高中物理：靜電場中的能量-測試題(含答案)

好教育云平臺入學(xué)調(diào)研考試卷第好教育云平臺入學(xué)調(diào)研考試卷第=page12*2-123頁（共=sectionPages12*224頁）好教育云平臺入學(xué)調(diào)研考試卷第=page12*224頁（共=sectionPages12*224頁）高中物理：靜電場中的能量測試題（含答案）注意事項：此卷只裝訂不密封1．答題前,先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號填寫在試題卷和答題卡上,此卷只裝訂不密封2．選擇題的作答：每小題選出答案后,用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑,寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。3．非選擇題的作答：用簽字筆直接答在答題卡上對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。4．考試結(jié)束后,請將本試題卷和答題卡一并上交。一、選擇題(本題共12小題,每小題4分。在每小題給出的四個選項中,第1～8題只有一項符合題目要求,第9～12題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)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．根據(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試探電荷所帶的電荷量成反比C．根據(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．根據(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點克服電場力做功為1J,則A、B兩點間的電勢差為－1V2．如圖所示,在粗糙的水平面上固定一個點電荷Q,在M點無初速度釋放一個帶有恒定電荷量的小物塊,小物塊在Q的電場中運動到N點停止,則從M到N的過程中,下列說法錯誤的是()A．小物塊所受的靜電力逐漸減小B．小物塊具有的電勢能逐漸減小C．M點的電勢一定高于N點的電勢D．小物塊電勢能的減少量一定等于克服摩擦力做的功3．如圖所示,實線為兩個點電荷Q1、Q2產(chǎn)生的電場的電場線,虛線為正電荷從A點運動到B點的運動軌跡,則下列判斷正確的是()A．A點的場強小于B點的場強B．Q1的電荷量大于Q2的電荷量C．正電荷在A點的電勢能小于在B點的電勢能D．正電荷在A點的速度小于在B點的速度4．如圖所示,M、N是真空中的兩塊平行金屬板,質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子,以初速度v0由小孔進入電場,當(dāng)M、N間電壓為U時,粒子恰好能到達N板,如果要使這個帶電粒子到達M、N板間距的eq\f(1,2)后返回,下列措施中能滿足此要求的是(不計帶電粒子的重力)()A．使初速度減為原來的eq\f(1,2)B．使M、N間電壓加倍C．使M、N間電壓提高到原來的4倍D．使初速度和M、N間電壓都減為原來的eq\f(1,4)5．如圖所示,把一個平行板電容器接在電壓U＝10V的電源上。現(xiàn)進行下列四步操作：(1)合上K；(2)在兩板中央插入厚為eq\f(d,2)的金屬板；(3)斷開K；(4)抽出金屬板。則此時電容器兩板間的電勢差為()A．20 B．10VC．5V D．0V6．如圖,電荷量分別為q和－q(q>0)的點電荷固定在正方體的兩個頂點上,a、b是正方體的另外兩個頂點。則()A．a(chǎn)點和b點的電勢相等B．a(chǎn)點和b點的電場強度大小相等C．a(chǎn)點和b點的電場強度方向相反D．將負(fù)電荷從a點移到b點,電勢能增加7．如圖甲所示,大量的質(zhì)量為m、電荷量為e的電子由靜止開始經(jīng)電壓為U0的電場加速后,先后從上極板的邊緣平行極板方向進入偏轉(zhuǎn)電場,其中偏轉(zhuǎn)電場兩極板間的電壓UAB隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示。已知偏轉(zhuǎn)極板間的距離為d,板長為l,不計電子的重力及電子間的相互作用,電子通過偏轉(zhuǎn)極板間所用的時間極短,可認(rèn)為偏轉(zhuǎn)電壓不變,當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為3U0時,粒子剛好從距上極板eq\f(1,3)d的P點射出,下列說法正確的是()A．d＝2lB．當(dāng)UAB＝3U0時,電子射出偏轉(zhuǎn)電場時的速度為C．當(dāng)UAB＝3U0時,電子射出偏轉(zhuǎn)電場時速度的偏轉(zhuǎn)角為45°D．在eq\f(4,5)T～T時間內(nèi)進入偏轉(zhuǎn)電場的電子都不能從極板右側(cè)射出8．如圖所示,在豎直平面內(nèi)xOy坐標(biāo)系中分布著與水平方向成45°夾角的勻強電場,將一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球,以某一初速度從O點豎直向上拋出,它的軌跡恰好滿足拋物線方程y＝kx2,且小球通過點,已知重力加速度為g,則()A．電場強度的大小為B．小球初速度的大小為C．小球通過點P時的動能為D．小球從O點運動到P點的過程中電勢能減少9．如圖為靜電除塵機的原理示意圖,廢氣先經(jīng)過一個機械過濾裝置再進入靜電除塵區(qū),帶負(fù)電的塵埃在電場力的作用下向集塵極遷移并沉積,圖中虛線為電場線(方向未標(biāo))。不考慮塵埃在遷移過程中的相互作用和電荷量變化,則()A．電場線方向由放電極指向集塵極B．圖中A點電勢高于B點電勢C．塵埃在遷移過程中做變加速運動D．塵埃在遷移過程中電勢能減小10．某靜電場中x軸上電場強度E隨x變化的關(guān)系如圖所示,設(shè)x軸正方向為電場強度的正方向。一帶電荷量大小為q的粒子從坐標(biāo)原點O沿x軸正方向運動,結(jié)果粒子剛好能運動到x＝3x0處,假設(shè)粒子僅受電場力作用,E0和x0已知,則()A．粒子一定帶負(fù)電B．粒子的初動能大小為eq\f(3,2)qE0x0C．粒子沿x軸正方向運動過程中電勢能先增大后減小D．粒子沿x軸正方向運動過程中最大動能為2qE0x011．如圖所示,兩個等量異種點電荷分別位于P、Q兩點,P、Q兩點在同一豎直線上,水平面內(nèi)有一正三角形ABC,且PQ連線的中點O為三角形ABC的中心,M、N為PQ連線上關(guān)于O點對稱的兩點,則下列說法中正確的是()A．A、B、C三點的電勢相等B．電子在O點具有的電勢能大于在B點具有的電勢能C．M點場強大于N點場強D．將一正點電荷從A點移到O點,電場力做負(fù)功12．如圖所示,水平面內(nèi)有A、B、C、D、E、F六個點,它們均勻分布在半徑R＝2cm的同一圓周上,空間有一方向與圓平面平行的勻強電場。已知A、C、E三點的電勢分別為φA＝(2－eq\r(3))V、φC＝2V、φE＝(2＋eq\r(3))V,下列判斷正確的是()A．電場強度的方向由A指向DB．電場強度的大小為100V/mC．該圓周上的點電勢最高為4VD．將電子從D點沿DEF移到F點,靜電力做正功二、非選擇題(本題共6小題,共52分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13．(6分)平行的帶電金屬板A、B間是勻強電場,如圖所示,兩板間距離是5cm,兩板間的電壓是60V。(1)兩板間的場強是________V/m；(2)電場中有P1和P2兩點,P1點離A板0.5cm,P2點離B板也是0.5cm,P1和P2兩點間的電勢差U12＝________V；若將一個帶電量q＝－2.0×10－5C的電荷放在P1點,則該電荷在p1處的電勢能是________J。14．(6分)在測定電容器電容的實驗中,將電容器、電壓傳感器、阻值為3kΩ的電阻R、電源、單刀雙擲開關(guān)S按圖甲所示電路圖進行連接。先使開關(guān)S與1相連,電源給電容器充電,充電完畢后把開關(guān)S擲向2,電容器放電,直至放電完畢,實驗得到的與電壓傳感器相連接的計算機所記錄的電壓隨時間變化的圖線如圖乙所示,圖丙為由計算機對圖乙進行數(shù)據(jù)處理后記錄了“峰值”及圖線與時間軸所圍“面積”的圖象。(1)根據(jù)圖甲所示的電路,觀察圖乙可知：充電電流與放電電流方向________(填“相同”或“相反”),大小都隨時間________(填“增大”或“減小”)。(2)該電容器的電容為________F。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)某同學(xué)認(rèn)為：仍利用上述裝置,將電壓傳感器從電阻兩端改接在電容器的兩端,也可以測出電容器的電容值,請你分析并說明該同學(xué)的說法是否正確________。15．(6分)如圖所示,A、B、C為一等邊三角形的三個頂點,某勻強電場的電場線平行于該三角形所在的平面?，F(xiàn)將電荷量為10－8C的正點電荷從A點移到B點,電場力做功為3×10－6J,將另一電荷量為10－8C的負(fù)點電荷從A點移到C點,克服電場力做功3×10－6J。(1)求電場線方向,UAB、UAC、UBC各為多少？(2)若AB邊長為2eq\r(3)cm,求電場強度。16．(8分)電荷量為q＝1×10－4C的帶正電小物塊置于粗糙的絕緣水平面上,所在空間存在沿水平方向的勻強電場,場強E與時間t的關(guān)系及物塊速度v與時間t的關(guān)系分別如圖甲、乙所示,若重力加速度g取10m/s2,求：(1)物塊的質(zhì)量m；(2)物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)；(3)物塊運動2s過程中,其電勢能的改變量。17．(12分)一束電子流經(jīng)U1＝5000V的加速電壓加速后,在距兩極板等距離處垂直進入平行板間的勻強電場,如圖所示,兩極板間電壓U2＝400V,兩極板間距d＝2.0cm,板長L1＝5.0cm。(1)求電子在兩極板間穿過時的偏移量y；(2)若平行板的右邊緣與屏的距離L2＝5.0cm,求電子打在屏上的位置與中心O的距離Y(O點位于平行板水平中線的延長線上)；(3)若另一個質(zhì)量為m(不計重力)的二價負(fù)離子經(jīng)同一電壓U1加速,再經(jīng)同一偏轉(zhuǎn)電場,射出偏轉(zhuǎn)電場的偏移量y′和打在屏上的偏移量Y′各是多大？18．(14分)如圖所示,由兩段相互平行的足夠長的水平直桿PQ、MN和一半徑為R的光滑半圓環(huán)MAP組成絕緣裝置,固定在豎直平面內(nèi),其中MN桿是光滑的,PQ桿是粗糙的?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m的帶正電荷的小環(huán)套在MN桿上,小環(huán)所受的電場力為重力的eq\f(1,2)。(1)若將小環(huán)由D點靜止釋放,則剛好能到達P點,求DM間的距離；(2)若將小環(huán)由M點右側(cè)5R處靜止釋放,設(shè)小環(huán)與PQ桿間的動摩擦因數(shù)為μ,小環(huán)所受最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等,求小環(huán)在整個運動過程中克服摩擦力所做的功。物理答案一、選擇題(本題共12小題,每小題4分。在每小題給出的四個選項中,第1～8題只有一項符合題目要求,第9～12題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)1．【答案】D2．【答案】C【解析】小物塊在從M運動到N的過程中,一定受到向右的摩擦力,所以庫侖力一定向左。隨著由M運動到N,離電荷Q距離越來越大,所以小物塊受到的靜電力即庫侖力一定減小,A正確；由動能定理可得μmgx－WE＝0,即WE＝μmgx,靜電力做正功,小物塊具有的電勢能減小,其減少量等于克服滑動摩擦力做的功值,B、D正確；因點電荷Q的電性未知,不能判斷M、N兩點電勢的高低,C錯誤。3．【答案】C【解析】根據(jù)“電場線的密疏表示場強的大小”可知A點的場強比B點的場強大,故A錯誤；根據(jù)電場線分布情況可知Q1、Q2是同種電荷,由點電荷Q2周圍電場線較密可知Q2帶電荷量較多,故B錯誤；正電荷做曲線運動,受到的合力方向指向曲線的凹處,并且和電場線在一條直線上,所以正電荷電場力方向指向Q2,由于正電荷從A點運動到B點的過程中,電場力方向與速度方向的夾角總是大于90°,電場力做負(fù)功,電勢能增大,即正電荷在A點的電勢能小于在B點的電勢能,故C正確；正電荷從A點運動到B點,電場力做負(fù)功,電勢能增大,動能減小,故正電荷在A點的速度大于在B點的速度,故D錯誤。4．【答案】B【解析】在粒子剛好到達N板的過程中,由動能定理得－qEd＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0),所以,令帶電粒子離開M板的最遠(yuǎn)距離為x,則使初速度減為原來的eq\f(1,2),x＝eq\f(1,4)d,故A錯誤；使M、N間電壓提高到原來的2倍,電場強度變?yōu)樵瓉淼?倍,x＝eq\f(1,2)d,故B正確；使M、N間電壓提高到原來的4倍,電場強度變?yōu)樵瓉淼?倍,x＝eq\f(1,4)d,故C錯誤；使初速度和M、N間電壓減為原來的eq\f(1,4),電場強度變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4),x＝eq\f(1,4)d,故D錯誤。5．【答案】A【解析】根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)分析每一步操作造成的影響如下：(1)合上K,電源對電容器充電,電容器兩端電壓為U,設(shè)電容為C,則帶電荷量Q1＝CU,板間形成一個勻強電場,電場強度為E1＝eq\f(U,d)；(2)插入金屬板,板的兩側(cè)出現(xiàn)等量異號的感應(yīng)電荷,上、下形成兩個勻強電場區(qū)域,其寬度均為eq\f(d,4)。由于整個金屬板為等勢體,則M板與金屬板之間、金屬板與N板之間的電勢差均為eq\f(U,2),因此,其電場強度增為原來的2倍,即E2＝2E1。顯然,在插入過程中,電源必須對M、N兩板繼續(xù)充電,使板上電荷量增為原來的2倍,即Q2＝2Q1；(3)斷開K,M、N兩板的電荷量保持不變,即Q3＝Q2＝2Q1；(4)抽出金屬板,電容器的電容仍為C,而電荷量為2Q1,所以兩板間電勢差變?yōu)閑q\f(2Q1,C)＝2U＝20V。6．【答案】B【解析】b點距q近,a點距－q近,則b點的電勢高于a點的電勢,A錯誤；如圖所示,a、b兩點的電場強度可視為E3與E4、E1與E2的合場強。其中E1∥E3,E2∥E4,且知E1＝E3,E2＝E4,故合場強Ea與Eb大小相等、方向相同,B正確,C錯誤；由于φa＜φb,負(fù)電荷從低電勢移至高電勢過程中,電場力做正功,電勢能減少,D錯誤。7．【答案】C【解析】電子由靜止開始經(jīng)電壓為U0的電場加速有eU0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0),解得,當(dāng)UAB＝3U0時,進入偏轉(zhuǎn)電場加速度,根據(jù)平拋運動規(guī)律有l(wèi)＝v0t,eq\f(1,3)d＝eq\f(1,2)at2,vy＝at,聯(lián)立解得d＝eq\f(3,2)l,,電子射出偏轉(zhuǎn)電場時速度的偏轉(zhuǎn)角為45°,合速度,選項AB錯誤,C正確；設(shè)電子恰能從極板右側(cè)下邊緣射出的偏轉(zhuǎn)電壓為U,則有,根據(jù)平拋運動規(guī)律有l(wèi)＝v0t,d＝eq\f(1,2)at2,解得U＝9U0,所以當(dāng)電子進入偏轉(zhuǎn)電場的電壓小于9U0的電子可以從從極板右側(cè)射出,結(jié)合圖象可知選項D錯誤。8．【答案】D【解析】小球以某一初速度從O點豎直向上拋出,它的軌跡恰好滿足拋物線方程y＝kx2,說明小球做類平拋運動,則電場力與重力的合力沿y軸正方向,豎直方向qEsin45°＝mg,故電場強度的大小,A錯誤；小球受到的合力F合＝qEcos45°＝mg＝ma,所以a＝g,由平拋運動規(guī)律有：,,得初速度大小,B錯誤；又,所以通過點P時的動能,C錯誤；小球從O到P電勢能減少,且減少的電勢能等于電場力做的功,即,D正確。9．【答案】CD【解析】帶負(fù)電的塵埃在電場力的作用下向集塵極遷移并沉積,說明電場線方向由集塵極指向放電極,圖中A點電勢低于B點電勢,選項A、B錯誤；由于放電極與集塵極之間的電場為非勻強電場,塵埃所受電場力不是恒力,所以塵埃在遷移過程中做變加速運動,選項C正確；塵埃在遷移過程中,電場力做正功,電勢能減小,選項D正確。10．【答案】BD11．【答案】AD【解析】根據(jù)空間幾何的位置關(guān)系可知,A、B、C三點到P、Q兩點的距離均相等,三點的場強和電勢均相等,故A正確；電子帶負(fù)電,電勢小的地方電勢能大,由于O點電勢大于B點的電勢,電子在O點具有的電勢能小于在B點具有的電勢能,故B錯誤；根據(jù)等量異種電荷電場線的分布,可知電場線的疏密程度是關(guān)于O點所在的中垂線對稱的,所以M點場強等于N點場強,故C錯誤；A點電勢小于O點電勢,正點電荷從A點移到O點,電勢升高,電勢能升高,電場力做負(fù)功,故D正確。12．【答案】BC【解析】AE中點G的電勢,如圖所示,FC是一個等勢面,電場線與等勢面垂直,且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面,所以電場強度的方向由E指向A,故A錯誤；E、A兩點間的電勢差U＝φE－φA＝2eq\r(3)V,E、A兩點間的距離d＝2Rsin60°＝2eq\r(3)cm,電場強度的大小,故B正確；順著電場線電勢降低,H點電勢最高,U＝Ed,,代入數(shù)據(jù)解得φH＝4V,故C正確；從D移到F點,電勢降低,電子帶負(fù)電,電勢能增加,靜電力先做負(fù)功,故D錯誤。二、非選擇題(本題共6小題,共52分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13．(6分)【答案】120048－1.08×10－3【解析】(1)兩板間的場強E＝eq\f(U,d)＝1200V/m。(2)P1和P2間沿電場方向的距離d12＝4cm,則U12＝Ed12＝48V,P1點和B板的電勢差U1B＝Ed1B＝54V,其中U1B＝φ1－φB,可得φ1＝54V,該電荷在p1處的電勢能EP1＝qφ1＝－1.08×10－3J。14．(6分)【答案】(1)相反減小(2)1.0×10－2(3)正確【解析】(1)根據(jù)圖甲所示的電路,觀察圖乙可知充電電流與放電電流方向相反,大小都隨時間減小。(2)根據(jù)電壓－時間圖線可知電容器的電荷量Q＝It＝eq\f(U,R)t,而電壓的峰值為Um＝6V,則該電容器的電容C＝,設(shè)電壓－時間圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積為S,聯(lián)立解得C＝＝＝F＝1.0×10－2F。”15．(6分)【解析】(1)正點電荷從A點移到B點時,電場力做正功,故A點電勢高于B點,可以求得UAB＝eq\f(W,q)＝300V同理可判斷A點電勢高于C點,可求得UAC＝eq\f(W,q)＝300V則UBC＝0由于勻強電場中的等勢線是一簇平行直線,因此,BC為一等勢線,故電場線方向垂直BC。設(shè)D為BC的中點,則電場線方向為由A指向D。(2)直線AB沿場強方向的距離d等于線段AD的長