(新教材)高中物理人教版必修靜電場(chǎng)中的能量測(cè)沖刺word版含解析

章末檢測(cè)試卷(二)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題，每小題4分，共32分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1．下面是某同學(xué)對(duì)電場(chǎng)中的一些概念及公式的理解，其中正確的是()A．由E＝eq\f(F,q)知，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與試探電荷所帶的電荷量成反比B．由C＝eq\f(Q,U)知，電容器的電容與其所帶電荷量成正比，與兩極板間的電壓成反比C．由E＝keq\f(Q,r2)知，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與場(chǎng)源電荷所帶的電荷量無(wú)關(guān)D．由UAB＝eq\f(WAB,q)知，帶電荷量為1C的正電荷，從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)克服電場(chǎng)力做功為1J，則A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為－1V答案D解析電場(chǎng)強(qiáng)度E與F、q無(wú)關(guān)，由電場(chǎng)本身決定，A錯(cuò)誤；電容C與Q、U無(wú)關(guān)，由電容器本身決定，B錯(cuò)誤；E＝keq\f(Q,r2)是決定式，C錯(cuò)誤；由UAB＝eq\f(WAB,q)可知，D正確．2．(2019·天津二中期末)兩點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖1所示．若圖中A、B兩點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為EA、EB，電勢(shì)分別為φA、φB，則()圖1A．EA＜EB，φA＞φBB．EA＜EB，φA＜φBC．EA＞EB，φA＞φBD．EA＞EB，φA＜φB答案C解析根據(jù)電場(chǎng)線密集的地方場(chǎng)強(qiáng)大得出EA＞EB，再由等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直，沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低得出φA＞φB，選項(xiàng)C正確．3.(2019·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)期末)如圖2所示，虛線a、b、c代表電場(chǎng)中的三條電場(chǎng)線，實(shí)線為一帶負(fù)電的粒子僅在電場(chǎng)力作用下通過(guò)該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，P、R、Q是這條軌跡上的三點(diǎn)，由此可知()圖2A．帶電粒子在P點(diǎn)時(shí)的速度大于在Q點(diǎn)時(shí)的速度B．帶電粒子在P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能比在Q點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能大C．帶電粒子在R點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與電勢(shì)能之和比在Q點(diǎn)時(shí)的小，比在P點(diǎn)時(shí)的大D．帶電粒子在R點(diǎn)的加速度小于在Q點(diǎn)的加速度答案A解析根據(jù)牛頓第二定律可得qE＝ma，又根據(jù)電場(chǎng)線的疏密程度可知Q、R兩點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系為ER>EQ，則帶電粒子在R、Q兩點(diǎn)處的加速度大小關(guān)系為aR>aQ，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；由于帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受電場(chǎng)力作用，只有動(dòng)能與電勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化，則帶電粒子的動(dòng)能與電勢(shì)能之和保持不變，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡與速度、合外力的關(guān)系可知，帶電粒子所受電場(chǎng)力的方向向右，假設(shè)粒子從Q向P運(yùn)動(dòng)，則電場(chǎng)力做正功，所以電勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，速度增大，假設(shè)粒子從P向Q運(yùn)動(dòng)，則電場(chǎng)力做負(fù)功，所以電勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，速度減小，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤．4．(2019·武漢四中期中)如圖3所示是一個(gè)由電池、電阻R與平行板電容器組成的電路．在增大電容器兩極板間距離的過(guò)程中()圖3A．電阻R中沒(méi)有電流B．電容器的電容在變大C．電阻R中有從a流向b的電流D．電阻R中有從b流向a的電流答案C解析在增大電容器兩極板間距離的過(guò)程中，電容C減小，電壓U不變，則電荷量Q＝CU減小，電容器放電，由于電容器上極板帶正電，則電阻R中有從a流向b的電流，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．5．(2019·廣西南寧三中高二上月考)一帶電粒子在電場(chǎng)中僅在電場(chǎng)力作用下，從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，速度大小隨時(shí)間變化的圖像如圖4所示，tA、tB分別是帶電粒子在A、B兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，則下列說(shuō)法中正確的有()圖4A．A處的場(chǎng)強(qiáng)一定大于B處的場(chǎng)強(qiáng)B．A處的電勢(shì)一定高于B處的電勢(shì)C．帶電粒子在A處的電勢(shì)能一定小于在B處的電勢(shì)能D．帶電粒子從A到B的過(guò)程中，所受電場(chǎng)力一定做正功答案D解析根據(jù)v－t圖像的斜率表示加速度可知，從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中帶電粒子的加速度增大，則其所受的電場(chǎng)力增大，則電場(chǎng)強(qiáng)度E增大，A處的場(chǎng)強(qiáng)一定小于B處的場(chǎng)強(qiáng)，故A錯(cuò)誤；從A到B的過(guò)程中，帶電粒子的速度增大，動(dòng)能增大，由能量守恒定律知其電勢(shì)能減小，電場(chǎng)力做正功，故C錯(cuò)誤，D正確；由于粒子電性未知，無(wú)法判斷A、B兩點(diǎn)電勢(shì)高低，故B錯(cuò)誤．6．如圖5，平行板電容器兩極板的間距為d，極板與水平面成45°角，上極板帶正電．一電荷量為q(q＞0)的粒子在電容器中靠近下極板處，以初動(dòng)能Ek0豎直向上射出．不計(jì)重力，極板尺寸足夠大．若粒子能打到上極板，則兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的最大值為()圖5\f(Ek0,4qd) \f(Ek0,2qd)\f(\r(2)Ek0,2qd) \f(\r(2)Ek0,qd)答案B解析當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度最大時(shí)，粒子打到上極板的情況為粒子到達(dá)上極板處時(shí)速度恰好與上極板平行，將粒子的初速度v0分解為垂直極板方向的vy和平行極板方向的vx，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vy2＝2eq\f(qE,m)d，vy＝v0cos45°，又Ek0＝eq\f(1,2)mv02，聯(lián)立解得E＝eq\f(Ek0,2qd)，故選項(xiàng)B正確．7．在勻強(qiáng)電場(chǎng)中平行電場(chǎng)方向建立一直角坐標(biāo)系，如圖6所示．從坐標(biāo)原點(diǎn)沿＋y軸前進(jìn)m到A點(diǎn)，電勢(shì)降低了10eq\r(2)V，從坐標(biāo)原點(diǎn)沿＋x軸前進(jìn)m到B點(diǎn)，電勢(shì)升高了10eq\r(2)V，則勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向?yàn)?)圖6A．50V/m，方向B→AB．50V/m，方向A→BC．100V/m，方向B→AD．100V/m，方向垂直AB斜向下答案CV/m＝100V/m，選項(xiàng)C正確．8．如圖7所示，矩形區(qū)域ABCD內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩個(gè)帶正電粒子a和b以相同的水平速度射入電場(chǎng)，粒子a由頂點(diǎn)A射入，從BC的中點(diǎn)P射出，粒子b由AB的中點(diǎn)O射入，從頂點(diǎn)C射出．若不計(jì)重力，則()圖7A．a(chǎn)和b在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為1∶2B．a(chǎn)和b在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為2∶1C．a(chǎn)和b的比荷之比為1∶4D．a(chǎn)和b的比荷之比為4∶1答案A解析a、b兩個(gè)粒子在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，a、b兩粒子的水平位移之比為1∶2，根據(jù)x＝v0t可知運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為1∶2.粒子在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)y＝eq\f(1,2)at2，兩粒子在豎直方向的位移之比為2∶1，則a、b兩粒子的加速度之比為8∶1，根據(jù)牛頓第二定律知加速度a＝eq\f(qE,m)，加速度之比等于兩粒子的比荷之比，則a、b兩粒子的比荷之比為8∶1，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)9.如圖8所示，電路中A、B為兩塊豎直放置的金屬板，C是一只靜電計(jì)，合上開(kāi)關(guān)S后，靜電計(jì)指針張開(kāi)一定角度，下述做法可使靜電計(jì)指針張角增大的是()圖8A．使A、B兩板靠近一些B．使A、B兩板正對(duì)面積減小一些C．?dāng)嚅_(kāi)S后，使B板向右平移一些D．?dāng)嚅_(kāi)S后，使A、B正對(duì)面積減小一些答案CD解析靜電計(jì)顯示的是A、B兩極板間的電壓，指針張角越大，表示兩板間的電壓越高．當(dāng)合上S后，A、B兩板與電源兩極相連，板間電壓等于電源電壓，電源電壓不變，靜電計(jì)指針張角不變；當(dāng)斷開(kāi)S后，板間距離增大，正對(duì)面積減小，都將使A、B兩板間的電容變小，而電容器所帶的電荷量不變，由C＝eq\f(Q,U)可知，板間電壓U增大，靜電計(jì)指針張角增大．10．(2018·山西現(xiàn)代雙語(yǔ)學(xué)校期末)在真空中A、B兩點(diǎn)分別放置等量異種點(diǎn)電荷，在電場(chǎng)中通過(guò)A、B兩點(diǎn)的豎直平面內(nèi)對(duì)稱位置取一個(gè)矩形路徑abcd，且ad到A的距離等于bc到B的距離，如圖9所示，現(xiàn)將一電子沿abcd移動(dòng)一周，則下列判斷正確的是()圖9A．由a→b，電場(chǎng)力做正功，電子的電勢(shì)能減小B．由b→c，電場(chǎng)對(duì)電子先做負(fù)功，后做正功，總功為零C．由c→d，電子的電勢(shì)能一直增加D．由d→a，電子的電勢(shì)能先減小后增大，電勢(shì)能總增加量為零答案BD解析由a→b，電勢(shì)降低，電場(chǎng)力做負(fù)功，電子的電勢(shì)能增加，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；如圖，畫出過(guò)b、c的等勢(shì)線，由b→c，電勢(shì)先降低后升高，則電場(chǎng)力對(duì)電子先做負(fù)功，后做正功，又b、c兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，電場(chǎng)力做的總功為零，故選項(xiàng)B正確；由c→d，電勢(shì)升高，電場(chǎng)力做正功，電子的電勢(shì)能減小，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由d→a，電勢(shì)先升高后降低，電場(chǎng)力對(duì)電子先做正功，后做負(fù)功，電子的電勢(shì)能先減小后增大，又d、a兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，電勢(shì)能總增加量為零，故選項(xiàng)D正確．11．(2018·蘭州一中期末)如圖10所示，A為粒子源，A和極板B間的加速電壓為U1，兩水平放置的平行帶電板C、D間的電壓為U2，現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為＋q的粒子由靜止從A處被加速電壓U1加速后水平進(jìn)入豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，平行板C、D的極板長(zhǎng)度為L(zhǎng)，兩板間的距離為d，不計(jì)帶電粒子的重力，則下列說(shuō)法正確的是()圖10A．帶電粒子射出B板時(shí)的速度v0＝eq\r(\f(2qU1,m))B．帶電粒子在C、D極板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝Leq\r(\f(m,U2q))C．帶電粒子飛出C、D間電場(chǎng)時(shí)在豎直方向上發(fā)生的位移y＝eq\f(U2L2,4U1d)D．若同時(shí)使U1和U2加倍，則帶電粒子在飛出C、D極板間的電場(chǎng)時(shí)的速度與水平方向的夾角將加倍答案AC解析帶電粒子由A到B，根據(jù)動(dòng)能定理有qU1＝eq\f(1,2)mv02，解得v0＝eq\r(\f(2qU1,m))，故A正確；粒子進(jìn)入C、D間的電場(chǎng)后在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則L＝v0t，解得t＝Leq\r(\f(m,2U1q))，故B錯(cuò)誤；粒子進(jìn)入C、D間的電場(chǎng)后，在豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為a＝eq\f(qU2,md)，粒子在豎直方向發(fā)生的位移為y＝eq\f(1,2)at2，聯(lián)立解得y＝eq\f(U2L2,4U1d)，故C正確；帶電粒子飛出C、D極板間的電場(chǎng)時(shí)速度與水平方向夾角的正切值為tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(at,v0)＝eq\f(U2L,2U1d)，可知同時(shí)使U1和U2加倍，帶電粒子在飛出C、D極板間的電場(chǎng)時(shí)的速度與水平方向的夾角不變，故D錯(cuò)誤．12．如圖11甲所示，平行金屬板中央有一個(gè)靜止的電子(不計(jì)重力)，兩板間距離足夠大．當(dāng)兩板間加上如圖乙所示的交變電壓后，下列四個(gè)選項(xiàng)中的圖像，反映電子速度v、位移x和加速度a三個(gè)物理量隨時(shí)間t的變化規(guī)律可能正確的是()圖11答案AD解析由A、B板間所加電壓的周期性可推知粒子加速度的周期性，D項(xiàng)正確；由v＝at可知，A項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由x＝eq\f(1,2)at2知x－t圖像應(yīng)為曲線，B項(xiàng)錯(cuò)誤．三、非選擇題(本題共5小題，共52分)13．(10分)(2019·北京卷改編)電容器作為儲(chǔ)能器件，在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用．對(duì)給定電容值為C的電容器充電，無(wú)論采用何種充電方式，其兩極間的電勢(shì)差u隨電荷量q的變化圖像都相同．(1)請(qǐng)?jiān)趫D12甲中畫出上述u－q圖像．類比直線運(yùn)動(dòng)中由v－t圖像求位移的方法，求兩極間電壓為U時(shí)電容器所儲(chǔ)存的電能Ep.(2)在如圖乙所示的充電電路中，R表示電阻，E表示電源．通過(guò)改變電路中元件的參數(shù)對(duì)同一電容器進(jìn)行兩次充電，對(duì)應(yīng)的q－t曲線如圖丙中①②所示．a(chǎn)．①②兩條曲線不同是________(選填E或R)的改變?cè)斐傻?；b．電容器有時(shí)需要快速充電，有時(shí)需要均勻充電．依據(jù)a中的結(jié)論，說(shuō)明實(shí)現(xiàn)這兩種充電方式的途徑．圖12(3)設(shè)想使用理想的“恒流源”替換(2)中電源對(duì)電容器充電，可實(shí)現(xiàn)電容器電荷量隨時(shí)間均勻增加．請(qǐng)思考使用“恒流源”和(2)中電源對(duì)電容器的充電過(guò)程，填寫下表(選填“增大”“減小”或“不變”)．“恒流源”(2)中電源電源兩端電壓通過(guò)電源的電流答案(1)u－q圖線如圖所示(2分)eq\f(1,2)CU2(2分)(2)b．減小電阻R，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電容器更快速充電；增大電阻R，可以實(shí)現(xiàn)更均勻充電(2分)(3)(4分)“恒流源”(2)中電源電源兩端電壓增大不變通過(guò)電源的電流不變減小解析(2)a.由題圖，充完電后，①②兩次帶電荷量相等，由Q＝CE知，兩次電源電壓相等．故①②兩條曲線不同不是E的改變?cè)斐傻?，只能是R的改變?cè)斐傻模産．剛開(kāi)始充電瞬間，電容器兩端的電壓為零，電路的瞬時(shí)電流為I＝eq\f(E,R)，故減小電阻R，剛開(kāi)始充電瞬間電流I大，曲線上該點(diǎn)切線斜率大，即為曲線①.短時(shí)間內(nèi)該曲線與時(shí)間軸圍成的面積更大(電荷量更多)，故可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電容器快速充電；增大電阻R，剛開(kāi)始充電瞬間電流I小，即為曲線②，該曲線接近線性，可以實(shí)現(xiàn)均勻充電．(3)接(2)中電源時(shí)，電源兩端電壓不變．通過(guò)電源的電流I＝eq\f(E－U,R)，隨著電容器兩端電壓不斷變大，通過(guò)電源的電流減??；“恒流源”是指電源輸出的電流恒定不變．接“恒流源”時(shí)，隨著電容器兩端電壓的增大，“恒流源”兩端電壓增大．14．(8分)(2018·聊城市期末)如圖13所示，兩平行金屬板A、B間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，C、D為電場(chǎng)中的兩點(diǎn)，且CD＝4cm，其連線的延長(zhǎng)線與金屬板A成30°角．已知電子從C點(diǎn)移到D點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做功為－×10－17J，元電荷e＝×10－19C．求：圖13(1)C、D兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UCD、勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小E；(2)若選取A板的電勢(shì)φA＝0，C點(diǎn)距A板1cm，電子在D點(diǎn)的電勢(shì)能為多少？答案(1)300V×104V/m(2)×10－17J解析(1)電子從C點(diǎn)移到D點(diǎn)UCD＝eq\f(WCD,q)＝eq\f(－×10－17,－×10－19)V＝300V(2分)E＝eq\f(UCD,dCDsin30°)＝eq\f(300,4×10－2×V/m＝×104V/m(2分)(2)d＝dCDsin30°＋1cm＝3cmUAD＝Ed＝×104×3×10－2V＝450V(1分)由UAD＝φA－φD和φA＝0得(1分)φD＝－450V(1分)電子在D點(diǎn)的電勢(shì)能為Ep＝qφD＝－×10－19×(－450)J＝×10－17J．(1分)15．(10分)(2018·濰坊市期末)如圖14所示，水平絕緣軌道AB長(zhǎng)L＝4m，離地高h(yuǎn)＝m，A、B間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)．一質(zhì)量m＝kg、電荷量q＝－5×10－5C的小滑塊，從軌道上的A點(diǎn)以v0＝6m/s的初速度向右滑動(dòng)，從B點(diǎn)離開(kāi)電場(chǎng)后，落在地面上的C點(diǎn)．已知C、B間的水平距離x＝m，滑塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝，取g＝10m/s2，不計(jì)空氣阻力．求：圖14(1)滑塊離開(kāi)B點(diǎn)時(shí)速度的大??；(2)滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所用的時(shí)間；(3)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E的大?。鸢?1)4m/s(2)s(3)5×103N/C解析(1)從B到C過(guò)程中，有h＝eq\f(1,2)gt2(1分)x＝vBt(1分)解得vB＝4m/s(1分)(2)從A到B過(guò)程中，有L＝eq\f(v0＋vB,2)t′(2分)解得t′＝s(1分)(3)在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，小滑塊受力如圖所示，由牛頓第二定律得μ(mg＋E|q|)＝ma(2分)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，有veq\o\al(B2)－veq\o\al(02)＝－2aL(1分)解得E＝5×103N/C.(1分)16．(11分)(2018·延安市檢測(cè))如圖15所示，平行板電容器A、B間的電壓為U，兩板間的距離為d，一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，由兩板中央O點(diǎn)以水平速度v0射入，落在C處，BC＝l.若將B板向下拉開(kāi)eq\f(d,2)，此粒子仍從O點(diǎn)水平射入，初速度v0不變，則粒子將落在B板上的C′點(diǎn)，求BC′的長(zhǎng)度．(粒子的重力忽略不計(jì))圖15答案eq\r(3)l解析根據(jù)牛頓第二定律，帶電粒子由O點(diǎn)到C點(diǎn)，有qeq\f(U,d)＝ma，(1分)所以a＝eq\f(qU,dm)(1分)帶電粒子在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，l＝v0t，(1分)在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，eq\f(1,2)d＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(qU,dm)t2.(2分)帶電粒子由O點(diǎn)到C′點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律得qeq\f(U,\f(3,2)d)＝ma′，(1分)所以a′＝eq\f(2qU,3dm)