2022—2023学年高二粤教版（2019）必修第三册 第二章 静电场的应用 单元检测卷3（含解析）

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2022—2023学年高二粤教版（2019）必修第三册 第二章 静电场的应用 单元检测卷3（含解析）一、单选题（共28分）1．电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路。红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两个脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼拍照，则红灯亮时（　　）A．某车轮经过感应线的过程中，电容器先放电后充电B．某车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流先增加后减小C．车轮停在感应线上时，电阻R上有恒定的电流D．汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，仍会被电子眼拍照2．如图所示，点电荷固定在O点，P、Q为该点电荷电场中的两点，设Q点的电势为零，一个质量为m、电荷量为q的带负电的检验电荷在Q点由静止释放，仅在电场力作用下向P点运动，运动到P点时加速度大小为a，速度大小为v，已知OP=PQ，则下列说法错误的是（　　）A．固定在O点的电荷带正电B．P点的电势为C．检验电荷在Q点释放一瞬间的加速度大小为 D．检验电荷运动到F、Q中点时，速度小于3．试探电荷仅受电场力作用，运动轨迹如图中实线NPM所示，设P、M两点的电势分别为φp、φM，此试探电荷在P、M两点的动能分别为Ekp、EkM，下列说法中正确的是（　　） A．A点的点电荷一定带负电B．试探电荷在P点时受到的电场力沿OP方向C．φp>φMD．Ekp<EkM4．下列关于电容器的叙述正确的是（　　）A．电容器是储存电荷的容器，只有带电的容器才是电容器B．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和C．任何两个彼此绝缘且相距很近的物体都组成了电容器D．电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电能并储存起来，电容器放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能5．如图所示，质量为的带电小球（可视为质点）置于光滑绝缘的半圆形轨道上，空间存在水平向左的匀强电场。小球静止时，小球与圆心的连线与竖直方向之间的夹角为（）。现将电场方向沿顺时针缓慢转过90°，小球始终处于平衡状态，在此过程中，下列关于角度的变化情况说法正确的是（　　） A．逐渐减小 B．逐渐增大 C．先减小后增大 D．先增大后减小6．如图，∠M是锐角三角形PMN最大的内角，电荷量为q（q>0）的点电荷固定在P点。下列说法正确的是（　　）A．沿MN边，从M点到N点，电场强度的大小逐渐减小B．沿MN边，从M点到N点，电势先增大后减小C．正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能小D．将正电荷从M点移动到N点，电场力所做的总功为负7．如图所示，甲图是等量异种点电荷形成的电场，乙图是等量同种点电荷形成的电场，丙图是孤立点电荷形成的电场，丁是一对带等量异号电荷的平行金属板形成的电场。某带负电粒子（只受电场力作用且不与形成电场的电荷接触）在这四种电场内的运动情况，说法错误的是（　　） A．在乙电场中可以做匀速圆周运动B．在丙电场中可以做匀速圆周运动C．在甲电场、乙电场中均可以静止D．在丁电场中可以做匀变速运动二、多选题8．如图所示，两平行正对的带电金属板A、B水平放置，其中B板接地，一带电油滴恰好静止地悬浮在P点。下列说法中正确的是（　　） A．将A板向下移动一段距离，两板间电势差减小B．将A板水平向左移动一小段距离，油滴向上加速运动C．A板以左端为轴（垂直于纸面）逆时针旋转一个小角度后油滴仍保持静止状态D．增加A板所带电荷量，P点电势一定升高9．如图所示，在无穷大均匀带正电金属板和负点电荷形成的电场中，金属板接地（取大地电势为零），金属导体置于负点电荷和金属板之间且在过负点电荷垂直于金属板的直线上，A､B､C是垂线上的三个点且B､C在金属导体表面。则（　　） A．B､C两点的电场强度一定相同B．B点与导体内部的各点电势相等C．A､B､C三点的电势均大于零D．负电荷在A点的电势能小于在C点的电势能10．一粒子从点射入电场，从点射出，电场的等差等势面和粒子的运动轨迹如图所示，图中最左端等势面是平面，电势为，其余等势面不再是平面，最右端等势面电势为，不计粒子的重力。下列说法正确的是（　　）A．粒子一定带正电荷B．粒子的加速度先不变，后变大C．粒子在点的速度比在点小D．粒子每经过一个等势面动能的变化量越来越小三、实验题11．如甲图所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为8V，S是单刀双掷开关，G为灵敏电流计，C为平行板电容器。 （1）当开关S接______时（选填“1”或“2”）平行板电容器放电，流经G表的电流方向与充电时______（选择“相同”或“相反”），此过程中电容器的电容将______（选填“増大”或“减小”或“不变”）。（2）将G表换成电流传感器，电容器充电完毕后再放电，其放电电流随时间变化图像如乙图所示，由图可估算出电容器开始放电时所带的电荷量_______C，并计算电容器的电容______F（均保留两位有效数字）。（3）如果不改变电路其他参数，只减小电阻，放电时曲线与横轴所围成的面积将______（填“増大”“不变”或“变小”）；放电时间将______（填“变长”“不变”或“变短”）：简要说明原因_______12．图甲是研究电容器的充放电实验装置，该实验利用高阻值电阻延长放电时间，绘制电容器放电电流与时间的图像（i-t图像）来研究电容器的充放电规律。根据相关条件，回答下列问题：（1）接通开关S1，S2，电容器的________（选填“上”或“下”）极板带正电，再断开开关S1的瞬间，R中的电流方向________；（2）若断开开关S1，同时开始计时，通过计算机在同一图中描绘出的电压和电流的变化情况的图线如图乙所示，则图中全部阴影部分所围成而积的物理意义是________。图中阴影部分S1面积_________（选填“大于”、“等于”或“小于”）图中阴影部分S2面积，定值电阻R的阻值为_________Ω。四、解答题13．如图甲所示，空间内存在着方向竖直向下、场强大小的匀强电场，一质量、电荷量的带电粒子从空间的点以初速度水平射出。设粒子射出时为初始时刻，之后某时刻，带电粒子的速度与水平方向的夹角为，则与时间的关系图象如图乙所示，粒子的重力忽略不计。（1）求粒子的初速度的大小；（2）若粒子运动过程中经过图中点，且连线与水平方向的夹角，求、两点间的距离。14．如图所示，在竖直平面内放置着绝缘轨道ABC，AB部分是半径R＝0.40 m的光滑半圆形轨道，BC部分是粗糙的水平轨道，BC轨道所在的竖直平面内分布着E＝1.0×103 V/m的水平向右的有界匀强电场，AB为电场的左侧竖直边界。现将一质量为m＝0.04 kg、电荷量为q＝－1×10－4 C的滑块（视为质点）从BC上的某点由静止释放，滑块通过A点时对轨道的压力恰好为零。已知滑块与BC间的动摩擦因数为μ＝0.05，不计空气阻力，g取10 m/s2。求：（1）滑块通过A点时速度vA的大小；（2）滑块在BC轨道上的释放点到B点的距离x；（3）滑块离开A点后在空中运动速度v的最小值及方向。15．如图所示，带正电小球质量kg，带电量C，置于光滑绝缘水平面上的A点。空间有斜向上的匀强电场，将小球由静止释放，小球沿水平面做匀加速直线运动，且小球对地面的压力恰好为零，小球到达B点时的速度vB=1.5m/s，A点与B点的距离为s=0.15m。求：（1）小球所受合力的大小；（2）小球所受电场力的大小；（3）电场场强的大小。16．用电流传感器观察电容器的放电过程，传感器与计算机相连，还能显示出电流随时间变化的I-t图像。按照图甲所示连接电路。电源用直流8 V左右，电容器可选几十微法的电解电容器。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成。然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t图像（图乙）。一位同学得到的I-t图像如图丙所示，电源电压是8 V（已知电流I=）。（1）在图丙中画一个竖立的狭长矩形（在图丙的最左边），结合v-t图的相关知识，解释图像面积的意义？（2）怎样根据I-t图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量？ （3）如果要测绘充电时的I-t图像，请把图丁中电路图补充完整；得到的I-t图像画出来。
参考答案1．D【解析】【详解】A．车轮经过感应线的过程中，对压电薄膜的压力先变大后变小，则电压先变大后变小，电容器先充电后放电，故A错误； B．车轮经过感应线的过程中，如图乙所示，电阻R上的电流先变大后变小，再变为反向放电最后再变小， 故B错误；C．车轮停在感应线上时，对压电薄膜压力不变，电压不变，没有充放电现象，故R上无电流，故C错误；D．汽车前轮刚越过感应线，又倒回线内，有两个脉冲电流，会被电子眼拍照，故D正确。故选D。2．B【解析】【详解】A.由于检验电荷带负电，检验电荷由静止释放后向P点运动，则O点电荷带正电，故A正确；B.由于Q点电势为零，因此Q点电势为正，由题意知则故B错误；C.检验电荷的加速度由此可知，粒子在Q点的加速度为故C正确；D．由于从Q到P电场力越来越大，因此从Q运动到QP中点电场力做功小于，设到P、Q中点时速度为，即得故D正确。本题选不正确的，故选B。3．D【解析】【详解】A．粒子做曲线运动，受到的电场力指向轨迹弯曲的内侧，大致向右，试探电荷正负不确定，所以A点电荷的正负也无法确定，故AB错误；CD．从P到M，电场力做正功，所以动能增大，电势能减小，即Ekp<EkM，由于电场线方向无法确定，所以电势高低也无法判断，故C错误，D正确；故选D。4．D【解析】【详解】AC．任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体就能储存电荷，可以看成是一个电容器，并不一定带电，故AC错误；B．电容器所带的电荷量是指任意一个极板所带电荷量的绝对值，故B错误；D．电容器充电过程是将其他形式能转变成电容器的电能并储存起来；电容器放电过程，是将电容器储存的电能转化为其他形式的能，故D正确。故选D。5．D【解析】【详解】现将电场方向沿顺时针缓慢转过90°，电场力的大小不变，方向不断变化，重力的方向不变，如图所示 由图可知，电场方向顺时针转动过程中，先增大后减小，故D正确，ABC错误。故选D。6．B【解析】【详解】A．是最大内角，所以边最大，沿边由到，各点到点的距离先变小后变大，由点电荷场强决定式得，各点场强先变大后变小，A错误；B．由正点电荷电场线分布特点，且沿电场线方向电势逐渐降低，沿边由到，各点到点的距离先变小后变大，所以各点电势先增大后减小，B正确；C．对B选项的分析可知由电势能定义可知正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大，C错误；D．正电荷从M点移动到N点，电势能降低，则电场力所做总功为正，D错误。故选B。7．C【解析】【详解】A．电场中两等量正电荷形成的电场中过两电荷连线中点与连线垂直的平面内，负电粒子受到电场力指向中点，可以做匀速圆周运动，所以A项说法正确，不符题意；B．点电荷形成的电场中，库仑力提供向心力使负电粒子做匀速圆周运动，B项说法正确，不符题意；C．甲电场中没有电场强度为零的位置，乙电场中两电荷连线中点电场强度为零，电荷受到的电场力为零，可以静止，C项说法错误，符合题意；D．丁电场中两极板间除去边缘部分其余部分为匀强电场，带电粒子受到的电场力是恒力，做匀变速运动，D说法正确，不符题意。故选C。8．AB【解析】【详解】A．将A板向下移动一段距离，即d减小，根据可知电容C增大，根据可知U减小，A正确；B．A极向左平移正对面积减小，根据可知C减小，根据可知U增大，根据U=Ed可知E增大，即电场力变大，故油滴向上加速运动，故B正确；C．转动后电场力方向变化则不可能再平衡，C错误；D．A、B板电性未知，故电势升高或降低未知，故D错误。故选AB。9．BD【解析】【详解】A．由于C点与负电荷的距离未知，B点与金属板的距离也未知，所以，B、C场强的大小不确定，故A错误；B．处于静电平衡状态的导体是一个等势体，所以B点与导体内部的各点电势相等，故B正确；C．过A、B、C三点的电场线如图所示 沿着电场线方向电势降低，且导体是一个等势体，所以故C错误；D．根据知，负电荷在电势高的地方电势能小，在电势低的地方电势能大，所以故D正确；故选BD。10．AC【解析】【详解】A．由题知右侧电势高于左侧电势，故电场线方向大致向左，而粒子做曲线运动，电场力方向处于轨迹弯曲的内侧，说明电场力方向偏左，即电场力方向与电场方向相同，故粒子带正电，A正确；B．因为等势面先平行并且密，后变疏，说明电场强度先不变，后变小，则电场力先不变，后变小，所以加速度先不变，后变小，B错误；C．粒子从到过程，电场力做功为粒子带正电，且，故从到过程电场力做负功，电势能增加，动能减小，速度减小，故点速度比点速度小，C正确；D．因图中是等差等势面，故粒子每经过一个等势面电场力做功相同，动能的变化量相同，D错误。故选AC。11．     2     相反     不变               不变     变短     不改变电路其他参数，只减小电阻，对电流的阻碍作用减小，放电电流变大，则放电时间变短【解析】【详解】（1）[1]根据题意，由图甲可知，电容器放电时接电阻，则开关接2。[2]电容器充电时，上极板接电源正极，则电容器上极板带正电，正电荷流入上极板，放电时，正电荷从上极板流出，则流经表的电流方向与充电时相反。[3]根据公式可知，电容器的电容与电容器极板上的电荷量和极板间电压无关，由电容器本身所决定，则此过程中电容器的电容将不变。（2）[4]电容器放电时，根据公式可知，在图像中，图线与横轴围成的面积表示通过电荷量的多少，由图乙可知，每一个小格的面积表示通过的电荷量为由图乙可知，图线与横轴围成的面积为40个小格，则电容器开始放电时所带的电荷量[5]根据题意及图甲可知，电容器充电结束时，两极板间电压为，则电容器的电容为（3）[6]根据可知，如果不改变电路其他参数，只减小电阻，极板上的电荷量不变，则图像中，图线与横轴围成面积不变。[7][8]放电时间将变短，原因不改变电路其他参数，只减小电阻，对电流的阻碍作用减小，放电电流变大，则放电时间变短。12．     上     a到b     充电后电容器极板上的电荷量     等于     2000【解析】【详解】(1)[1]接通开关S1，S2，电容器的上极板与电源正极相连，故上极板带正电；[2]断开开关S1的瞬间，电容器开始放电，电流从上极板流向下极板，R中的电流方向为从a到b；(2)[3]图乙表示电容器的放电过程，由可知，图中全部阴影部分所围成而积的物理意义是充电后电容器极板上的电荷量；[4]根据由乙图可知，阴影部分S1面积和S2面积对应的相同，所以对应的也相同。故阴影部分S1面积等于S2面积；[5]根据欧姆定律，定值电阻R的阻值为13．（1）；（2）【解析】【详解】（1）粒子仅在电场力作用下做类平抛运动，竖直方向上，根据牛顿第二定律有竖直方向的速度水平方向的速度根据题意可知根据图乙可得则解得（2）根据题意可知，水平位移竖直位移设位移偏角为，则代入数据得出运动时间根据几何关系得出联立解得14．（1）2.0m/s；（2）5.0m；（3）1.94m/s，方向与水平方向的夹角是arctan0.25。【解析】【详解】解：（1）滑块通过A点时对轨道的压力恰好是零，由牛顿第二定律可得代入数据解得       vA=2.0m/s（2）设滑块在BC轨道上的释放点到B点的距离为x，则从释放点到A点，由动能定理则有代入数据解得x=5.0m（3）滑块从A点飞出后，受重力和电场力的作用，在水平方向做匀减速运动，在竖直方向做自由落体运动，有由数学知识可解得，当=0时，在空中运动速度v有最小值，可得解得速度v与水平方向的夹角是arctan0.25。15．（1）7.5×10-2N/C；（2）0.125N；（3）1.25×105N/C【解析】【详解】（1）由题，小球沿水平面做匀加速直线运动，从A到B过程，加速度为根据牛顿第二定律得合力的大小为（2）小球对地面的压力恰好为零，则地面对小球的支持力也为零，则小球电场力和重力两个力，作出两个力的合力，如图则得电场力的大小为（3）电场强度大小为16．（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析【解析】【详解】（1）将横坐标t分成许多很小的时间间隔，在这些很小的时间间隔里，放电电流I可以视为不变，则为这段时间内的电荷量。在图丙I-t图中用阴影标记了一个竖立的狭长矩形，这个阴影面积的物理意义是放电0.2秒电容器释放（流过电阻R）的电荷量。（2）电容器在全部放电过程中释放的电荷量在数值上等于图象与坐标轴所包围的面积。确定每个小方格所对应的电荷量值，纵坐标的每个小格为0.2mA，横坐标的每个小格为0.4s，则每个小格所代表的电荷量数值为q=0.2×10-3×0.4C=8×10-5C再数出曲线下包含的小正方形的个数（大于半格算一个，小于半格舍去），由曲线下方的方格数与q的乘积即得电容器在全部放电过程中释放的电荷量。（3）电路图如图得到的I-t图像如图