第十章静电场中的能量单元测试卷-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word含答案）

第十章静电场中的能量单元测试卷
一、单选题
1．下列物理量属于矢量的是（　　）
A．速率 B．重力势能 C．电势 D．电场强度
2．如图所示为电场中的三条电场线，A、B、C是其中一条电场线上的三个点．现用EA、EB、EC表示这三点的电场强度，φA、φB、φC表示这三点的电势，则必有：
A．EA＞EB＞EC B．φA＞φB＞φC
C．EA＝EB＝EC D．φA＝φB＝φC
3．某一孤立带电体电场线分布如图所示，b、c为某一圆周上的两点，则下列说法正确的是（　　）
A．b点的电场强度大于c点的电场强度
B．圆周上每点的电势一定相同
C．正电荷在a点的电势能大于在b点的电势能
D．该带电体左端的电势高于右端
4．通常测量电势比测量电场强度容易，所以常用等势面研究电场，先测绘出等势面的形状和分布，再根据电场线与等势面互相垂直的关系，绘出电场线的分布，于是就知道了电场的情况。如图所示是一个正点电荷的等势面和电场线分布图，A、B是其中的两个点，根据电场线的分布情况可知（　　）
A．A、B两点电场强度的大小相等
B．A、B两点电场强度的方向相同
C．A、B两点电势高低相等
D．A点电势低于B点电势
5．下列说法正确的是（　　）
A．最早发现电荷间相互作用规律的科学家是牛顿
B．公式false是用比值定义的方法定义电场强度的
C．“这车什么时候开？”中的“什么时候”指的是时刻
D．两物体接触面间的静摩擦力大小与彼此间的弹力大小成正比
6．某电场在x轴上各点的场强方向沿x轴方向，规定场强沿x轴正方向为正，若场强E随位移坐标x变化规律如图，x1点与x3点的纵坐标相同，图线关于O点对称，则（　　）
A．O点的电势最高
B．-x2点的电势最高
C．若电子从-x2点运动到x2点，则此过程中电场力对电子做的总功为零
D．若电子从x1点运动到x3点，则此过程中电场力对电子做的总功为零
7．传感器在各种领域中有着广泛应用，是自动控制设备中不可缺少的元件．如下图所示为几种电容式传感器，其中通过改变电容器两极间距离而引起电容变化的是（ ）
A．B．
C．D．
8．如图所示，平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，给电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是（ ）
A．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大
B．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变
C．断开S，将A板向B板靠近，则θ增大
D．断开S，将A板向B板靠近，则θ减小
9．利用图示装置探究决定电容大小的因素，实验中静电计的指针已有一个偏角，则下列判断正确的是（　　）
A．向左平移手柄，指针偏角增大 B．向右平移手柄，指针偏角不变
C．竖直向上移动手柄，指针偏角减小 D．将一块有机玻璃插到两板间，指针偏角不变
10．如图为一匀强电场，某带电粒子从A点运动到B点，在这一运动过程中克服重力做的功为2.0J，电场力做的功为1.5J，则下列说法正确的是（　　）
A．粒子带负电
B．粒子在A点的电势能比在B点少1.5J
C．粒子在A点的动能比在B点少0.5J
D．粒子在A点的机械能比在B点少1.5J
11．下图是示波管的原理图。它由电子枪、偏转电极（XX?和YY?）、荧光屏组成。管内抽成真空，给电子枪通电后，如果在偏转电极XX?和YY?上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O点，在那里产生一个亮斑。下列说法不正确的是（　　）
A．要想让亮斑沿OY向上移动，需在偏转电极YY?上加电压，且Y?比Y电势高
B．要想让亮斑移到荧光屏的左下方，需在偏转电极XX?、YY?上加电压，且X比X?电势低、Y比Y?电势低
C．要想在荧光屏上出现一条竖直亮线，需在偏转电极YY?上加特定的周期性变化的电压
D．要想在荧光屏上出现一条正弦曲线，需在偏转电极XX?上加适当频率的扫描电压、在偏转电极YY?上加按正弦规律变化的电压
12．如图所示，两平行板间存在竖直向下的电场，电场强度大小为20N/C，平行板的长度为4m，两板间的距离为3m，一质量为1g，带电量为falseC的带电小球从上板边缘以10m/s的初速度垂直电场方向进入，若小球可视为质点，则（　　）

A．小球的加速度为10m/s2
B．小球在两板间运动的时间为false
C．小球飞出两板间时，下降的高度为1.6m
D．小球飞出两板间时，竖直方向的速度为4m/s
13．如图所示，质量为m，电荷量为+q的带电小球A用长为L的绝缘细线悬挂于O点。电荷量为false的带电小球B固定于O点正下方绝缘柱上，O点与小球B的间距为1.6L。小球A从细线与竖直方向夹角为false处由静止释放，经过O点正下方时细线拉力为false。已知false，静电力常量为k，两小球均能看成点电荷，false，false。则（　　）
A．小球A在刚释放瞬间细线拉力大小为0.8mg
B．小球A在摆动中，由重力、拉力和静电力的合力提供回复力
C．小球A经过最低点时的加速度大小为g
D．小球A从释放到运动至最低点，电势能增加0.3mgL
14．如图所示，A、B两导体板平行放置，在t=0时将电子从A板附近由静止释放（电子的重力忽略不计）。为使电子有可能在板间做往复运动，在A、B两板间应加的电压是（　　）
A． B．
C． D．
二、多选题
15．图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定（ ）
A．M点的电势大于N点的电势
B．M点的电势小于N点的电势
C．粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力
D．粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力
16．如图所示，平行线代表电场线，但未标明方向，一个带正电、电量为10－6 C的微粒在电场中仅受电场力作用，当它从A点运动到B点时动能减少了10－5 J，已知A点的电势为－10 V，则以下判断正确的是
A．微粒的运动轨迹如图中的虚线1所示；
B．微粒的运动轨迹如图中的虚线2所示；
C．B点电势为零；
D．B点电势为－20 V
三、解答题
17．电场中某区域的电场线分布如图所示，已知A点的电场强度false， B点的电场强度false．将电荷量false的可视为点电荷的带电粒子静置在电场中的A点后静止释放，该粒子沿直线AB运动到B点时其动能增加了false，已知false，不计粒子受到的重力.
（1）求该粒子在A点所受电场力的大小F
（2）A、B两点间的电势差false
18．如图所示，在匀强电场中有abc三点，ab相距4cm，bc相距10cm，将一个带电荷量为2×10-8C 的电荷从a点移到b点时，电场力做功为4×10-6 J．将此电荷从b点移到c点时电场力做功为多少？，a、c间电势差为多少？
19．如图所示，false、false、false、false为一匀强电场中的四个点。将false的正电荷从false点移到false点，静电力做功false；将该电荷从false点移到false点，电势能增加了false。设false点电势为0，求：
（1）false、false两点间的电势差false，false、false两点间的电势差false；
（2）C点的电势false。
20．如图所示，在竖直平面内有一足够长的绝缘轨道false，false水平放置，false竖直放置，轨道false、false粗糙，false是绝缘光滑的四分之一圆弧形轨道，圆弧的圆心为O，半径false，轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度的大小false。现有质量false，电荷量false的带电体（可视为质点），从A点由静止开始运动，已知false距离1m，带电体与轨道false，false间的动摩擦因数均为0.5，假定带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。（取g=10m/s2）求：
（1）求带电体首次运动到圆弧轨道C点时对轨道的压力；
（2）带电体最终停在何处；
（3）如果电场强度的大小可在0到false范围内调节，当E取不同值时，求带电体全程摩擦产生的热量。
参考答案
1．D
【详解】
A．速率有大小无方向，是标量，所以A错误；
B．重力势能有大小无方向，是标量，所以B错误；
C．电势有大小无方向，是标量，所以C错误；
D．电场强度有大小有方向（满足矢量运算法则），是矢量，所以D正确。
故选D。
2．B
【解析】
根据电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线越密电场强度越大，所以EC＞EB＞EA，故AC错误；顺着电场线方向，电势必定降低，可知φA＞φB＞φC，故B正确，D错误．所以B正确，ACD错误．
3．C
【详解】
A．依据电场线越疏，电场强度越弱，而电场线越密的，则电场强度越强，由图可知，则a点的电场强度比b点的大，故A错误；
B．该带电体外表面为等势体，但是电场强度分布情况不同，所以该圆周上每点电势并不相等，选项B错误；
C．顺着电场线方向电势逐渐降低，a点电势大于b点电势，正电荷在电势越高的地方电势能越大，选项C正确；
D．该带电体外表面为等势体，故外表面电势处处相等，选项D错误。
故选C。
4．D
【详解】
AB．电场线密的地方电场强度大，电场线某点的切线方向代表该点的电场方向，沿电场方向电势是降落的，所以A点电场强度比B点电场强度弱且方向不相同，故AB错误；
CD．沿电场线方向电势降低，A点电势低于B点电势。故C错误D正确。
故选D。
5．C
【详解】
A．最早发现电荷间相互作用规律的科学家是库仑，选项A错误；
B．公式false是用比值定义的方法定义电场强度的，选项B错误；
C．“这车什么时候开？”中的“什么时候”指的是时刻，选项C正确；
D．滑动摩擦力与接触面间的弹力成正比，最大静摩擦力与弹力有关，静摩擦力与弹力无关，选项D错误。
故选C。
6．C
【详解】
A． 规定场强沿x轴正方向为正，依据场强E随位移坐标x变化规律如题目中图所示，电场强度方向如下图所示：
根据顺着电场线电势降低，则O电势最低，故A错误；
B． 由上分析，可知，电势从高到低，即为x3、x2、x1，由于-x2点与x2点电势相等，那么-x2点的电势不是最高，故B错误；
C． 若电子从-x2点运动到x2点，越过横轴，图象与横轴所围成的面积之差为零，则它们的电势差为零，则此过程中电场力对电子做的总功为零，故C正确；
D． 若电子从x1点运动到x3点，图象与横轴所围成的面积不为零，它们的电势差不为零，则此过程中电场力对电子做的总功也不为零，故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．该图是可变电容器，通过改变电介质，来改变电容器的电容，故A错误；
B．该图，电容器的一个极板时金属芯线，另一个极板是导电液，故是通过改变电容器两极间正对面积而引起电容变化的，故B错误；
C．该图是通过改变极板间的距离，改变电容器的电容，故C正确．
D．该图，电容器为可变电容器，通过转动动片改变正对面积，改变电容器的电容，故D错误；
故选C 。
8．A
【详解】
若保持S闭合，则电容器两极板之间的电压保持不变，因此根据false 可知，当将A板向B板靠近时，电场强度增大，则电场力增大，θ将增大，故A正确；B错误；若断开S，电容器带电量保持不变，由false和false 以及false，可得：false，由于Q、S不变，只是d变化，所以电场强度不变，故电场力不变，则θ不变， 故CD错误；故选A．
【点睛】
对于电容器的讨论注意电容器的两种状态，同时熟练掌握公式：false、false、false之间的推导，尤其是在电容器电量保持不变时，要正确根据这三个公式推导电场强度的表达式，从而正确判断电场强度的变化．
9．A
【详解】
A．根据电容的决定式
false
可知向左平移手柄，极板间距增大，电容减小，根据电容的定义式
false
可知由于正极板电荷量不变，所以极板电压U增大，则验电器指针偏角增大，故A正确；
B．根据电容的决定式
false
可知向右平移手柄，极板间距减小，电容增大，根据电容的定义式
false
可知由于正极板电荷量不变，所以极板电压U减小，则验电器指针偏角减小，故B错误；
C．根据电容的决定式
false
可知竖直向上移动手柄，极板正对面积减小，电容减小，根据电容的定义式
false
可知由于正极板电荷量不变，所以极板电压U增大，则验电器指针偏角增大，故C错误；
D．根据电容的决定式
false
可知将一块有机玻璃插到两板间，则电容增大，根据电容的定义式
false
可知由于正极板电荷量不变，所以极板电压U减小，则验电器指针偏角减小，故D错误。
故选A。
10．D
【详解】
A. 根据粒子的运动轨迹，可知粒子带正电，故A错误；
B. 从A点运动到B点电场力做正功，电势能减少，则粒子在A点的电势能比在B点多1.5J，故B错误；
C. 从A点运动到B点，克服重力做的功为2.0J，电场力做的功为1.5J，则在A点的动能比在B点多0.5J，故C错误；
D. 从A点运动到B点，场力做的功为1.5J，由能量的转化与守恒定律可知，机械能的增加量等于电场力做功的多少，所以机械能增加了1.5J，即粒子在A点的机械能比在B点少1.5J，故D正确。
故选D。
11．A
【详解】
A．要想让亮斑沿OY向上移动，需在偏转电极YY?上加电压，要使电子受向上的电场力，则要使Y比Y?电势高，选项A错误，符合题意；
B．要想让亮斑移到荧光屏的左下方，即使电子受到OX′以及OY′方向的电场力，需在偏转电极XX?、YY?上加电压，且X比X?电势低、Y比Y?电势低，选项B正确，不符合题意；
C．要想在荧光屏上出现一条竖直亮线，需在偏转电极YY?上加特定的周期性变化的电压，选项C正确，不符合题意；
D．要想在荧光屏上出现一条正弦曲线，需在偏转电极XX?上加适当频率的扫描电压、在偏转电极YY?上加按正弦规律变化的电压，选项D正确，不符合题意。
故选A。
12．C
【详解】
A．小球的加速度为
false
选项A错误；
B．小球在两板间运动时水平方向做匀速运动，则运动的时间为
false
选项B错误；
C．小球飞出两板间时，下降的高度为
false
选项C正确；
D．小球飞出两板间时，竖直方向的速度为
false
选项D错误。
故选C。
13．C
【详解】
A．小球A所受重力沿绳分力为
false
小球A受到重力、AB间的库伦引力、绳的拉力作用，在刚释放瞬间，速度为零，沿绳方向平衡，故细线拉力等于重力的分力与库仑力的分力之和，不等于0.8mg，A错误；
B．小球A在摆动中受重力、拉力和静电力的作用，沿切线方向的分力之和作为回复力，B错误；
C．小球A经过最低点时，沿切线方向的合力为零，沿半径方向，由牛顿第二定律可得
false
解得在最低点的加速度大小为
a=g
C正确；
D．设到达最低点的速度为v，满足
false
解得
false
小球A从释放到运动至最低点的过程，由能量守恒可得
false
解得
false
即电势能减少0.3mgL，D错误。
故选C。
14．B
【详解】
A．加A图电压，电子从A板开始向B板做匀加速直线运动。故A错误；
B．加B图所示电压电子先匀加速直线运动false时间，后做匀减速直线运动false时间，至速度为0，再反向匀加速直线运动false时间，再匀减速直线运动false时间，至速度为0，只要在半个周期没到达B板，就做往复运动，故B正确；
C．加C图电压，电子一直向前运动；故C错误；
D．加D图电压，可以知道电子在一个周期内速度的方向不变，一直向前运动。故D错误。
故选B。
15．AD
【详解】
试题分析：根据顺着电场线方向电势降低可知，M点的电势高于N点的电势，故A正确，B错误；根据电场线的疏密来判定电场强度的强弱，M点的电场力小于N点，故D正确，C错误．
考点：电势；电场强度
【名师点睛】本题是电场中轨迹问题，关键要根据轨迹的弯曲方向判断出粒子所受的电场力方向，再抓住电场线的物理意义判断场强、电势等的大小．
16．AC
【详解】
AB．由题，带正电的微粒仅受电场力的作用，从A点运动到B点时动能减少了10-5J，说明电场力做负功，则知电场力方向水平向左，根据曲线运动的合力指向轨迹的内侧，故微粒的运动轨迹是如图虚线1所示．故A正确，B错误．
CD．根据动能定理得：qUAB=△Ek，得
false
又UAB=φA-φB，φA=-10V，则φB=0．故C正确，D错误．
17．（1）false（2）false
【详解】
（1）由电场力公式知false；
（2）因为粒子的动能增加了false，所以AB间的电势能减小了false，即false，故A、B两点间的电势差为：
false．
18．false 450V
【详解】
由题,电荷从a点移到b点时,电场力做功：
false
电荷从b点移到c点时电场力做功：
false
解得：
false
a、c间电势差
false
19．（1）4V，-16V；（2）12V
【详解】
（1）因为将false的正电荷从false点移到false点，静电力做功false，根据电势差与功的关系可得
false
又因为将该电荷从false点移到false点，电势能增加了false，由电势差与电势能的关系可得
false
（2）根据电势与电势差的关系可得
false
代入数据可得
false
20．（1）20N；（2）最终停在离C点上方1m处；（3）①当false时，false；②当false时，false；③当false时，false；④当false，false
【详解】
（1）从A点运动到C点，由动能定理有
false
解得
false
C点时，由牛顿第二定律
false
得
false
根据牛顿第三定律得对轨道的压力为20N，水平方向向左；
（2）设CD向上运动到最高点速度为0时，上移的位移为x，对全过程列动能定理有
false
得
false
因为
false
所以物块不会滑下，最终停在离C点上方1m处；
（3）①当false时
false
②当false时，最终在BC轨道上，往复运动，且到C点速度为零有
false
得
false
③当false时，最终在BC轨道上，往复运动，且在B点速度为零
false
得
false
④当false时，物体不会动
false