高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十章 静电场中的能量综合与测试习题

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2021-2022学年度高二物理第十章静电场中的能量单元过关检测（暑期衔接练习一）（人教版2019）未命名  一、单选题1．如图所示，有一带电粒子（不计重力）贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子恰沿①轨迹从B板边缘飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿②轨迹落到B板正中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为（　　）A． B．C． D．2．两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示，其中C为ND段电势最低的点，则下列说法正确的是（　　）A．q1、q2为等量异种电荷B．N、C两点间场强方向沿x轴负方向C．N、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大D．将一正点电荷从N点移到D点，电势能先增大后减小3．如图所示，实线是一电场中的电场线，虚线是一负检验电荷在这个电场中的轨迹，若电荷是从处运动到处，以下判断正确的是（　　）
 A．电荷从到加速度减小 B．处电势能小C．处电势高 D．电荷在处比在处的速度小4．一带电小球从空中的点运动到点的过程中，重力做功为，静电力做功为，克服空气阻力做功为，则下列判断错误的是（　　）A．点动能比点小 B．点重力势能比点大C．点电势能比点小 D．点机械能比点小5．某电场在直角坐标系中的电场线分布情况如图所示，为电场中的四个点，其中和在一条电场线上，则下列说法正确的是（　　）A．点的场强大于点的场强B．点的电势高于点的电势C．将一负电荷由点移到点电势能增加D．将一正电荷由点无初速度释放，仅在静电力作用下，可沿电场线运动到点6．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置。由于电容器的电容取决于极板正对面积、极板间距离以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值的变化，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法不正确的是（　　）A．甲图的传感器可以用来测量角度B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度C．丙图的传感器可以用来测量压力D．丁图的传感器可以用来测量速度7．如图所示为某静电除尘装置的原理图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区。图中虚线是某一带负电的尘埃（不计重力）仅在静电力作用下向集尘板迁移并沉积的轨迹，两点是轨迹与电场线的交点。不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量变化，则以下说法正确的是（　　）A．尘埃在点的加速度大于在A点的加速度B．尘埃在点的电势能大于在A点的电势能C．尘埃在迁移过程中做类平抛运动D．尘埃在迁移过程中电势能先增大后减小 二、多选题8．如图所示，在原来不带电的金属细杆附近的点处，放置一个正点电荷，达到静电平衡后，下列说法中正确的是（　　）A．端的电势和端的相等B．金属细杆上各点电势为零C．金属细杆内处场强为零D．金属细杆内处感应电荷场强的方向由指向9．两个等量同种点电荷固定于光滑水平面上，其连线中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示，一个电荷量为2×10-3C、质量为0.1kg的小物块（可视为质点）从C点静止释放，其运动的v-t图像如图乙所示，其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置（图中标出了该切线）。则下列说法正确的是（　　）A．由C到A的过程中物块的电势能先减小后增大B．B点为中垂线上电场强度最大的点，电场强度大小C．由C点到A点电势逐渐降低D．A、B两点间的电势差10．如图所示，带电平行金属板、B，板间的电势差为，板带正电，B板中央有一小孔。一带正电的微粒，带电荷量为，质量为，自孔的正上方距板高处自由落下，若微粒恰能落至、B板的正中央点，则（　　）A．微粒在下落过程中动能逐渐增大，重力势能逐渐减小B．微粒下落过程中重力做功为，静电力做功为C．微粒落入电场中，电势能逐渐增大，其增量为D．若微粒从距板高处自由下落，则恰好能到达板11．空间有一沿轴对称分布的电场，其电场强度随变化的图像如图所示，轴正方向为电场强度的正方向。下列说法中正确的是（　　）A．该电场可能是由一对分别位于和两点的等量异种电荷形成的电场B．和两点的电势相等C．正电荷从运动到的过程中电势能先增大后减小D．原点与两点之间的电势差大于与两点之间的电势差12．如图所示，、为一圆的两条直径，且互相垂直，点为圆心。空间存在一未知静电场，方向与圆周所在平面平行。现有一电子，在静电力作用下（重力不计），先从A点运动至点，动能减少了；又从点运动至点，动能增加了，那么关于此空间存在的静电场可能是（　　）A．方向垂直于并由指向的匀强电场B．方向垂直于并由指向的匀强电场C．位于点的正点电荷形成的电场D．位于点的正点电荷形成的电场  三、填空题13．在如图所示的实验装置中，充电后平行板电容器的A极板与灵敏静电计相接，极板B接地。若极板B稍向上移动一点，由观察到的静电计指针的变化，做出电容器电容变化的结论和依据是：(1)极板上的电荷量___________，指针偏角___________，说明两极板间的电势差___________。(2)由公式可知，电容器的电容___________。14．如图1，单刀双掷开关S原来跟2相接，从t=0开始，开关改接1，得到流过电路中P点的电流随时间变化的I-t图像（图甲），电容器两极板的电势差随时间变化的图像（图乙）。T=2s时，把开关改接2，请在I-t图像和图像中画出2s之后一段时间内图像的大致形状_______________。 四、解答题15．如图，三个同心圆是点电荷周围的三个等势面，、、分别是这三个等势面上的点。已知这三个圆的半径关系为，且这三点在同一条电场线上。现将一个电荷量为的电荷从点移到点，其电势能减少，若取点的电势为0，点的电势为多少？和是否相等？16．如图甲，、是某电场中一条电场线上的两点，一个负电荷从点由静止释放，仅在静电力的作用下从点运动到点，其运动的图像如图乙所示。(1)请判断该负电荷在、两点电势能的大小以及、两点电势的高低。(2)比较、两点电场强度的大小。17．如图表示某电场等势面的分布情况。(1)如果把电子从等势面移动到等势面，静电力做功是多少？(2)在电场中的、两点放置电荷量相等的试探电荷，试比较它们所受静电力的大小和电势能的大小。18．如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两极板不带电，上极板接地，它的极板长m，两板间距离cm，同种带电微粒以相同的初速度先后从两极板中央平行极板射入，由于重力作用微粒落到下极板上，之后微粒所带电荷立即转移到下极板且均匀分布在下极板上。设前一微粒落到下极板上时后一微粒才开始射入两极板间。已知微粒质量为kg、电荷量为C，取。(1)为使第一个微粒恰能落在下极板的中点，求微粒入射的初速度的大小；(2)若带电微粒以第(1)问中初速度入射，则平行板电容器所获得的电压最大值是多少？19．是否存在如图所示的电场，电场线相互平行，但间距不相等？请说明理由。20．如图，两平行金属板相距为，电势差为，一个电子从点沿垂直于极板的方向射出，最远到达点，然后返回。已知相距为，电子质量为，电子的电荷量为，试计算此电子在点射出时的速度。
参考答案1．B【详解】粒子做平抛运动解得解得故选B。2．C【详解】A．根据q1左侧和q2右侧电势随距离增大而降低可判断两者均为正电荷，故A错误；B．N、C间的电场方向沿x轴正方向，C点场强为0，故B错误；C．根据N→D间图线的斜率大小先减小后增大可知，场强先减小到零后反向增大，故C正确；D．正电荷从N移到D，由Ep＝qφ知，电势能先减小后增大，故D错误。故选C。3．D【详解】A．由图可知处的电场线比处的电场线密，说明处的场强大于处的场强。根据牛顿第二定律，检验电荷在处的加速度大于在处的加速度，所以A错误；C．由图可知，电荷做曲线运动，图必受到不等于零的合外力，即，且的方向应指向运动轨迹的凹侧。因为检验电荷带负电，所以电场线指向是从疏到密。再利用“电场线方向为电势降低最快的方向”判断处电势高低关系是，所以C错误；B．根据检验电荷的位移与所受电场力的夹角大于90°，可知电场力对检验电荷做负功。功是能量变化的量度，可判断由电势能增加，处电势能大，所以B错误；D．电场力做功与路径无关，系统的能量守恒，电势能增加，则动能减小，即速度减小，所以D正确；故选D。
 4．C【详解】A．一带电小球从空中的点运动到点的过程中，合外力做功为由动能定理可知，点动能比点小，所以A正确，不符合题意；B．根据重力做功与重力势能关系，可知重力做多少正功，重力势能减小多少，则点重力势能比点大，所以B正确，不符合题意；C．根据电场力做功与电势能关系，可知电场力做多少正功，电势能减小多少，则点电势能比点小，所以C错误，符合题意；D．根据功能关系，除了重力以外的力做功用来改变机械能，则则点机械能比点小，所以D正确，不符合题意；故选C。5．C【详解】A．根据电场线的疏密可知点的场强小于点的场强，所以A错误；B．根据沿着电场线方向电势逐渐降低，则P点电势高于M点电势，再根据等势面总是与电场线方向垂直，可知P点与N点电势相同，所以点的电势低于点的电势，所以B错误；C．将一负电荷由点移到点电场力做负功，则电势能增加，所以C正确；D．将一正电荷由点无初速度释放，仅在静电力作用下，不可以沿电场线运动到点，只有电场线是直线，由静止释放的电荷，其运动轨迹才与电场线的重合，所以D错误；故选C。6．D【详解】A．甲图中极板的正对面积与角度的变化有关，所以A正确，不符合题意；B．乙图中液面的高低与电容器正对面积有关（金属芯线与导电液体相当于电容器的两个极板），所以B正确，不符合题意；C．丙图中两极板间距离与压力有关，所以C正确，不符合题意；D．丁图中电容器的大小与介质速度无关，所以D错误，符合题意；故选D。7．D【详解】A．由电场线的分布图可知，A点的场强比B点的大，则尘埃在点的加速度小于在A点的加速度，所以A错误；B．根据等势线与电场线垂直的特点，作出B点的等势线，如图所示，则有根据沿着电场线方向电势逐渐降低，则有根据负电势在电势越高的点电势能越小，则尘埃在点的电势能小于在A点的电势能，所以B错误；C．由于电场力是个变力，并且大小方向都在变，所以尘埃在迁移过程中不可能做类平抛运动，则C错误；D．由尘埃的运动轨迹可知其受力特点，开始时，电场力与速度方向夹角为纯角，后来为锐角，可判定静电力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，所以D正确；故选D。8．ACD【详解】达到静电平衡后，导体内部的场强处处为零，导体上的电势处处相等，但电势不一定为零，电势大小与零势面的选择有关，感应电荷的场强与场源电荷的场强总是大小相等、方向相反，所以ACD正确；B错误；故选ACD。9．BC【详解】A．从速度一时间图像可知，由C到A的过程中，物块的速度一直增大，静电力对物块做正功，电势能一直减小，A错误；B．物块在B点的加速度最大，为所受的静电力最大为则电场强度最大值为B正确；C．根据两个等量同种正电荷其连线中垂线上电场强度方向由O点沿中垂线指向外侧，所以由C点到A点的过程中电势逐渐降低，C正确；D．从速度-时间图像可知，A、B两点的速度分别为，，再根据动能定理得解得，D错误。故选BC。10．BCD【详解】A．由微粒运动到点速度减小到零可知动能先增大后减小，选项A错误；B．微粒下落高度为，重力做功为，静电力做负功，大小为，选项B正确；C．由功能关系可知克服静电力做了多少功，电势能就增大多少，选项C正确；D．若微粒从距板高处自由下落，假设能够到达点，重力做功为，克服静电力做功，由动能定理可知选项D正确。故选BCD。11．BD【详解】A．根据等量异种电荷形成电场的特点可知，在等量异种电荷的连线上，各点的电场强度的方向相同，而题图中电场强度的大小和方向都沿轴对称分布，所以该电场一定不是由一对分别位于和两点的等量异种电荷形成的电场，故A错误；B．E-x图像与x轴所围的面积表示电势差，则由题意可知即所以故B正确；C．由题图可知，从到电场强度方向始终为正，则正电荷运动的方向始终与电场强度方向相同，所以静电力做正功，电势能逐渐减小，故C错误；D．由可得又因为所以故D正确。故选BD。12．BD【详解】AB．从A点运动至点，动能减少了；又从点运动至点，动能增加了，若为匀强电场则说明为电场的等势线，故电场方向垂直，电子从点运动至点，动能减少，说明静电力做负功，即电子受到了向左的力，所以电场线方向应该垂直于向右，故A错误，B正确；CD．A、、到点的距离相等，点的正电荷产生的电场中，电子由到、到静电力不做功，电势能不发生变化；点的正电荷产生的电场中，由对称性可知，电子由到过程中静电力做负功，由到过程中，静电力做正功，且做功的绝对值相等，故C错误，D正确。故选BD。13．不变    变大    变大    变小    【详解】(1)[1][2][3]充电后，两极板不构成回路，则极板上的电荷量保持不变，根据可知，极板B稍向上移动一点，则正对面积S减小，电容器的电容C减小，根据可知，两极板间的电势差增大，则指针偏角增大。(2)[4] 由公式可知，Q不变，电势差U增大，则电容器的电容C减小。14．图见解析【详解】2s之后一段时间内图像的大致形状如图；15．；【详解】电荷从点移到点，其电势能减少，则取点的电势为0，则根据得电场线与等势面互相垂直，由图看出AB段电场线比BC段电场线密，则AB段场强较大，根据公式U=Ed可知，A、B间电势差大于B、C间电势差，即16．(1)，；(2)【详解】(1)由图像可知电荷从点运动到点速度增大，动能增大，则电势能减少，所以该负电荷在点的电势能大于在点的电势能，即电荷带负电，根据可知(2)由图像可知电荷从点的加速度大于在点的加速度，则点的电场强度大于两的电场强度，即17．(1)15eV；(2)试探电荷在A点受电场力较大；电势能相等。【详解】(1)由静电力做功公式得Wbe=qUbe=-1×（-15）eV=15eV(2)电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，等差等势面密的地方电场强度大，所以A点的电场强度大，试探电荷在A点所受静电力较大；因AB两点电势相等，则试探电荷在两点的电势能相等。18．(1)2.5m/s；(2)6 V【详解】(1)第一个微粒进入电容器后只受重力作用，做平抛运动，所以有    解得(2)当平行板电容器所获得的电压最大时，进入电容器的微粒刚好从下极板的右边缘射出，所以有，，解得V19．不存在，理由见解析【详解】若假设存在图示电场，则取一个垂直于电场线的矩形ABDC，且与电场线同一平面，如图则AB和CD即为等势线。故有则而根据沿电场线的疏密可得图中A处电场强度大于B处，即同理又所以即与假设矛盾。因而图示电场不存在。20．【详解】解：设电子射出时的速度是v，两极板间的电场由动能定理可得解得