2024-2025學(xué)年新教材高中物理第2章電勢能與電勢差測評課后習(xí)題含解析魯科版必修3

PAGE12-第2章測評(時(shí)間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共12個(gè)小題,每小題4分,共48分。1~8是單選題,9~12是多選題,多選、錯(cuò)選均不得分,漏選得2分)1.下面是某同學(xué)對電場中的一些概念及公式的理解,其中正確的是()A.依據(jù)電場強(qiáng)度的定義式E=Fq可知,電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度與摸索B.依據(jù)電容的定義式C=QUC.依據(jù)真空中點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度公式E=kQrD.依據(jù)電勢差的定義式UAB=WABq可知,帶電荷量為1C的正電荷,從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)克服靜電力做功為1J,則A、B兩點(diǎn)間的電勢差為解析電場強(qiáng)度取決于電場本身,與有無摸索電荷無關(guān),A錯(cuò)誤;電容取決于電容器本身,與電容器所帶電荷量和兩極板間電壓無關(guān),B錯(cuò)誤;E=kQr2中,Q是場源電荷,所以電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度與Q成正比,C錯(cuò)誤;由UAB=答案D2.空間存在甲、乙兩相鄰的金屬球,甲球帶正電,乙球原來不帶電,由于靜電感應(yīng),兩球在空間形成了如圖所示穩(wěn)定的靜電場。實(shí)線為其電場線,虛線為其等勢線,A、B兩點(diǎn)與兩球球心連線位于同始終線上,C、D兩點(diǎn)關(guān)于直線AB對稱,則()A.A點(diǎn)和B點(diǎn)的電勢相同B.C點(diǎn)和D點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同C.正電荷從A點(diǎn)移至B點(diǎn),靜電力做正功D.負(fù)電荷從C點(diǎn)沿直線CD移至D點(diǎn),電勢能先增加后削減解析由題圖可知φA>φB,所以正電荷從A移至B,電勢減小,靜電力做正功,故A錯(cuò)誤,C正確。C、D兩點(diǎn)電場強(qiáng)度方向不同,故B錯(cuò)誤。負(fù)電荷從C點(diǎn)沿直線CD移至D點(diǎn),電勢能先削減后增加,所以D錯(cuò)誤,故選C。答案C3.如圖所示,一圓環(huán)上勻稱分布著正電荷,x軸垂直于環(huán)面且過圓心O。下列關(guān)于x軸上的電場強(qiáng)度和電勢的說法中正確的是()A.O點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零,電勢最低B.O點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零,電勢最高C.從O點(diǎn)沿x軸正方向,電場強(qiáng)度減小,電勢上升D.從O點(diǎn)沿x軸正方向,電場強(qiáng)度增大,電勢降低解析依據(jù)電場的對稱性和電場的疊加原理知,O點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零。在x軸上,電場強(qiáng)度的方向自O(shè)點(diǎn)分別指向x軸正方向和x軸負(fù)方向,且沿電場線方向電勢越來越低,所以O(shè)點(diǎn)電勢最高。在x軸上離O點(diǎn)無限遠(yuǎn)處的電場強(qiáng)度為零,所以沿x軸正方向和x軸負(fù)方向的電場強(qiáng)度先增大后減小。選項(xiàng)B對。答案B4.如圖所示,空間內(nèi)存在水平勻強(qiáng)電場,不行伸長的輕繩一端固定于O點(diǎn),另一端系一質(zhì)量為m的帶正電小球,小球可以在圖中虛線位置保持靜止。現(xiàn)將小球拉至繩水平后由A點(diǎn)無初速度釋放,則小球運(yùn)動(dòng)到繩豎直的B點(diǎn)位置時(shí)繩的拉力大小為()A.mg B.32mg C.12mg D.解析小球在平衡點(diǎn)受力分析,依據(jù)平衡條件得靜電力F電=qE=mgtan37°,小球從A到B的過程,由動(dòng)能定理可得mgL-qEL=12mv2,在最低點(diǎn)受力分析,由圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)得FT-mg=mv2L,得出繩子對球的拉力FT答案B5.(2024~2025學(xué)年四川德陽高二上期末)如圖是靜電場中的一組等勢面分布圖,M、N是其中的兩點(diǎn),EM、EN表示M、N兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度,φM、φN表示M、N兩點(diǎn)的電勢,則下列說法中正確的是()A.EM<EN,φM<φN B.EM<EN,φM>φNC.EM>EN,φM>φN D.EM>EN,φM<φN解析等差等勢線越密的地方,電場強(qiáng)度越大,所以由圖可知M點(diǎn)電場強(qiáng)度大于N點(diǎn)電場強(qiáng)度,即EM>EN;由圖可知,N點(diǎn)電勢高于M點(diǎn)電勢,即EM>EN,φM<φN,故D正確。答案D6.(2024~2025學(xué)年四川蓉城名校聯(lián)盟高二上期末聯(lián)考)有一平行于紙面的勻強(qiáng)電場,電場中A、B、C三點(diǎn)邊長為10cm的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)。一帶正電的粒子以2m/s的速度通過A點(diǎn),到達(dá)B點(diǎn)時(shí),粒子動(dòng)能為A點(diǎn)時(shí)動(dòng)能的兩倍;若變更通過A點(diǎn)時(shí)的速度方向,使之能運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),到達(dá)C點(diǎn)時(shí),粒子動(dòng)能為通過A點(diǎn)時(shí)動(dòng)能的三倍。該帶電粒子電荷量為q=1.6×10-15C、質(zhì)量為m=2×10-14kg,不計(jì)粒子重力。則()A.A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB=50VB.A、C兩點(diǎn)間的電勢差UAC=-75VC.勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為500V/mD.勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為3000V/m解析由題意知UABq=ΔEk=12mv02,解得UAB=25V,同理可得UAC=50V,故A、B錯(cuò)誤;令C點(diǎn)電勢為零,則φA=50V,φB=25V,故AC中點(diǎn)D電勢為25V,BD為等勢面,AC答案C7.(2024~2025學(xué)年四川蓉城名校聯(lián)盟高二上期末聯(lián)考)如圖所示,豎直放置的帶有肯定電量的平行板電容器,M板電勢高于N板電勢,兩極板間距為d。質(zhì)量為m、帶電荷量為q的微粒,從M板的邊緣以初速度v0射入電場,沿與水平方向夾角為60°的直線從N板的邊緣射出,設(shè)重力加速度為g。則()A.兩極板間的電勢差為3B.微粒的動(dòng)能削減3C.微粒的電勢能削減3D.微粒的機(jī)械能削減3解析依據(jù)受力分析圖可知tan60°=mgEq,解得E=3mg3q,U=3mgd3q,A錯(cuò)誤;由動(dòng)能定理得-Eqd-3mgd=ΔEk,解得ΔEk=-43mgd3,即微粒的動(dòng)能削減43mgd3,B錯(cuò)誤;由于ΔE答案D8.(2024~2025學(xué)年四川德陽高二上期末)如圖甲所示,光滑絕緣細(xì)桿豎直放置,距細(xì)桿右側(cè)d的A點(diǎn)處有一固定的正點(diǎn)電荷,細(xì)桿上套有一帶電小環(huán),設(shè)小環(huán)與點(diǎn)電荷的豎直高度差為h,將小環(huán)無初速度地從h高處釋放后,在下落至h=0的過程中,其動(dòng)能Ek隨h的變更曲線如圖乙所示,則下列推斷中正確的是()A.小環(huán)帶負(fù)電B.從h高處下落至h=0的過程中,小環(huán)電勢能始終增大C.從h高處下落至h=0的過程中,小環(huán)先后經(jīng)過了減速、加速、再減速三個(gè)階段D.小環(huán)將做以O(shè)點(diǎn)為中心的往復(fù)運(yùn)動(dòng)解析若小環(huán)帶負(fù)電,重力和靜電力對小環(huán)都做正功,小環(huán)的動(dòng)能始終增大,與圖乙不符,所以小環(huán)帶正電,故A錯(cuò)誤;結(jié)合動(dòng)能隨著h的變更圖像可知,小環(huán)帶正電,從h高處下落至h=0的過程中,小環(huán)所受的電場力為斥力,電場力始終做負(fù)功,小環(huán)的電勢能始終增大,故B正確;結(jié)合動(dòng)能隨著h的變更圖像可知:從h高處下落至h=0的過程中,經(jīng)過了加速、減速、再加速三個(gè)階段,故C錯(cuò)誤;過了O點(diǎn)后,電場力、桿對小環(huán)的支持力以及重力的合力向下,小環(huán)始終向下做加速運(yùn)動(dòng),不會(huì)以O(shè)點(diǎn)為中心往復(fù)運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。答案B9.(2024~2025學(xué)年陜西渭南富平高二上期末)如圖所示,A圖為平行板電容器內(nèi)部電場;B圖為等量異種點(diǎn)電荷的電場,其中O點(diǎn)為兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)且Oa=Ob;C圖為孤立正點(diǎn)電荷的電場,a、b為以點(diǎn)電荷為圓心的圓上的點(diǎn);D圖為等量正點(diǎn)電荷的電場,a、b為兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上的點(diǎn),且Oa=Ob。則下面四幅圖中a、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同但電勢不同的是()解析a、b是勻強(qiáng)電場中的兩點(diǎn),電場強(qiáng)度相同,a、b連線與板不平行,則與電場線不垂直,所以a點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢,A正確;等量異種點(diǎn)電荷連線的兩個(gè)點(diǎn),沿著電場線的方向,電勢降低,則a點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢。由電場疊加可知,a、b兩點(diǎn)電場強(qiáng)度相同,B正確;a、b是同一等勢面上的兩點(diǎn),電勢相同,電場強(qiáng)度大小相等,但方向不同,故C錯(cuò)誤;依據(jù)電場線的對稱性可知,a、b兩點(diǎn)電勢相同,電場強(qiáng)度大小相等,但方向相反,故D錯(cuò)誤。答案AB10.(2024~2025學(xué)年遼寧撫順六校協(xié)作體高二上期末)如圖所示,平行板電容器經(jīng)開關(guān)S與電池連接,a處固定一帶電荷量特別小的點(diǎn)電荷,S是閉合的,φa表示a點(diǎn)的電勢,F表示點(diǎn)電荷所受的電場力,Ep表示點(diǎn)電荷在a點(diǎn)的電勢能?，F(xiàn)將B板略微向下移動(dòng),使兩板間的距離增大,則()A.電容C減小 B.F增大C.φa增大,Ep增大 D.電流計(jì)中有電流由Q流向P解析電容器兩極板始終與電源的兩極相連,故電容器兩極板之間的電壓U保持不變,隨B極板下移,兩極板之間的距離增大,依據(jù)C=εrS4πkd知,電容C減小,故A正確;依據(jù)C=QU知,電荷量Q減小,電路中存在放電電流,電流方向從Q到P,故D正確;依據(jù)E=Ud可知兩極板之間的電場強(qiáng)度E減小,故點(diǎn)電荷所受電場力F=qE減小,故B錯(cuò)誤;由于電場強(qiáng)度E減小,故UAa減小,由于UAB=UAa+UaB,所以UaB增大,由題圖可知電源的負(fù)極接地,故B極板接地,所以B極板的電勢為0,即φB=0,又UaB=φa-φB,φ答案AD11.(2024~2025學(xué)年貴州貴陽高二上期末)如圖所示,兩個(gè)帶等量負(fù)電荷的小球A、B(可視為點(diǎn)電荷),被固定在光滑的絕緣水平面上,P、N是小球A、B連線的中垂線上的兩點(diǎn),且PO=ON?，F(xiàn)將一個(gè)電荷量很小的帶正電的小球C(可視為質(zhì)點(diǎn)),由P點(diǎn)靜止釋放,在小球C向N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的過程中,關(guān)于小球C的說法可能正確的是()A.速度先增大,再減小B.電勢能先增大,再減小C.加速度可能先增大再減小,過O點(diǎn)后,加速度先減小再增大D.加速度可能先減小,再增大解析正電的小球受到A、B兩小球的庫侖引力,在P到O的過程中,合力方向沿PO,可知在P到O的過程中,速度增大,從O到N的過程中,合力方向沿NO,速度減小,則速度先增大后減小,故A正確;在P到O的過程中,合力方向沿PO,可知在P到O的過程中,電場力做正功,電勢能減小,從O到N的過程中,合力方向沿NO,電場力做負(fù)功,電勢能增大,故電勢能先減小后增大,故B錯(cuò)誤;正電小球在O點(diǎn)所受的合力為零,從P到O的過程中,合力可能先增大后減小,則加速度可能先增大后減小,過O點(diǎn)后,合力先增大后減小,加速度先增大后減小;也可能從P到O的過程中,合力減小,加速度減小,過O點(diǎn)到N過程中,合力增大,加速度增大,故C錯(cuò)誤,D正確。答案AD12.(2024~2025學(xué)年廣東汕頭潮陽高二上教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測)如圖所示,矩形區(qū)域內(nèi)有水平方向的勻強(qiáng)電場,一個(gè)帶負(fù)電的粒子從A點(diǎn)以某一速度vA射入電場中,最終以另一速度vB從B點(diǎn)離開電場,不計(jì)粒子所受的重力,A、B兩點(diǎn)的位置如圖所示,則下列推斷中正確的是()A.電場強(qiáng)度的方向水平向左B.帶電粒子在A點(diǎn)的電勢能大于在B點(diǎn)的電勢能C.粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的全過程中,電勢能最大處為A點(diǎn)D.粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的全過程中,動(dòng)能最大處為B點(diǎn)解析粒子在電場中向左偏轉(zhuǎn),所受的電場力水平向左,而粒子帶負(fù)電荷,故電場強(qiáng)度的方向水平向右,A錯(cuò)誤;從A到B,電場力先做負(fù)功,后做正功,電場力為恒力,做負(fù)功的位移小于做正功的位移,所以電場力做的總功為正功,故粒子的電勢能減小,則粒子在A點(diǎn)的電勢能大于在B點(diǎn)的電勢能,B正確;粒子電場力水平,將初速度分解為水平和豎直向下的分速度,故水平方向向右勻減速、再向左勻加速,豎直方向向下勻速,軌跡的最右端在A點(diǎn)的右側(cè),即電場力做負(fù)功的最大位移處在A點(diǎn)的右側(cè),所以電勢能最大位置在A點(diǎn)右側(cè),C錯(cuò)誤;粒子在電場中運(yùn)動(dòng)過程,僅受電場力做功,電勢能和動(dòng)能總和保持不變,相互轉(zhuǎn)化,到達(dá)B點(diǎn)時(shí)電場力做正功最大,電勢能最小,動(dòng)能最大,D正確。答案BD二、試驗(yàn)題(本題共2個(gè)小題,共12分)13.(6分)定性探討平行板電容器的電容與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系的裝置如圖所示,平行板電容器的A板與靜電計(jì)相連,B板和靜電計(jì)金屬殼都接地。若充電后保持電容器所帶電荷量不變,試指出下列三種狀況下,靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度變更狀況。(均選填“變大”“變小”或“不變”)(1)正對面積減小時(shí),靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度將。

(2)板間距離增大時(shí),靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度將。

(3)插入電介質(zhì)時(shí),靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度將。

解析(1)電容器所帶電荷量肯定,正對面積減小時(shí),由C=εrS4πkd知,電容C減小,由C=QU知,電勢差U變大,故指針的偏轉(zhuǎn)角度變大;(2)板間距離增大時(shí),由C=εrS4πkd知,電容C減小,由C=QU知,電勢差U變大,故指針的偏轉(zhuǎn)角度變大;(3)插入電介質(zhì)時(shí),由答案(1)變大(2)變大(3)變小14.(6分)如圖甲是視察用干電池對電容器充電過程中電容器兩端電壓隨時(shí)間變更的圖像,圖乙是其對應(yīng)的充電電流隨時(shí)間變更的圖像。在充電的起先階段,充電電流較大,電容器兩端電壓U增加(選填“較快”或“較慢”),隨著電容器兩端電壓的增加,充電電流(選填“漸漸減小”或“漸漸增加”),且電容器兩端電壓U的上升速度變緩,而向著趨近。在充電過程中電容器的電能。充電起先的瞬間電容器兩端電壓(選填“能突變”或“不能突變”)。通過圖像看出在第2s時(shí)電容器增加的電荷量Q約為C(已知Q=It)。

答案較快漸漸減小10V增加不能突變1.7×10-3三、計(jì)算題(本題共4個(gè)小題,每小題10分,共40分)15.(2024~2025學(xué)年四川廣元高二上期末)如圖,一帶電荷量為+q、質(zhì)量為m的小物塊處于一傾角為37°的光滑絕緣斜面上,當(dāng)整個(gè)裝置被置于一水平向右的勻強(qiáng)電場中時(shí),小物塊恰好靜止。重力加速度用g表示,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:(1)電場強(qiáng)度的大小E。(2)將電場強(qiáng)度減小為原來的12時(shí),物塊加速度的大小a(3)電場強(qiáng)度變更后物塊下滑距離L時(shí)的動(dòng)能Ek。解析(1)小物塊靜止在斜面上,受重力、電場力和斜面支持力,受力分析如圖所示:FNsin37°=qE①FNcos37°=mg②由①②可得電場強(qiáng)度E=3mg(2)若電場強(qiáng)度減小為原來的12,則變?yōu)镋'=mgsin37°-qE'cos37°=ma③可得加速度a=0.3g。(3)電場強(qiáng)度變更后物塊下滑距離L時(shí),重力做正功,電場力做負(fù)功,由動(dòng)能定理則有:mgLsin37°-qE'Lcos37°=Ek-0④可得動(dòng)能Ek=0.3mgL。答案(1)3mg4q(2)0.3g(3)016.(2024~2025學(xué)年四川蓉城名校聯(lián)盟高二上期末聯(lián)考)如圖所示,在虛線MN兩側(cè)分別存在著方向相反的兩個(gè)勻強(qiáng)電場,一帶電粒子從A點(diǎn)由靜止起先,在電場力作用下沿直線在A、B兩點(diǎn)間的來回運(yùn)動(dòng)。已知電場強(qiáng)度E1的大小為2.0×103N/C,E1和E2方向如圖所示。帶電粒子質(zhì)量為m=1.0×10-18kg,帶電荷量為q=-1.0×10-10C,A點(diǎn)距虛線MN的距離為d1=0.4m,B點(diǎn)到虛線MN的距離為d2=0.2m,不計(jì)帶電粒子的重力,忽視相對論效應(yīng)。求:(1)電場強(qiáng)度E2的大小。(2)帶電微粒從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間t。解析(1)帶電微粒由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中,由動(dòng)能定理有|q|E1d1-|q|E2d2=0解得E2=d1d2E1=0.40.2×2.0×103N/C(2)設(shè)微粒在虛線MN左右兩側(cè)的加速度大小分別為a1、a2,由牛頓其次定律有|q|E1=ma1|q|E2=ma2設(shè)微粒在虛線MN左右兩側(cè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為t1和t2,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有d1=12a1d2=12a2帶電微粒從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間t=t1+t2聯(lián)立方程解得t=3.0×10-6s。答案(1)4.0×103N/C(2)3.0×10-6s17.(2024~2025學(xué)年陜西咸陽高二上期末教學(xué)質(zhì)量檢測)如圖所示,靜止于A處的帶正電離子(電荷量為q,質(zhì)量為m),經(jīng)電壓為U的加速電場加速后從B點(diǎn)飛出,恰好以源電荷Q(可視為點(diǎn)電荷)為圓心、半徑為R的四分之一圓做勻速圓周運(yùn)動(dòng),并從P點(diǎn)垂直于邊界CN進(jìn)入矩形有界勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場,電場方向水平向左,離子恰好能打在M點(diǎn)。已知NP間的距離等于NM間距離,離子的重力不計(jì),源電荷Q產(chǎn)生的電場對加速電場和偏轉(zhuǎn)電場均無影響,靜電力常量為k。求:(1)離子從B點(diǎn)飛出時(shí)的速度v的大小。(2)源電荷Q的電性和電荷量為多少。(3)P、N兩點(diǎn)間的電勢