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

2021-2022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
单元测试
一、单选题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）
如图所示的平面内有A、B、C、D、E五点，平面内存在匀强电场，电场方向与该平面平行，其中AC平行于DE，B点为AC的中点，，A点的电势，C点的电势，E点的电势，电子的电量为，下列说法正确的是
A.
B.
C.
电子在D点的电势能
D.
将电子从B点移到D点电场力做的功为
随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则
A.
电容器的电容增大，带电荷量增大
B.
电容器的电容减小，带电荷量减小
C.
稳定后电流表仍有示数，两极板电势差增大
D.
稳定后电流表示数为零，两极板电势差增大
一带正电的质点，电量，在静电场中由a点移到b点，在这个过程中，除电场力外，其他力做的功为，质点的动能增加了，则a、b两点间的电势差为
A.
B.
C.
D.
反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似。已知静电场的方向平行于x轴，其电势随x的分布如图所示。一质量，电荷量的带负电的粒子从点由静止开始，仅在电场力作用下在x轴上往返运动。则：
A.
x轴左侧电场强度和右侧电场强度的大小之比
B.
粒子在区间运动过程中的电势能先增加后减小
C.
该粒子运动过程中电势能变化量的最大值为
D.
该粒子运动的周期
如图所示，在地面上方的水平匀强电场中，一个质量为m、电荷量为的小球，系在一根长为L的绝缘细线一端，可以在竖直平面内绕O点做圆周运动，AB为圆周的水平直径，CD为竖直直径。已知重力加速度为g，电场强度，不计空气阻力，下列说法正确的是???
A.
若小球在竖直平面内绕O点恰好做完整圆周运动，则它运动过程中的最小速度
B.
若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则小球运动到D点时机械能最大
C.
若将小球在A点由静止开始释放，它将在ACBD圆弧上往复运动
D.
若剪断细线将小球在A点以大小为的速度竖直向上抛出，它将能够到达B点
二、多选题（本大题共3小题，每小题6分，共18分）
指纹传感器是在一块半导体基板上阵列了10万金属颗粒，每一颗粒充当电容器的一个极，当手指的指纹与传感器绝缘表面接触时，手指指纹构成电容器的另一个极。由于指纹深浅不同，对应的峪本义：山谷和嵴本义：山脊与半导体基板上的金属颗粒间形成一个个电容值不同的电容器。若金属颗粒与手指指纹间组成的每个电容电压保持不变，则
指纹的嵴处与半导体上对应的金属颗粒距离近时，电容小
B.
指纹的嵴处与半导体上对应的金属颗粒距离远时，电容小
C.
在手指挤压绝缘表面时，电容器电极间的距离减小，金属颗粒电极电量增大
D.
在手指挤压绝缘表面时，电容器电极间的距离减小，金属颗粒电极电量减小
如图甲所示是某工厂烟囱静电除尘机原理图，放电极和集尘极加上高压电场，使尘埃带上静电电荷性质未知，尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，达到除尘目的，图乙是俯视图，图中实线为电场线。不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量变化，则
进入除尘区前应使尘埃带上负电荷
B.
图中A点电势高于B点电势
C.
图中A点电场强度大于B点电场强度
D.
尘埃在迁移过程中电势能增加
如图所示，在竖直平面内有A、B、C、D、E、F六个点均匀分布在半径为的圆周上，直径AD水平，空间有一电场方向与圆平面平行的匀强电场。已知、、，重力加速度，下列判断正确的是
A.
电场强度的方向由C指向A
B.
将一负电荷从B点经C、D移到E点，电势能先增大后减小
C.一电荷量为C、重力不计的粒子以的动能从B点抛出，调整抛出的方向，可到达圆周上的任何位置
D.
一电荷量为C、质量为的小球以的动能从B点沿某一方向抛出，到达E点的动能为
三、实验题（本大题共2小题，共14分）
（6分）如图所示的实验装置，可以通过改变两极板的正对面积S，改变两极板间的距离d，在两极板间插入电介质等方法研究影响平行板电容器电容大小的因素．
若把M板向左平移一小段距离后，可观察到静电计指针偏转角?
?
?
?
?
?
?
?
?
??选填“变大”、“变小”或“不变”，极板间的电场强度?
?
?
?
?
?
?
?
?
??选填“变大”、“变小”或“不变”．
下面说法正确的有?
?
?
?
?
?
?
?
?
??．
A.实验研究的方法是控制变量法
B.通过实验可以得出平行板电容器的电容与极板的正对面积S成正比，与两极板间的距离d成反比的结论
C.实验中极板上的电荷量几乎不变，根据电容器电容的定义式可判定电容的变化
D.潮湿的环境不会影响实验的结果
（8分）如图是示波管的原理图．它由电子枪、偏转电极和、荧光屏组成，管内抽成真空．给电子枪通电后，如果在偏转电极和上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O点．
带电粒子在________区域是加速的，在________区域是偏转的．
若，，则粒子向________板偏移，若，，则粒子打在荧光屏上________点，若，，则粒子向________板偏移．
四、计算题（本大题共3小题，共38分）
（8分）有一带电荷量的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服静电力做功，从B点移到C点时，静电力做功。求：
、BC、CA间电势差各为多少？
如果B点电势为零，则A点的电势为多少？电荷在A点的电势能为多少？
（12分）如图甲所示，两水平金属板间电场强度的变化规律如图乙所示．时刻，质量为m的带电微粒以初速度沿中线射入两板间，时间内微粒匀速运动，T时刻微粒从金属板的右边飞出．微粒运动过程中末与金属板接触．重力加速度的大小为g，求：
微粒飞出极板时速度的大小；
整个过程中微粒重力势能变化量；
整个过程中电势能变化量．
（18分）在如下图甲所示的平面直角坐标系内，有三个不同的静电场。第一象限内有由位于原点O，电荷量为Q的点电荷产生的电场仅分布在第一象限内；第二象限内有沿x轴正方向的匀强电场；第四象限内有电场强度按图乙所示规律变化、方向平行x轴的电场，电场以沿x轴正方向为正方向，变化周期。一质量为m、电荷量为的离子重力不计从点由静止释放，进入第一象限后恰能绕O点做圆周运动。以离子经过x轴时为计时起点，已知静电力常量为k，求：
离子刚进入第四象限时的速度大小及第二象限匀强电场的电场强度大小。
当时，离子的速度大小。
当时，离子的坐标。
参考答案及详解
B
解析：A.
A点的电势，C点的电势，则；故A错误；
B.，则；故B正确；
C.电子在D点的电势能；故C错误；
D.将电子从B点移到D点电场力做的功为；故D错误。
故选B。??
A
解析：因电容器与电源相连时，则电容器的电压U不变；
当F向下压膜片电极时，板间距离减小，由电容的决定式得到，电容器的电容将增大，
又根据电容的定义式，由于电容器两极的电压U不变，知电量Q将增大，即电容器充电，当充电完毕后，电路中没有电流，电流计的指针回到零刻度，故A正确、BCD错误。
故选：A。
B
解析：根据动能定理得：
得：，故B正确，ACD错误；
故选B。??
4.D
解析：
A、根据图示图象，由可知，
左侧电场强度大小为：
右侧电场强度大小为：
所以x轴左侧电场强度和右侧电场强度的大小之比：：2，故A错误；
B、沿电场方向电势逐渐降低，由图示图象可知，在y轴左侧电场沿x负方向，在y轴右侧电场沿x正方向，粒子在y轴左侧所受电场力向右，在y轴右侧所受电场力向左，粒子在区间运动过程中，电场力先做正功后做负功，粒子的电势能先减小后增大，故B错误；
C、该粒子运动过程中电势能变化量的最大值为，故C错误；
D、设粒子在原点左右两侧运动的时间分别为、，在原点时的速度为，
由运动学公式有：
同理可知：
由能量守恒定律得：
周期：
代入数据解得：，故D正确。
故选D。
5.D
解析：A.由于电场强度，故，物体的加速度大小为，故若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则它运动的最小速度为v，则有：，解得，，故A错误；
B.除重力和弹力外其它力做功等于机械能的增加值，若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则小球运动到B点时，电场力做功最多，故到B点时的机械能最大，故B错误；
C.小球受合力方向与电场方向夹角斜向下，故若将小球在A点由静止开始释放，它将要沿合力方向做匀加速直线运动，故C错误；
D.若将小球在A点以大小为的速度竖直向上抛出，小球将不会沿圆周运动，因此小球在竖直方向做竖直上拋，水平方向做匀加速；因，故水平加速度与竖直加速度大小均为g，当竖直方向上的位移为零时，时间，则水平位移，则说明小球刚好运动到B点，故D正确。
故选D。??
6.BC
解析：A.指纹的嵴处与半导体基板上对应的金属颗粒距离近时，根据电容的决定式得知，电容大，故A错误；
B.指纹的峪处与半导体基板上对应的金属颗粒距离远时，根据电容的决定式得知，电容小，故B正确；
在手指挤压绝缘表面时，手指与对应的金属颗粒距离靠近，电容增大，而电压一定，则由可知，各金属颗粒电极电量增大，故C正确，D错误。
故选BC。??
7.AB
解析：
A、尘埃逆着电场线向集尘极移动说明电场力与电场方向相反，可知粒子带负电，故A正确；
B、沿电场方向电势降低，实验图中A点电势高于B点电势，故B正确；
C、由图可知，B点电场线比A点密集，因此B点的场强大于A点场强，故C错误；
D、电场力做正功，电势能减小，故D错误。
故选：AB。
8.AD
解析A.由于圆周处于匀强电场中，线段BC和线段AO平行且相等，因此可知：?V，因此，OB所在直线即为等势线，电场线与等势线垂直，并且沿着电场线的方向电势降低，可判断电场强度的方向是由C指向A，且有：，故A正确；
??
B.将一负电荷从B点经C、D移到E点，由电场力做功可知：电场力先做正功后做负功，故电势能先减小后增大，故B错误；
C.将一正电荷C、重力不计的粒子以的动能从B点抛出，调整抛出的方向，要想到达圆周上的任何位置，至少要到达电势最高点，而圆周上电势最高点的电势为4V，故需要电场力做功，而粒子的动能只有，故到达圆周上电势最高的点时动能为零，这是不可能的，故C错误；
D.由动能定理：，代入数据可得：，故D正确。
故选AD。??
9.
变大；不变；?
解析：若把M板向左平移一小段距离后，电荷量Q不变，两极板的正对面积S也不变，增大两板间距离d，由电容的决定式可知，电容变小；电荷量Q一定，由电容的定义式分析可知，板间电压变大，则静电计指针偏角增大。由知，极板间的电场强度不变。
实验中，通过分别改变电容器的结构，可以探究出影响平行板电容器电容的因素，这种实验方法是控制变量法；故A正确；
B.当平行板电容器的两极板间充满同一种介质时，通过定量的分析计算结论才成立；故B错误；
C.实验中极板上的电荷量几乎不变，根据电容器电容的定义式可判定电容的变化；故C正确；
D.潮湿的环境会影响实验的结果；故D错误；
故选AC。
故答案为：变大；不变；。
??
；II；；O；?
X
解析：根据示波器原理Ⅰ区是加速电场区，Ⅱ区是偏转区。
在偏转电极加电压，且，y比电势高，电子向高电势运动，故粒子向Y板偏移；
只在偏转电极上加电压，且，x比电势高，电子向高电势运动，故粒子向X板偏移；
若两个偏转电极都不加电压，即，，则粒子打在荧光屏上O点。
故答案为：；II；；O；X。
??
11.解：根据
则，即
，即
；
若，则
电荷在A点的电势能为?J。
答：、BC、CA间电势差各为、、；
如果B点电势为零，则A点的电势为，电荷在A点的电势能为?J。
12.解：由时间内微粒匀速运动，则有：。
内微粒只受到质量的作用，做平抛运动，
竖直方向下降的位移
在时间内微粒的加速度，方向竖直向上，
微粒在竖直方向上做匀减速运动，
微粒在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向上选取向下为正方向，则：微粒的末速度：
在时刻微粒在竖直方向的分速度：
在时间内，微粒竖直方向上的位移：
则微粒在时间内在竖直方向的位移：2
则微粒重力势能减少：代入数据，联立得：
整个过程中电场力做功为零，电势能的变化量为零。
13解：设离子刚进入第四象限的速度为，在第一象限内离子做匀速圆周运动，有，解得；
在第二象限内，由动能定理得，解得；
离子进入第四象限后做类平抛运动，在时，沿x轴方向上有
此时，离子的速度；
离子在第四象限中运动时，沿y轴负方向做匀速直线运动，沿x轴正方向离子在前半个周期做匀加速运动，后半个周期做匀减速运动，直到速度减为0，轨迹如图所示。
每半个周期离子沿x轴正方向前进的距离
时，离子到y轴的距离
??
每半个周期离子沿y轴负方向运动的距离
时，离子到x轴的距离?
故当时离子的坐标为?
?。
第2页，共2页
第1页，共1页