高中物理魯科版1第二章電勢(shì)能與電勢(shì)差 2023版第2章章末綜合測(cè)評(píng)2

章末綜合測(cè)評(píng)(二)(時(shí)間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～7題只有一項(xiàng)符合題目要求，第8～10題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分．)1．關(guān)于靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)，下列說(shuō)法正確的是()A．電場(chǎng)強(qiáng)度的方向處處與等電勢(shì)面垂直B．電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方，電勢(shì)也為零C．隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的大小逐漸減小，電勢(shì)也逐漸降低D．任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度總是指向該點(diǎn)電勢(shì)降落的方向【解析】根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的關(guān)系解題．電場(chǎng)線(電場(chǎng)強(qiáng)度)的方向總是與等電勢(shì)面垂直，選項(xiàng)A正確；電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)是兩個(gè)不同的物理量，電場(chǎng)強(qiáng)度等于零的地方，電勢(shì)不一定等于零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；沿著電場(chǎng)線方向，電勢(shì)不斷降落，電勢(shì)的高低與電場(chǎng)強(qiáng)度的大小無(wú)必然關(guān)系，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電場(chǎng)線(電場(chǎng)強(qiáng)度)的方向總是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面，而且是電勢(shì)降落最快的方向，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】A2．關(guān)于電荷的電勢(shì)能，下列說(shuō)法正確的是()A．電荷在電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方，電勢(shì)能一定大B．電荷在電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方，電勢(shì)能一定為零C．只在靜電力的作用下，電荷的電勢(shì)能一定減少D．只在靜電力的作用下，電荷的電勢(shì)能可能增加，也可能減少【解析】電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)能無(wú)關(guān)，電勢(shì)能有相對(duì)性，可以人為規(guī)定零勢(shì)能面，故A、B均錯(cuò)誤；只在靜電力作用下，若電荷從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減少，若電荷在靜電力作用下在電場(chǎng)中做減速運(yùn)動(dòng)，則電場(chǎng)力做負(fù)功電勢(shì)能增大，故C錯(cuò)誤，D正確．【答案】D3．如圖1所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E＝50V/、B兩點(diǎn)相距L＝20cm，且A、B連線與電場(chǎng)線的夾角為60°，則A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB為()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：34022136】圖1A．－10V B．10VC．－5V D．－5eq\r(3)V【解析】A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U＝Ed＝ELcos60°＝50××eq\f(1,2)V＝5V，根據(jù)電場(chǎng)線的方向可知φA＜φB，故UAB＝－5V，選項(xiàng)C正確．【答案】C4．如圖2所示，O為兩個(gè)等量異種電荷連線的中點(diǎn)，P為連線中垂線上的一點(diǎn)，比較O、P兩點(diǎn)的電勢(shì)和場(chǎng)強(qiáng)大小()圖2A．φO＝φP，EO＞EPB．φO＝φP，EO＝EPC．φO＞φP，EO＝EPD．φO＝φP，EO＜EP【解析】根據(jù)等量異種電荷電場(chǎng)的分布情況可知，中垂線是等勢(shì)線，故φO＝φP，根據(jù)電場(chǎng)線的疏密知，EO>EP，故A項(xiàng)正確．【答案】A5．如圖3所示，一帶電粒子在電場(chǎng)中沿曲線AB運(yùn)動(dòng)，從B點(diǎn)穿出電場(chǎng)，a、b、c、d為該電場(chǎng)中的等勢(shì)面，這些等勢(shì)面都是互相平行的豎直平面，不計(jì)粒子所受重力，則()圖3A．該粒子一定帶負(fù)電B．此電場(chǎng)不一定是勻強(qiáng)電場(chǎng)C．該電場(chǎng)的電場(chǎng)線方向一定水平向左D．粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程動(dòng)能不斷減少【解析】由于不能確定電場(chǎng)線方向，故不能確定粒子帶負(fù)電，A、C錯(cuò)誤；等勢(shì)面互相平行，故一定是勻強(qiáng)電場(chǎng)，B錯(cuò)誤；粒子受電場(chǎng)力一定沿電場(chǎng)線指向軌跡凹側(cè)，而電場(chǎng)線和等勢(shì)面垂直，由此可確定電場(chǎng)力一定做負(fù)功，故動(dòng)能不斷減少，D正確．【答案】D6.如圖4所示，平行板電容器帶有等量異種電荷，與靜電計(jì)相連，靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地．在兩極板間有一固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷，以E表示兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，Ep表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能，θ表示靜電計(jì)指針的偏角．若保持下極板不動(dòng)，將上極板向下移動(dòng)一小段距離至圖中虛線位置，則()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：34022137】圖4A．θ增大，E增大 B．θ增大，Ep不變C．θ減小，Ep增大 D．θ減小，E不變【解析】由題意可知平行板電容器的帶電荷量Q不變，當(dāng)下極板不動(dòng)，上極板向下移動(dòng)一段距離時(shí)，兩極板間距d減小，則電容C變大，由U＝eq\f(Q,C)可知U變小，則靜電計(jì)指針的偏角θ減?。忠?yàn)閮砂彘g電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4πkQ,εrS)，Q、S不變，則E不變．因?yàn)镋不變，則點(diǎn)電荷從P點(diǎn)移動(dòng)到下極板(電勢(shì)為零)電場(chǎng)力做功不變，電勢(shì)能的變化相同，則點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能Ep不變，故只有選項(xiàng)D正確．【答案】D7．如圖5所示，a、b兩個(gè)帶正電的粒子，以相同的速度先后垂直于電場(chǎng)線從同一點(diǎn)進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)后，a粒子打在B板的a′點(diǎn)，b粒子打在B板的b′點(diǎn)，若不計(jì)重力，則()圖5A．a(chǎn)的電荷量一定大于b的電荷量B．b的質(zhì)量一定大于a的質(zhì)量C．a(chǎn)的比荷一定大于b的比荷D．b的比荷一定大于a的比荷【解析】據(jù)題意，帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，其水平位移為：x＝vt，豎直位移為：y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)eq\f(qE,m)t2，當(dāng)a、b以相同速度垂直電場(chǎng)線進(jìn)入電場(chǎng)后，有：x＝veq\r(\f(2my,qE))，由于v、y、E相等，而b粒子水平位移大，故b的eq\f(m,q)大，a的eq\f(q,m)大，故選C.【答案】C8．如圖6(a)，直線MN表示某電場(chǎng)中一條電場(chǎng)線，a、b是線上的兩點(diǎn)，將一帶負(fù)電荷的粒子從a點(diǎn)由靜止釋放，粒子從a運(yùn)動(dòng)到b過(guò)程中的v-t圖線如圖(b)所示，設(shè)a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為φa、φb，場(chǎng)強(qiáng)大小分別為Ea、Eb，粒子在a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)能分別為Wa、Wb，不計(jì)重力，則有()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：34022138】圖6A．φa＞φb B．Ea＞EbC．Ea＜Eb D．Wa＞W(wǎng)b【解析】由v-t圖象的斜率減小可知由a到b的過(guò)程中，粒子的加速度減小，所以場(chǎng)強(qiáng)減小，Ea＞Eb；根據(jù)動(dòng)能定理，速度增大，可知電勢(shì)能減小，Wa＞W(wǎng)b，可得選項(xiàng)BD正確．【答案】BD9．如圖7所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點(diǎn)是P，直徑MN水平．a(chǎn)、b是兩個(gè)完全相同的帶正電小球(視為點(diǎn)電荷)，b固定在M點(diǎn)，a從N點(diǎn)靜止釋放，沿半圓槽運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)P點(diǎn)到達(dá)某點(diǎn)Q(圖中未畫(huà)出)時(shí)速度為零．則小球a()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：34022139】圖7A．從N到Q的過(guò)程中，重力與庫(kù)侖力的合力先增大后減小B．從N到P的過(guò)程中，速率先增大后減小C．從N到Q的過(guò)程中，電勢(shì)能一直增加D．從P到Q的過(guò)程中，動(dòng)能減少量小于電勢(shì)能增加量【解析】小球a從N到Q的過(guò)程中，重力不變，庫(kù)侖力F逐漸增大，庫(kù)侖力F與重力的夾角逐漸變小，因此，F(xiàn)與mg的合力逐漸變大，A錯(cuò)誤；從N到P的過(guò)程中，重力沿速度方向的分力等于F沿速度反方向的分力時(shí)，速率最大，B正確；從N到Q，F(xiàn)一直做負(fù)功，電勢(shì)能一直增加，C正確；從P到Q，根據(jù)能量守恒知電勢(shì)能的增加量和重力勢(shì)能的增加量之和等于動(dòng)能的減少量，所以電勢(shì)能的增加量小于動(dòng)能的減少量，D錯(cuò)誤．【答案】BC10．如圖8所示，A、B、C、D是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，D是BC的中點(diǎn)，A、B、C構(gòu)成一直角三角形，AB＝Lm，電場(chǎng)線與三角形所在的平面平行，已知A點(diǎn)的電勢(shì)為5V，B點(diǎn)的電勢(shì)為－5V，C點(diǎn)的電勢(shì)為15V，據(jù)此可以判斷()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：34022140】圖8A．場(chǎng)強(qiáng)方向由C指向BB．場(chǎng)強(qiáng)方向垂直AD連線指向BC．場(chǎng)強(qiáng)大小為eq\f(10,L)V/mD．場(chǎng)強(qiáng)大小為eq\f(20,\r(3)L)V/m【解析】根據(jù)B、C點(diǎn)的電勢(shì)可以確定其中點(diǎn)D的電勢(shì)為5V，A、D的連線為一條等勢(shì)線，電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，且由高等勢(shì)面指向低等勢(shì)面，故場(chǎng)強(qiáng)方向垂直AD連線指向B，A錯(cuò)誤，B正確；勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E＝eq\f(UAB,d)，其中UAB＝10V，d＝Lcos30°，解得E＝eq\f(20,\r(3)L)V/m，C錯(cuò)誤，D正確．【答案】BD二、計(jì)算題(本題共3小題，共40分．按題目要求作答．)11．(12分)如圖9所示，在真空中的O點(diǎn)放一點(diǎn)電荷Q＝×10－9C，直線MN過(guò)O點(diǎn)，OM＝30cm，M點(diǎn)放一點(diǎn)電荷q＝－2×10－10C，求：圖9(1)M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大?。?2)若M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)的電勢(shì)高15V，則電荷q從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，它的電勢(shì)能變化了多少？【解析】(1)根據(jù)E＝eq\f(kQ,r2)得M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E＝×109×eq\f×10－9,30×10－22)N/C＝100N/C.(2)電荷q從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做功WMN＝qUMN＝－2×10－10×15J＝－3×10－9J.這一過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加3×10－9J.【答案】(1)100N/C(2)電勢(shì)能增加了3×10－9J12．(12分)如圖10所示，在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線拴住一質(zhì)量為m，電荷量為q的小球，線的上端固定，開(kāi)始時(shí)連線帶球拉成水平，突然松開(kāi)后，小球由靜止開(kāi)始向下擺動(dòng)，當(dāng)細(xì)線轉(zhuǎn)過(guò)60°角時(shí)的速度恰好為零．求：圖10(1)A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB為多大？(2)電場(chǎng)強(qiáng)度為多大？【解析】(1)取帶電小球?yàn)檠芯繉?duì)象，由動(dòng)能定理得mgLsin60°＋qUAB＝0，故UAB＝－eq\f(\r(3)mgL,2q).(2)由E＝eq\f(U,d)得電場(chǎng)強(qiáng)度為E＝eq\f(－UAB,L1－cos60°)＝eq\f(\r(3)mg,q).【答案】(1)－eq\f(\r(3)mgL,2q)(2)eq\f(\r(3)mg,q)13．(16分)如圖11所示，電子由靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，沿平行于板面的方向射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，并從另一側(cè)射出．已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，加速電場(chǎng)電壓為U0.偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可看做勻強(qiáng)電場(chǎng)，極板間電壓為U，極板長(zhǎng)度為L(zhǎng)，板間距為d.圖11(1)忽略電子所受重力，求電子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)初速度v0和從電場(chǎng)射出時(shí)沿垂直板面方向的偏轉(zhuǎn)距離Δy；(2)分析物理量的數(shù)量級(jí)，是解決物理問(wèn)題的常用方法．在解決(1)問(wèn)時(shí)忽略了電子所受重力，請(qǐng)利用下列數(shù)據(jù)分析說(shuō)明其原因．已知U＝×102V，d＝×10－2m，m＝×10－31kg，e＝×10－19C，g取10m/s2.(3)極板間既有靜電場(chǎng)也有重力場(chǎng)．電勢(shì)反映了靜電場(chǎng)各點(diǎn)的能的性質(zhì)，請(qǐng)寫(xiě)出電勢(shì)φ的定義式．類比電勢(shì)的定義方法，在重力場(chǎng)中建立“重力勢(shì)”φG的概念，并簡(jiǎn)要說(shuō)明電勢(shì)和“重力勢(shì)”的共同特點(diǎn).【導(dǎo)學(xué)號(hào)：34022141】【解析】(1)根據(jù)功和能的關(guān)系，有eU0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)電子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的初速度v0＝eq\r(\f(2eU0,m))在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，電子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt＝eq\f(L,v0)＝Leq\r(\f(m,2eU0))偏轉(zhuǎn)距離Δy＝eq\f(1,2)a(Δt)2＝eq\f(UL2,4U0d).(2)考慮電子所受重力和電場(chǎng)力的數(shù)量級(jí)，有重力G＝mg～10－29N電場(chǎng)力F＝eq\f(eU,d)～10－15