2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十章靜電場中的能量單元達標(biāo)檢測卷含解析新人教版必修3

PAGEPAGE10第十章單元達標(biāo)檢測卷一、選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．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)電場強度的定義式E＝eq\f(F,q)可知，電場中某點的電場強度與摸索電荷所帶的電荷量成反比B．依據(jù)電容的定義式C＝eq\f(Q,U)可知，電容器的電容與其所帶電荷量成正比，與兩極板間電壓成反比C．依據(jù)真空中點電荷的電場強度公式E＝keq\f(Q,r2)可知，電場中某點的電場強度與場源電荷所帶的電荷量無關(guān)D．依據(jù)電勢差的定義式UAB＝eq\f(WAB,q)可知，帶電荷量為1C的正電荷，從A點移動到B點克服靜電力做功為1J，則A、B兩點間的電勢差為－1V【答案】D【解析】電場強度取決于電場本身，與有無摸索電荷無關(guān)，A錯誤；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錯誤；E＝keq\f(Q,r2)中，Q是場源電荷，所以電場中某點的電場強度與Q成正比，C錯誤；由UAB＝eq\f(WAB,q)知，D正確．2．如圖所示，在直線l上A、B兩點各固定電荷量均為Q的正電荷，O為AB的中點，C、D兩點關(guān)于A點對稱，C、D兩點的場強大小分別為EC、ED，電勢分別為φC、φD．則下列說法正確的是()A．EC>ED，φC>φDB．EC<ED，φC>φDC．在直線l上與D點電勢相同的點除D點外可能還有2個D．將一負電荷從C點移到D點其電勢能減小【答案】B【解析】A在C點產(chǎn)生的場強方向水平向右，B在C點產(chǎn)生的場強方向水平向左，并且小于A在C點的電場強度大小，故C點的電場強度大小為兩電荷在C點產(chǎn)生電場強度之差，同理在D點產(chǎn)生的電場強度為兩點電場強度之和，故EC<ED，依據(jù)公式U＝Ed可得，C到A點的距離等于D到A點的距離，但是AD間的電場強度大于CA間的電場強度大小，所以AD間的電勢差大于AC間的電勢差，可知D點的電勢小于C點的電勢，即φC>φD，A錯誤，B正確；依據(jù)電場強度的疊加可知在直線l上，與D點電勢相等的點可能有3個，分別處于CO間、OB間和B的右側(cè)，C錯誤；因為AD間的電勢差大于AC間的電勢差，可知C點的電勢高于D點，依據(jù)Ep＝qφ知，負電荷在C點的電勢能小于D點的電勢能，即將一負電荷從C點移到D點其電勢能增大，D錯誤．3．下列四個電場中，a、b兩點電場強度與電勢均相同的是()【答案】C【解析】A中a、b是同一等勢面上的兩點，電勢相同，場強大小相等，但方向不同，故A錯誤；B中a處電場線比b處電場線密，則a處場強較大，順著電場線方向，電勢降低，則b點的電勢較高，故B錯誤；C中a、b是勻強電場中的兩點，電場強度相同，a、b連線與電場線垂直，在同一等勢面上，電勢相等，故C正確；D中等量異種電荷連線的中垂線是一條等勢線，則a、b的電勢相同．依據(jù)電場線的分布可知，a處場強較大，故D錯誤．4．一帶正電粒子僅在電場力作用下從A點經(jīng)B、C運動到D點，其v－t圖像如圖所示，則下列說法中正確的是()A．A處的電場強度肯定小于B處的電場強度B．A處的電勢肯定大于在B處的電勢C．CD間各點電場強度和電勢都為零D．AB兩點間的電勢差不等于CB兩點間的電勢差【答案】B【解析】由v－t圖像斜率可看出，帶正電的粒子的加速度在A點時較大，由牛頓其次定律得知在A點的電場力大，故A點的電場強度肯定大于B點的電場強度，故A錯誤；B點速度比A點的速度大，說明從A到B電場力做正功，電勢能減小，由于是正電荷，依據(jù)φ＝eq\f(Ep,q)，電勢也減小，A點電勢大于B點電勢，B正確；CD間各點電荷的加速度為零，故不受電場力，故電場強度為零，電場強度為零，說明各點之間的電勢差為零，但電勢不肯定為零，C錯誤；A、C兩點的速度相等，故粒子的動能相同，因此從A到B和從B到C電場力做功的肯定值相同，AB兩點間的電勢差等于CB兩點間的電勢差，故D錯誤．5．如圖所示，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子，以初速度v0從a點豎直向上射入勻強電場中，勻強電場方向水平向右．粒子通過電場中的b點時，速率為2v0，方向與電場方向一樣，則a、b兩點間的電勢差為()A．eq\f(mv\o\al(2,0),2q) B．eq\f(3mv\o\al(2,0),q)C．eq\f(2mv\o\al(2,0),q) D．eq\f(3mv\o\al(2,0),2q)【答案】C【解析】由題意可知，粒子受重力和水平方向的靜電力作用，由加速度定義a＝eq\f(Δv,Δt)，可得加速度的大小ax＝2ay＝2g，由牛頓其次定律可知，qE＝2mg，水平位移x＝eq\f(2v0,2)t，豎直位移y＝eq\f(v0,2)t，即x＝2y，因此靜電力做功W1＝qEx＝qUab，重力做功W2＝－mgy＝eq\f(－W1,4)，由動能定理得W1＋W2＝eq\f(1,2)m(2v0)2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，解得Uab＝eq\f(2mv\o\al(2,0),q)．6．如圖所示，PQ為等量異種點電荷A、B連線的中垂線，C為中垂線上的一點，M、N分別為AC、BC的中點，若取無窮遠處的電勢為零，則下列推斷正確的是()A．M、N兩點的電場強度相同B．M、N兩點的電勢相等C．若將一負摸索電荷由M點移到C點，電場力做正功D．若將一負摸索電荷由無窮遠處移到N點時，電勢能肯定增加【答案】C【解析】M、N兩點場強大小相等，但方向不同，A錯誤；PQ線上各點的電勢均為零，PQ左側(cè)電勢為負，右側(cè)電勢為正，則M點電勢低于N點電勢，B錯誤；負電荷由M點移到C處，電勢能減小，故電場力做正功，C正確；無窮遠處電勢為零，N點電勢大于零，故負電荷由無窮遠處移到N點時，電勢能肯定減小，D錯誤．7．下列關(guān)于靜電場的說法正確的是()A．沿電場線的方向，電場強度越來越小B．正電荷逆著電場線方向移動時，電勢能削減C．同一等勢面上，各點電場強度的大小肯定相等D．電場線與等勢面到處相互垂直【答案】D【解析】沿電場線方向電勢降低，而場強不肯定變更，故A錯誤．正電荷逆著電場線運動時，電場力做負功，依據(jù)功能關(guān)系知電勢能增大，故B錯誤．同一等勢面上的電勢相等，而電場能強度的大小關(guān)系無法確定，故C錯誤．沿著等勢面移動電荷，電場力不做功，則電場力與等勢面垂直，即電場線與等勢面垂直，故D正確．8．如圖所示的電路中，AB是兩金屬板構(gòu)成的平行板電容器．先將開關(guān)S閉合，等電路穩(wěn)定后再將S斷開，然后將B板向下平移一小段距離，并且保持兩板間的某點P與A板的距離不變．下列說法不正確的是()A．電容器的電容變小 B．電容器內(nèi)部電場強度變大C．電容器內(nèi)部電場強度不變 D．P點電勢上升【答案】B二、多項選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分．在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求．全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分．9．如圖所示．平行板電容器兩個極板為A、B，B板接地，A板帶有電荷量＋Q．板間電場有一固定點P．若將B板固定，A板下移一些，或者將A板固定，B板上移一些．在這兩種狀況下，以下說法正確的是()A．A板下移時，P點的電場強度不變，P點電勢不變B．A板下移時，P點的電場強度不變，P點電勢上升C．B板上移時，P點的電場強度不變，P點電勢降低D．B板上移時，P點的電場強度減小，P點電勢降低【答案】AC【解析】電容器兩板所帶電量不變，正對面積不變，A板下移時，依據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)、U＝eq\f(Q,C)和E＝eq\f(U,d)可推出，E＝eq\f(4πkQ,εrS)，可知P點的電場強度E不變．P點與下板的距離不變，依據(jù)公式U＝Ed，P點與下板的電勢差不變，則P點的電勢不變，故A正確，B錯誤．B板上移時，同理得知，P點的電場強度不變，依據(jù)公式U＝Ed，P點與下板的電勢差減小，而P點的電勢高于下板的電勢，下板的電勢為零，所以P點電勢降低，故C正確，D錯誤．10．如圖所示，在兩等量異種點電荷的電場中，MN為兩電荷連線的中垂線，a、b、c三點所在直線平行于兩電荷的連線，且a點和c點關(guān)于MN對稱、b點位于MN上，d點位于兩電荷的連線上．以下推斷正確的是()A．b點電場強度大于d點電場強度B．b點電場強度小于d點電場強度C．a(chǎn)、b兩點間的電勢差等于b、c兩點間的電勢差D．摸索電荷＋q在a點的電勢能小于在c點的電勢能【答案】BC【解析】如圖所示，兩電荷連線的中點位置用O表示，在中垂線MN上，O點電場強度最大，在兩電荷之間連線上，O點電場強度最小，即Eb<EO，EO<Ed，故Eb<Ed，A錯誤，B正確；等量異種電荷的電場中，電場線、等勢線均具有對稱性，a、c兩點關(guān)于MN對稱，Uab＝Ubc，C正確；摸索電荷＋q從a移到c，遠離正電荷，靠近負電荷，靜電力做正功，電勢能減小，D錯誤．11．測定電子的電荷量的試驗裝置示意圖如圖所示，置于真空中的油滴室內(nèi)有兩塊水平放置的平行金屬板M、N，并分別與電壓為U的恒定電源兩極相連，板的間距為d．現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板間勻速下落，已知元電荷為e、重力加速度為g，則()A．油滴中電子的數(shù)目為eq\f(mgd,eU)B．油滴從小孔運動至N板過程中，電勢能增加mgdC．油滴從小孔運動至N板過程中，機械能增加eUD．若將極板M向下緩慢移動一小段距離，油滴將加速下降【答案】AB【解析】帶電油滴在極板間勻速下落，故受力平衡，則有mg＝qeq\f(U,d)，所以油滴帶電荷量q＝eq\f(mgd,U)，所以電子的數(shù)目為n＝eq\f(q,e)＝eq\f(mgd,eU)，故A正確．油滴下降過程中，靜電力方向向上，靜電力做的功為－mgd，電勢能增加mgd，故B正確．機械能削減，故C錯誤．若將極板M向下緩慢移動一小段距離，d減小，靜電力F＝qeq\f(U,d)增大，合外力豎直向上，油滴將減速下降，故D錯誤．12．如圖所示虛線為某電場中間距相等且平行的等勢面，實線是垂直等勢面的一條直線，其中A的電勢為2V，一電子僅在靜電力的作用下運動，經(jīng)過O、C等勢面時的動能分別為10eV和4eV，已知每個間距大小為2cm，則下列說中正確的是()A．此電場的電場強度的大小為100V/m，向從O點指向D點B．等勢面B點的電勢為零C．電子不行能到達D等勢面D．電子運動到某一位置，其電勢能變?yōu)椋?eV時，它的動能應(yīng)為8eV【答案】ABD【解析】依據(jù)題述，勻強電場中等勢面間距相等，相鄰等勢面之間的電勢差相等．設(shè)相鄰等勢面之間的電勢差為U，經(jīng)過O、C等勢面時的動能分別為10eV和4eV，依據(jù)動能定理可得－e(φO－φC)＝(4－10)eV，變形得(φO－φC)＝3U＝6V，解得U＝2V,因A的電勢為2V，故等勢面B的電勢為零，所以B正確；從O到C動能減小，電勢能增大，而電子帶負電，所以C點電勢小，沿電場線方向電勢減小，所以電場線方向由O指向C，依據(jù)E＝eq\f(U,d)＝100V/m，A正確；因只有電場力做功，動能與電勢能之和保持不變．當(dāng)電子的速度為零時，由能量守恒可得eφB＋6eV＝eφ，因B點的電勢為零，解得φ＝－6V，而D點的電勢為－4V，所以C錯誤；同理由能量守恒可得eφB＋6eV＝－2eV＋Ek，Ek＝8eV，所以D正確．三、非選擇題：本題共6小題，共60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板與靜電計相連，B板和靜電計金屬殼都接地．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，靜電計指針的偏轉(zhuǎn)角度變更狀況．(均選填“變大”“變小”或“不變”)(1)圖甲中正對面積減小時，靜電計指針的偏轉(zhuǎn)角度將．(2)圖乙中板間距離增大時，靜電計指針的偏轉(zhuǎn)角度將．(3)圖丙中插入電介質(zhì)時，靜電計指針的偏轉(zhuǎn)角度將．【答案】(1)變大(2)變大(3)變小【解析】(1)電容器所帶電荷量肯定，正對面積減小時，由C＝eq\f(εrS,4πkd)知，電容C減小，由C＝eq\f(Q,U)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，由C＝eq\f(εrS,4πkd)知，電容C減小，由C＝eq\f(Q,U)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，由C＝eq\f(εrS,4πkd)知，電容C變大，由C＝eq\f(Q,U)知，電勢差U變小，故指針的偏轉(zhuǎn)角度變小．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間變更的圖像，圖乙是其對應(yīng)的充電電流隨時間變更的圖像．在充電的起先階段，充電電流較大，電容器兩端電壓U增加(填“較快”或“較慢”)，隨著電容器兩端電壓的增加，充電電流(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(填“能突變”或“不能突變”)．通過圖像看出在第2s時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0.7×10－315．(10分)在電場中將2.0×10－9C的正電荷從A點移到B點，靜電力做功1.5×10－7J，再把這個電荷從B點移到C點靜電力做功－4×10－7(1)AB間、BC間、AC間電勢差各是多少？(2)將1.5×10－9C的電荷從A點移到C【答案】(1)75V－200V－125V(2)－1.875×10－7J【解析】(1)AB間電勢差UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(1.5×10－7,2×10－9)V＝75VBC間電勢差UBC＝eq\f(WBC,q)＝eq\f(－4×10－7,2×10－9)V＝－200VAC間電勢差UAC＝UAB＋UBC＝75V＋(－200)V＝－125V．(2)將1.5×10－9C的電荷從A點移到CW′AC＝UACq′＝－125×1.5×10－9J＝－1.875×10－7J．16．(12分)如圖所示，某空間有一豎直向下的勻強電場，電場強度E＝1.0×102V/m，一塊足夠大的接地金屬板水平放置在勻強電場中，在金屬板的正上方高度h＝0.80m的a處有一粒子源，盒內(nèi)粒子以v0＝2.0×102m/s的初速度向水平面以下的各個方向勻稱放出質(zhì)量為m＝2.0×10－15kg、電荷量為q＝＋10－12(1)帶電粒子打在金屬板上時的動能；(2)從粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍(所形成的面積)；若使帶電粒子打在金屬板上的范圍減小，可以通過變更哪些物理量來實現(xiàn)？【答案】(1)1.2×10－10J(2)面積為4.0m2可以通過減小h或增大E【解析】(1)不計粒子重力，只有靜電力做功，對粒子由動能定理得qUab＝Ek－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)可得帶電粒子打在金屬板上時的動能為Ek＝qUab＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝1.2×10－10J．(2)粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍以粒子水平拋出的落點為邊界．設(shè)水平拋出后t時刻落在板上x＝v0t，h＝eq\f(1,2)at2，a＝eq\f(qE,m)，S＝πx2聯(lián)立以上各式得所形成的面積S＝eq\f(2πmv\o\al(2,0)h,qE)≈4.0m2，可以通過減小h或增大E來實現(xiàn)．17．(13分)如圖所示，在沿水平方向的勻強電場中有一固定點O，用一根長度為l＝0.20m的絕緣輕線把質(zhì)量m＝0.10kg、帶有正電荷的金屬小球懸掛在O點，小球靜止在B點時輕線與豎直方向的夾角θ＝37°．現(xiàn)將小球拉至位置A，使輕線水平張緊后由靜止釋放．g取10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80．求：(1)小球所受靜電力的大?。?2)小球通過最低點C時的速度大?。?3)小球通過最低點C時輕線對小球的拉力大?。敬鸢浮?1)0.75N(2)1.0m/s(3)1.5N【解析】(1)小球受重力mg、靜電力F和拉力FT，其靜