q＝2.0×10－5C的负电荷由M点移到N点，静电力做功6.0×10－4J，由N点移到P点，静电力做负功1.0×10－3J，则M、N、P三点电势高低关系是怎样的？
答案解析
1.【答案】A
2.【答案】C
【解析】由于两极板的正负不知，粒子的电性不确定，则粒子所受电场力方向不确定，所受电场力做功正负不确定，但根据粒子运动轨迹，粒子所受合力一定向下，则合力一定做正功，所以电势能变化情况、机械能变化情况不确定，但粒子动能一定增加，所以只有C正确
3.【答案】B
【解析】等量异种点电荷电场线及等势面分布如图所示，由图可知，A、B两处电场强度相同，C、D两处电场强度相同，选无穷远处为电势零点，可知两点电荷连线的中垂线右侧电势为负，两点电荷连线的中垂线左侧电势为正，两点电荷连线的中垂线上电势相同，故A错误，B正确．由电场线疏密判断电场强度大小，可知虚线AB上O点电场强度不是最大，故C错误．φO＝0，而φB<0，故O处电势高于B处电势，则正电荷在O处的电势能大于在B处的电势能，故D错误．
4.【答案】B
【解析】电子先向A板做半个周期的匀加速运动，接着做半个周期的匀减速运动，经历一个周期后速度为零，以后重复以上过程，运动方向不变，选B
5.【答案】C
【解析】电场线的疏密表示电场强度的强弱，由图象知M点处的电场强度大于N点处的电场强度，沿电场线的方向电势逐渐降低，M点处的电势高于N点电势，故A、B错误；将正检验电荷从M点移到N点，即将正电荷沿电场线方向移动，电场力做正功，故C正确；将负检验电荷从M点移到N点，电场力做负功，该电荷的电势能增加，故D错误。
6.【答案】A
【解析】带电粒子在匀强电场中受恒定合外力(电场力)作用，一定做匀变速运动，初速度与合外力共线时，做直线运动，不共线时做曲线运动，选项A正确，选项B、C、D错误
7.【答案】C
【解析】带负电的微滴进入电场后受到向上的静电力，故带电微滴向正极板偏转，选项A错误；带电微滴垂直进入电场受竖直向上的静电力作用，静电力做正功，故墨汁微滴的电势能减小，选项B错误；根据x＝v0t，y＝at2及a＝，得带电微滴的轨迹方程为y＝，即运动轨迹是抛物线，与所带电荷量有关，选项C正确，D错误
8.【答案】D
【解析】电容器充电后与电源断开，增大两极板间的距离时，场强不变，电子在电场中受到的电场力不变，故a1∶a2＝1∶1，由动能定理得Ue＝mv2，v＝，因两极板间的距离增大为原来的2倍，由U＝Ed知，电势差U增大为原来的2倍，故v1∶v2＝1∶
9.【答案】C
【解析】带负电的粒子以速度v进入电场后，电场力的方向与v的方向不在一条直线上，故带负电的粒子做曲线运动，先由低电势面运动到高电势面，然后由高电势面运动到低电势面，所以电势能先减小后增大，选项C正确，选项A、B、D错误
10.【答案】A
【解析】电荷由B移到C，电场力做功为
WBC＝WBA＋WAC＝－2×10－6J－3×10－6J＝－5×10－6J
由UBC＝得：
UBC＝V＝5
000
V
所以BC间的电势差大小为5
000
V
11.【答案】D
【解析】只要带同种电荷；粒子经同一电场加速又经同一电场偏转，则偏移量相同
12.【答案】D
【解析】由于不知小球的初速度情况，故不能确定小球运动方向
13.【答案】B
【解析】本题主要考查电势差的概念及电场力做功与电势差的关系．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将单位正电荷从一点移到另一点电场力所做的功，D项错，因此正确选项为B
14.【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
15.【答案】B
16.【答案】1.0
17.【答案】2
V
18.【答案】2∶1　1∶
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】7.7R
【解析】小球所受的重力和电场力都为恒力，故可将两力等效为一个力F，如图所示，可知F＝1.25mg，方向与竖直方向成37°角。由图可知，小球做完整的圆周运动的临界点是D点，设小球恰好能通过D点，即达到D点时圆环对小球的弹力恰好为零。
由圆周运动知识得：
F＝m，即：1.25mg＝m
小球由A运动到D点，由动能定理得：
mg(h－R－Rcos
37°)－mg×(hcotθ＋2R＋Rsin
37°)＝mv
联立解得h＝7.7R。
21.【答案】(1)负电　(2)mgtan
θ/q　(3)gt/cos
θ
【解析】　(1)负电．
(2)小球受力如右图所示，其中电场力F＝qE，
由平衡条件得：F＝mgtan
θ，
E＝mgtan
θ/q.
(3)剪断细线后小球做初速度为零的匀加速直线运动
F合＝mg/cos
θ＝ma，v＝at，
所以v＝gt/cos
θ
速度方向与竖直方向夹角为θ斜向左下方．
22.【答案】φN>φM>φP
【解析】N静电力做正功，而负电荷受静电力与场强方向相反，即逆着电场线移动，则可确定N点在M点左侧．由N→N静电力做正功，而负电荷受静电力与场强方向相反，即逆着电场线移动，则可确定N点在M点左侧．由N→P静电力做负功，即沿着电场线方向移动，又因1.0×10－3J>6.0×10－4J，所以肯定移过了M点，所以P点位于M点右侧．这样，M、N、P三点电势的高低关系是φN>φM>φP.