第二章《 电势能和电势差》单元检测题word版含答案-2020-2021学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册

第二章《
电势能和电势差》单元检测题
一、单选题(共15小题)
1.如图甲所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图乙所示的交变电压，一重力可以忽略不计的带正电粒子固定在两板的正中间P处．若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上．则t0可能属于的时间段是(　　)
A．
0＜t0＜
B．＜t0＜
C．＜t0＜T
D．T＜t0＜
2.如图所示，在匀强电场E中，一带电粒子－q的初速度v0恰与电场线方向相同，则带电粒子－q在开始运动后，将(　　)
A．
沿电场线方向做匀加速直线运动
B．
沿电场线方向做变加速直线运动
C．
沿电场线方向做匀减速直线运动
D．
偏离电场线方向做曲线运动
3.如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点(重力不计)，则从开始射入到打到上极板的过程中(　　)
A．
它们运动的时间tQ＞tP
B．
它们运动的加速度aQ＜aP
C．
它们所带的电荷量之比qP∶qQ＝1∶2
D．
它们的动能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ＝1∶2
4.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
5.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(　　)
A．
B．v0＋
C．
D．
6.如图所示，在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R＝0.1
m的圆，P为圆周上的一点，O、P两点连线与x轴正方向的夹角为θ.若空间存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小E＝100
V/m，则O、P两点的电势差可表示为(　　)
A．UOP＝－10sinθ(V)
B．UOP＝10sinθ(V)
C．UOP＝－10cosθ(V)
D．UOP＝10cosθ(V)
7.)如图所示，P是一个带电体，将原来不带电的导体球Q放入P激发的电场中并接地，a、b、c、d是电场中的四个点。则静电平衡后(　　)
A．
导体Q仍不带电
B．a点的电势高于b点的电势
C．
检验电荷在a点所受电场力等于b点所受电场力
D．
带正电的检验电荷在c点的电势能大于d点的电势能
8.如图所示，水平金属板A、B分别与电源两极相连，带电油滴处于静止状态。现将B板右端向下移动一小段距离，两金属板表面仍均为等势面，则该油滴(　　)
A．
仍然保持静止　　　
B．
竖直向下运动
C．
向左下方运动
D．
向右下方运动
9.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
10.某电容器上标有“25
μF　450
V”字样，下列对该电容器的说法中正确的是(　　)
A．
要使该电容器两极板之间电压增加1
V，所需电荷量为2.5×10－5C
B．
要使该电容器带电荷量为1
C，两极板之间需加电压2.5×10－5V
C．
该电容器能够容纳的电荷量最多为2.5×10－5C
D．
该电容器能够承受的最大电压为450
V
11.a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点．电场线与矩形所在的平面平行．已知a点的电势是20
V，b点的电势是24
V，d点的电势是4
V，如图14所示．由此可知，c点的电势为(　　)
A．
4
V
B．
8
V
C．
12
V
D．
24
V
12.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
13.如图所示为某静电场等势面的分布，电荷量为1.6×10－9C的正点电荷从A经B、C到达D点，则从A至D，电场力对电荷做的功为(
)
A．
4.8×10－8J
B．
－4.8×10－8J
C．
8.0×10－8J
D．
－8.0×10－8J
14.对公式E＝的理解，下列说法正确的是(　　)
A．
此公式适用于计算任何电场中a、b两点间的电势差
B．
a点和b点间距离越大，则这两点的电势差越大
C．
公式中的d是指a点和b点之间的距离
D．
公式中的d是a、b两个等势面间的垂直距离
15.如图所示，两块相互靠近彼此绝缘的平行金属板组成平行板电容器，极板N与静电计金属球相连，极板M和静电计的外壳均接地，用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U.在两极板相距为d时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度．在整个实验过程中，保持电容器所带的电荷量Q不变，下面的操作中将使静电计指针张角变大的是(　　)
A．
仅将M板向下平移
B．
仅将M板向右平移
C．
仅在M、N之间插入云母板(相对介电常数大于1)
D．
仅在M、N之间插入金属板，且不和M、N接触
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.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)
20.一个电子(质量为9.1×10－31kg，电荷量为1.6×10－19C)以v0＝4×107m/s的初速度沿着匀强电场的电场线方向飞入匀强电场，已知匀强电场的电场强度大小E＝2×105N/C，不计重力，求：
(1)电子在电场中运动的加速度大小；
(2)电子进入电场的最大距离；
(3)电子进入电场最大距离的一半时的动能
21.在电场中把一个电荷量为6×10－6C的负电荷从A点移到B点，克服静电力做功3×10－5J，则电荷从A到B的过程中，电势能变化了多少？是增加还是减少？若规定电荷在B点的电势能为零，则电荷在A点的电势能为多大？
22.
如图所示，质量为m，带电荷量为q的粒子，以初速度v0从A点竖直向上射入真空中沿水平方向的匀强电场中，粒子通过电场中B点时，速率vB＝2v0，方向与电场的方向一致．则：
(1)小球沿竖直方向做什么运动？B点的竖直高度h为多大？
(2)A、B两点间电势差为多大？
答案解析
1.【答案】B
【解析】设粒子的速度方向、
位移方向向右为正．依题意知，粒子的速度方向时而为正，时而为负，最终打在A板上时位移为负，速度方向为负．分别作出t0＝0、、、时粒子运动的速度图象，如图所示，由于速度图线与时间轴所围面积表示粒子通过的位移，则由图象知，0＜t0＜与＜t0＜T时粒子在一个周期内的总位移大于零，＜t0＜时粒子在一个周期内的总位移小于零；t0＞T时情况类似．因粒子最终打在A板上，则要求粒子在每个周期内的总位移应小于零，对照各项可知B正确．
2.【答案】C
【解析】在匀强电场E中，带电粒子所受电场力为恒力．带电粒子受到与运动方向相反的恒定的电场力作用，产生与运动方向相反的恒定的加速度，因此，带电粒子－q在开始运动后，将沿电场线做匀减速直线运动
3.【答案】C
4.【答案】D
5.【答案】C
6.【答案】A
【解析】由题图可知匀强电场的方向是沿y轴负方向的，沿着电场线的方向电势是降低的，所以P点的电势高于O点的电势，O、P两点的电势差UOP为负值．根据电势差与场强的关系可得UOP＝－Ed＝－E·Rsinθ＝－10sinθ(V)，所以A正确
7.【答案】D
【解析】由于静电感应，Q将带上与P异号的电荷，故A错误；由图可知电场线由b到a，故a点的电势低于b点的电势，故B错误；b点电场线较为密集，故a点场强要小于b点场强，故检验电荷在a点所受电场力小于b点所受电场力，故C错误；由于Q接地，d点电势接近0，而c点电势肯定大于d点电势，故带正电的检验电荷在c点的电势能大于d点的电势能，故D正确
8.【答案】D
【解析】水平金属板间电场沿竖直方向，等势面为一组水平面。带电油滴处于静止状态，说明油滴受到的电场力方向竖直向上且Eq＝mg。B板右端向下移动一小段距离，两极板间电压不变，则两极板间的等势面右端同样向下弯曲。电场线与等势面垂直，同样产生弯曲，且电场强度减小。竖直方向上Eyq9.【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
10.【答案】A
【解析】由电容器的定义式C＝可得C＝，所以ΔQ＝C·ΔU＝2.5×10－5×1
C＝2.5×10－5C，A正确．若Q＝1
C，则U＝＝4×104V，B错误．当电容器的电压为450
V时，电容器的电荷量最多，Q′＝CU′＝2.5×10－5×450
C＝1.125×10－2C，C错误.450
V是电容器的额定电压，低于击穿电压，D错误
11.【答案】B
【解析】
沿匀强电场中的直线，电势应均匀变化，如右图所示，连接b、d两点，并将连线五等分，则每一等份的两端点电势差为4
V，各点电势如图所示，连接a点与bd上20
V的点，连线为一条等势线，根据匀强电场的等势线相互平行的规律，过c点作等势线的平行线，线上所有点电势应与c点电势相等，用几何关系证明得：该线过电势为8
V的点，故c点的电势为8
V.
12.【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
13.【答案】B
【解析】UAD＝φA－φD＝－40
V－(－10)
V＝－30
V.
所以WAD＝qUAD＝1.6×10－9×(－30)
J＝－4.8×10－8J
14.【答案】D
【解析】公式E＝，仅适用于匀强电场，所以A错；公式中的d是指a、b两点沿电场线方向的距离，即a、b两等势面之间的垂直距离．所以B、C均错，D对
15.【答案】A
【解析】仅将M板向下平移，两极板正对面积减小，由C＝可知电容减小，而电容器所带电荷量不变，由C＝可得，板间电压增大，静电计指针张角变大，A正确；仅将M板向右平移，板间距离减小，电容增大，而电容器所带电荷量不变，板间电压减小，静电计指针张角变小，B错误；仅在M、N之间插入云母板，相对介电常数增大，电容增大，而电容器所带电荷量不变，板间电压减小，静电计指针张角变小，C错误；仅在M、N之间插入金属板，相当于板间距离减小，电容增大，而电容器所带电荷量不变，板间电压减小，静电计指针张角变小，D错误
16.【答案】1.0
17.【答案】2
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】(1)3.5×1016m/s2　(2)2.28×10－2m
(3)3.6×10－16J
21.【答案】3×10－5J　增加　－3×10－5J
【解析】电荷克服静电力做功，即静电力做负功，有WAB＝－3×10－5J．由WAB＝EpA－EpB知，电势能变化了3×10－5J；由于静电力做负功，则电势能增加．
若EpB＝0，则由WAB＝EpA－EpB得EpA＝－3×10－5J.
22.【答案】1)匀减速直线运动　　(2)
【解析】(1)粒子在竖直方向做匀减速直线运动，则有
2gh＝v
所以h＝
(2)由A到B过程中，静电力做正功，重力做负功，使粒子的动能由mv变为2mv，则根据动能定理得
qUAB－mgh＝2mv－mv
解得UAB＝