人教版 (2019)必修 第三册第十章 静电场中的能量综合与测试随堂练习题

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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（暑期衔接练习二）（人教版2019）未命名  一、单选题1．下列关于传感器说法中不正确的是（　　）A．电子秤使用的测力装置是力传感器，它将压力大小转化为可变电阻，进而转化为电压信号B．热敏电阻是把电学量转换为热学量的传感器C．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路的通断D．光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量2．如图所示，矩形的四个顶点a、b、c、N是匀强电场中的四个点，ab=2bc=2L,电场线与矩形所在的平面平行，已知a点电势为18V, b点电势为10V, c点电势为6V,一质子从a点以速度v0射入电场，v0与亦边的夹角为，一段时间后质子经过ab中点e,不计质子重力。下列判断正确的是A．d点电势为12VB．质子从a到e电势能增加了 4eVC．质子从a到e所用时间为D．将另一比荷相同的带正电粒子以相同的初动能从a点沿与v0相同的方向射入电场该粒子一定经e点3．在静电场中，关于场强和电势的说法正确的是（　　）A．电场强度大的地方电势一定高B．电势为零的地方场强可以不为零C．场强为零的地方电势一定为零D．沿电场线方向，电势越来越低，场强越来越小4．让、、和的混合物以相同的初动能从一位置垂直进入一偏转电场中发生偏转，设四种粒子都能飞出电场；则飞出电场时它们将分成（　　）A．一股 B．二股 C．三股 D．四股5．如图甲所示x轴上固定两个点电荷、（位于坐标原点O），轴上有M、N、P三点，间距MN=NP．、在轴上产生的电势φ随x变化关系如图乙．则A．M点电场场强大小为零B．N点电场场强大小为零C．M、N之间电场方向沿x轴负方向D．一正试探电荷从P移到M过程中，电场力做功6．关于静电场，下列结论普遍成立的是（    ）A．电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方地势低B．电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关C．在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向D．将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功为零7．关于匀强电场中的场强和电势差的关系，下列说法正确的是（　　）A．任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积B．沿电场线方向，任何相同距离上电势降落必定相等C．电势降低的方向必是场强方向D．在相同距离的两点上，电势差大的场强也大 二、多选题8．如图所示为某电场中轴上电势随变化的图像，在处由静止释放一个带电粒子，粒子仅在电场力作用下，沿轴运动到处，下列判断正确的是（　　）A．该粒子带正电B．从运动到的过程中，粒子的动能先增大后减小C．从运动到的过程中，粒子的加速度先减小后增大D．若将此粒子在处由静止释放，仅在电场力作用下，此粒子只能运动到处9．如图甲所示，绝缘水平面上存在方向水平向右的匀强电场，一带电物块以一定的初速度从O点开始向右运动。取O点为电势零点，该物块的电势能与动能之和E总、电势能Ep随它离开O点的距离x变化的关系如图乙所示。由此能够确定的是（　　）A．物块受到的电场力B．匀强电场的场强大小C．物块返回O点时的动能D．物块与水平面间的动摩擦因数10．如图所示，在真空中固定两个等量异号点电荷+Q和-Q,图中O点为两点电荷连线 的中点，P点为连线上靠近-Q的一点，MN为过O点的一条线段，M点与N点关于O点对称.下列说法中正确的是（）A．同一个试探电荷在M、N两点所受的电场力相同B．M、N两点的电势相同C．将带正电的试探电荷从M点沿直线移到N点的过程中 电荷的电势能先增大后减小D．只将-Q移到P点，其他点在空间的位置不变，则O点的电势降低11．如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点，不计重力。下列说法正确的是（　　）A．M带负电荷，N带正电荷B．M在b点的动能小于它在a点的动能C．N在d点的电势能大于它在c点的电势能D．N在从c点运动到d点的过程中动能减少12．如图所示，A、B为两个验电器，其中验电器A不带电，验电器B的上面是一个几乎封闭的金属圆筒C，并且B的金属箔片是张开的，现手持一个带绝缘柄的金属小球D，使D接触C的内壁，再移出与A的金属小球接触，无论操作多少次，都不能使A带电，这个实验说明了（　　）  A．C不带电 B．C的内部不带电C．C的内部电势为零 D．C的内部场强为零  三、填空题13．图中①、②分别为锂离子电池充电过程中充电电流I、电池电压U随时间t变化的图线。此过程中充电功率最大为_________W，图线①与时间轴所包围的面积对应的物理量是__________。14．如图所示实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板和静电计外壳接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连．(1)使电容器带电后与电源断开①将左极板上移，可观察到静电计指针偏转角____________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；②将极板间距离减小时，可观察到静电计指针偏转角_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；③两板间插入一块玻璃，可观察到静电计指针偏转角_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；④由此可知平行板电容器的电容与_________________ 有关．(2)下列关于实验中使用静电计的说法中正确的有________.A．使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况B．使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况C．静电计可以用电压表替代D．静电计可以用电流表替代． 四、解答题15．如图所示，离子源产生的初速度为零、带电量均为、质量不同的正离子，被电压为的加速电场加速后匀速通过准直管，在到两极板等距离处垂直射入平行板间的匀强偏转电场，平行板间的电压为．偏转后通过极板上的小孔离开电场．经过一段匀速直线运动，垂直于边界进入磁感强度大小为、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，已知．（忽略粒子所受重力）（1）试求质量为的正离子在磁场中做圆周运动的半径；（2）若质量为的正离子恰好垂直打在的中点处，试求能打在边上的正离子的质量范围．16．一光滑绝缘细直长杆处于静电场中，沿细杆建立坐标轴x，以x=0处的O点为电势零点，如图（a）所示。细杆各处电场方向沿x轴正方向，其电场强度E随x的分布如图（b）所示。细杆上套有可视为质点的带电环，质量为m=0.2kg，电荷量为q=-2.0×10-6C。带电环受沿x轴正向的恒力F=1.0N的作用，从O点静止开始运动，求： (1)带电环在x=1m处的加速度；(2)带电环运动区间内的电势最低值；(3)带电环动能为0.5J时的位置。17．如图所示，在xOy平面内，0< x <L的区域内有一沿y轴正方向的匀强电场。x>L的区域内有一方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。某时刻，一带正电的粒子从坐标原点以沿x轴正方向的初速度v0进入电场；之后的某一时刻，另一带等量负电的粒子以同样的初速度从坐标原点进入电场。正、负粒子从电场进入磁场时速度方向与电场和磁场边界的夹角分别为60°和30°，两粒子在磁场中分别运动半周后在某点相遇。两粒子的重力以及两粒子之间的相互作用都可忽略不计。求：（1）正粒子从O点运动到A所用的时间；（2）正、负粒子的质量之比ml ：m2；（3）两粒子先后进入电场的时间差。18．有的同学说，电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨迹，请你分析论证该同学的说法是否正确。19．如图所示，A、B、C三点都在匀强电场中．已知AC⊥BC，∠ABC＝60°，BC＝20 cm．把一个q＝10－5C的正电荷从A移到B，电场力做功为零；从B移到C，电场力做功为－1．73×10－3 J，则该匀强电场的场强大小是     ，并在图中作出过C点电场线和等势面．20．如图所示，为一组方向未知的匀强电场的电场线，将带电荷量为的点电荷由A点沿水平线移至B点，克服电场力做了的功，已知A、B间的距离为2cm。试求：(1)A、B两点间的电势差UAB；(2)若A点的电势为=1V，试求B点的电势；(3)该匀强电场的电场强度E的大小并判断其方向。
参考答案1．B【详解】A．电子秤使用的测力装置是力传感器，它将压力大小转化为可变电阻，进而转化为电压信号，A正确，不符合题意；B．热敏电阻是把热学量转换为电学量的传感器，B错误，符合题意；C．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路的通断，C正确，不符合题意；D．光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量，D正确，不符合题意。故选B。2．C【详解】A.匀强电场中平行的等间距的两点间的电势差相等，故有：即：可得d点电势为：故A错误；B. 中点的电势为：质子从到电势能变化了：电势能减小了4eV，故B错误；C.连线为等势线，故质子抛出后做类平抛运动，落到点时，垂直于电场线方向的位移为：所需时间为：故C确；D. 另一比荷相同的带正电粒子射入电场做类平抛运动，落到上时，设垂直于电场线方向的位移为，平行于电场线方向的位移为，根据运动的合成与分解则有：解得：由于另一带正电粒子与质子的比荷相同，初动能相同，则另一带正电粒子与质子的不一定相同，则粒子落到上时垂直于电场线方向的位移不一定等于，所以射入电场该粒子不一定经点，故D错误。3．B【详解】A. 电势的高低与电场强度的大小无关，A错误；B．电势为零是人为选取的，所以电势为零的地方场强可以不为零，B正确；C．电势为零是人为选取的，所以场强为零的地方电势可能为零，也可能不为零，C错误；D．沿电场线方向，电势越来越低，场强不一定越来越小，D错误。故选B。4．C【详解】根据侧位移计算公式可得动能表达式故初动能相同，、、和带电量比为1:1:2:3，所以分成了三股。故选C。5．B【解析】【详解】A．因场强等于沿场强方向上单位距离上的电势差，则在x轴上各个点的场强大小等于图像的斜率，在M点处，图像的斜率不为零，所以电场强度不为零，故A错误．B．在N点处，图像的斜率为零，所以电场强度为零，故B正确．C．设一个带正电的试探电荷从M点移动到N点，由于电势减小，所以电势能会减小，此过程电场力做正功，M、N之间电场方向沿x轴正方向，故C错误．D．由图乙知，所以正试探电荷在PN之间电势能的变化量的绝对值小于在NM之间电势能的变化量的绝对值，根据功能关系可知电场力做功，故D错误．6．C【详解】解：A：在正电荷的电场中，离正电荷近，电场强度大，电势高，离正电荷远，电场强度小，电势低；而在负电荷的电场中，离正电荷近，电场强度大，电势低，离负电荷远，电场强度小，电势高，故A错误．B：电势差的大小决定于两点间沿电场方向的距离和电场强度，故B错误C：沿电场方向电势降低，而且速度最快，故C正确D：电场力做功，只与电荷以及两点间的电势差有关，与两点的场强没有关系．场强为零，电势不一定为零，如从带正电荷的导体球上将正电荷移动到另一带负电荷的导体球上，电场力做正功．故D错误故选C．【点评】电场强度、电势、电势差、电场力的功，它们的定义以及它们之间的关系要记清，有不好理解的题目可找实际的例子加以分析． 7．B【详解】AB．公式中，是沿电场强度方向上两点的距离，沿电场线方向，任何相同距离上电势降落必定相等，选项A错误，选项B正确；C．电场强度的方向是电势降低最快的方向，电势降低的方向不一定是电场强度方向，选项C错误；D．在相同距离的两点上，电势差大的场强不一定也大，选项D错误。故选B。8．BD【分析】根据电势变化的方向确定出电场方向；根据电场力做功判断动能变化；图像的斜率的绝对值表示电场强度的大小，由此判断加速度如何变化。【详解】A．由题可得粒子受力方向与电场方向相反，只能为负电荷，A项错误；B．粒子仅在电场力作用下，沿轴运动到处，因此粒子受到的电场力一定平行于轴，在之间，电场方向沿轴正方向，在之间，电场方向沿轴负方向，因此粒子在处由静止释放，先向左做加速运动，后向左做减速运动，动能先增大后减小，B项正确；C．由可知，在运动到的过程中，粒子受到的电场力一直增大，因此加速度一直增大，C项错误；D．若将此粒子在处由静止释放，仅在电场力作用下，根据动能定理可知，此粒子运动到处速度为零，D项正确。故选BD。9．AC【详解】AB．由克服电场力做功等于电势能的增加量得由于不知道电荷量，则无法求解匀强电场的场强大小，故A正确，B错误；CD．由图乙可知，物块的初动能为100J，当运动到8m处物块的动能为0，则此过程中有得从物块O点开始运动到返回O点，由动能定理得得由于不知道物块的质量，则无法求解动摩擦因数，故C正确，D错误。故选AC。10．AD【详解】A．等量异种点电荷的电场的分布具有一定的对称性，如图：

由图可得M、N两点的电场强度相同，F=Eq，电场力相同，故A正确；B．画出过M、N的等势面，如图所示：

电场线从电势高的等势面指向电势低的等势面，故M点的电势大于N点的电势，故B错误；C．将带正电的试探电荷从M点沿直线移到N点的过程中，电场力一直做正功，故电势能一直减小，故C错误；D．等量异种点电荷的连线中垂线是一条等势线，故O点的电势为零；只将-Q移到P点，其它点在空间的位置不变，此时两个电荷连线的中点在O点的左侧，故O点的电势变为负值，故O点的电势降低，故D正确。11．AB【详解】A．由粒子运动轨迹可知，M受到的是吸引力，N受到的是排斥力，可知M带负电荷，N带正电荷，故A正确；
B．M从a到b点，只有库仑力对其做功，则电势能和动能之和守恒，因a点电势高，则带负电的M在a点电势能较小，则动能较大，则b点的动能小于在a点的动能，故B正确；
C． d点电势低于c点的电势，因N带正电，则N在d点的电势能小于在c点的电势能，故C错误；
D．N从c到d，库仑斥力做正功，根据动能定理可知，动能增加，故D错误。故选AB。12．BD【详解】A．与金属圆筒相连的验电器B的金属箔片是张开的，说明C是带电的，A错误；BD．手持一个带绝缘柄的金属小球D，把D接触C的内壁，再移出与A的金属小球接触，无论操作多少次，都不能使A带电，说明了金属圆筒C的内部是不带电的，内部的电场强度处处为零，BD正确；C．电势与电场本身有关，以及零势能点的选择有关，该实验不能说明C的内部电势为零，C错误；故选BD。13．4.2    电量（电荷量）    【详解】[1]充电功率由图可知在t2时刻充电电流I、电池电压U都最大，所以充电功率最大为[2]图线①与时间轴所包围的面积是电流I与时间t的乘积，根据可知图线①与时间轴所包围的面积对应的物理量是电量（电荷量）。14．变大    变小    变小    两板正对面积、两板距离和两板间介质有关    A    【详解】(1)①[1].根据电容的决定式知，上移左极板，正对面积S减小，则电容减小，根据知，电荷量不变，则电势差增大，指针偏角变大。
②[2].根据电容的决定式知，将极板间距离d减小时，电容增大，根据知，电荷量不变，则电势差减小，指针偏角变小。③[3]. 根据电容的决定式知，两板间插入一块玻璃，电容变大，根据知，电荷量不变，则电势差减小，指针偏角变小。④[4].由此可知平行板电容器的电容与两板正对面积、两板距离和两板间介质有关有关．(2)[5]. A、B.静电计可测量电势差，根据指针张角的大小，观察电容器电压的变化情况，无法判断电量的变化情况．故A正确，B错误；C、D.静电计与电压表、电流表的原理不同，不能替代．静电计是一个电容器，电容量基本不变，其电荷量与电势差成正比，而电流表、电压表线圈中必须有电流通过时，指针才偏转．故CD错误；15．（1）（2）【详解】（1）设正离子从小孔处射出时的速度大小为，则从点到小孔的过程中，由动能定理得：……………………………………………① 解得：………………………②设质量为的离子在磁场中做圆周运动的半径为，则：………………………………③ 联立②③两式，解得：……………………………④（2）如图所示，设能打在边界上、两点的正离子的质量分别为、，速度大小分别为、，轨道半径分别为，，则：………………………………………………………………⑤………………………………………………………⑥……………………………………………………………⑦……………………………………………………⑧…………………………………………………………⑨………………………………………………………………⑩联立④⑤⑥⑦⑧⑨⑩式，解得：…………………………………………………………………………………………………………………………………则能打在边界上的正离子的质量范围为：……………16．(1)2 m/s2 方向水平向右；(2)-3×106V；(3)1m或5m。【详解】(1)由图可知：带电环受到的电场力：带电环受到的合外力：当x=1m时，(2)因为沿电场线方向电势降低，所以当带电环沿x轴正方向运动到了最远处时，电势最低，由动能定理得：代入数据得：解得：x=6m由E—x图象可知：解得：(3)当带电环动能为0.5J，W合=0.5J，则：解得：x=1m或x=5m17．（1）（2）（3）【详解】（1）x方向做匀速直线运动，所用时间为：①（2）设粒子初速度为，进磁场方向与边界的夹角为θ。则有：②③④由②③④得：解得：（3）作出粒子的运动轨迹，如图所示：正粒子在电场运动的竖直位移为：结合①②得：同理： 设两粒子在磁场中运动半径为、由几何关系得：两粒子在磁场中运动时间均为半个周期，则有：由于两粒子在电场中运动时间相同，所以进电场时间差即为磁场中相遇前的时间差为：解得：18．见解析.【详解】电场线不一定是带电粒子在电场中运动的轨迹；只有当同时满足三个条件时，带电粒子的运动轨迹才与电场线重合：一、电场线是直线；二、带电粒子只受电场力作用；三、带电粒子从静止开始运动，或者速度方向与电场线共线。19．1000V/m ；如图【详解】电荷量为的正电荷从A移到B，电场力做功为零，则A与B电势相等，AB连线是一条等势线．BC间电势差为该匀强电场的场强大小电场线方向垂直于AB向下．如图．20．(1)2V；(2)-1V；(3)200V/m，方向沿电场线向下【详解】（1）由题意可知，点电荷从A到B，电场力做负功根据代入数据解得（2）根据解得（3）如图所示由几何关系可得A、B两点沿电场线方向的距离根据代入数据解得E=200V/m，方向：沿电场线向下