2023年新教材高中物理第10章静电场中的能量达标检测卷新人教版必修第三册

这是一份2023年新教材高中物理第10章静电场中的能量达标检测卷新人教版必修第三册，共10页。
第十章达标检测卷(本栏目对应学生用书P219)(考试时间：60分钟　满分：100分)班级________　座号________　姓名________　分数________一、选择题：本题共20小题，每小题3分，共60分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．1．下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解，其中正确的是(　　)A．根据电场强度的定义式E＝可知，电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比B．根据电容的定义式C＝可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间电压成反比C．根据真空中点电荷的电场强度公式E＝k可知，电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量无关D．根据电势差的定义式UAB＝可知，带电荷量为1 C的正电荷，从A点移动到B点克服静电力做功为1 J，则A、B两点间的电势差为－1 V【答案】D　【解析】电场强度取决于电场本身，与有无试探电荷无关，A错误；电容取决于电容器本身，与电容器所带电荷量和两极板间电压无关，B错误；E＝k中，Q是场源电荷，所以电场中某点的电场强度与Q成正比，C错误；由UAB＝知，D正确．2．计算机键盘每个键下面都连有一块小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的另一块固定的小金属片组成一个可变电容器，如图所示．当连接电源不断电，按下某个键时，与之相连的电子线路就给出该键相应的信号．当按下该键时，下列说法正确的是(　　)A．电容减小B．极板间的电压增大C．极板间的电场强度变大D．极板间的电量不变 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 【答案】C　【解析】当按下该键时，两金属片间距d减小，由C＝可知，电容C变大，故A错误；由于电容器保持与电源相连，极板间的电压不变，故B错误；由E＝，U不变，d减小，所以极板间的场强变大，故C正确；由Q＝CU，U不变，C变大，所以极板的电量变大，故D错误．3．下列四个电场中，a、b两点电场强度与电势均相同的是(　　)【答案】C　【解析】A中a、b是同一等势面上的两点，电势相同，场强大小相等，但方向不同，A错误；B中a处电场线比b处电场线密，则a处场强较大，顺着电场线方向，电势降低，则b点的电势较高，B错误；C中a、b是匀强电场中的两点，电场强度相同，a、b连线与电场线垂直，在同一等势面上，电势相等，C正确；D中等量异种电荷连线的中垂线是一条等势线，则a、b的电势相同．根据电场线的分布可知，a处场强较大，D错误．4．(2022年朔州名校检测)图中带箭头的直线是某电场中的一条电场线，在这条直线上有a、b两点，若用φa、φb表示a、b两点的电势大小，则(　　)A．电场线是从a指向b，所以有φa>φbB．a、b两点的场强方向相反C．同一负电荷在b点的电势能小于在a点的电势能D．若此电场是由一负点电荷所产生的，则有Ea>Eb【答案】A　【解析】沿着电场线电势降低，所以φb<φa，A正确；a、b两点在同一条电场线上，电场强度方向相同，B错误；根据公式Ep＝qφ，可知同一负电荷在b点的电势能大于在a点的电势能，C错误；沿着电场线越靠近负电荷，电场强度越大，Eb>Ea，D错误．5．如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的(　　)A．电势φA<φB ，场强EA>EB B．电势φA>φB ，场强EA>EB C．电势φA<φB ，场强EA<EB D．电势φA>φB ，场强EA<EB【答案】D　【解析】根据沿电场线电势降低可知φA>φB；根据电场线越密的位置电场强度越大可知EA<EB，故D正确．6．真空中两等量异种点电荷的电场线分布如图所示，a、b为两电荷连线的中垂线上的两点，下列说法正确的是(　　)A．a、b两点场强大小相等，电势不相等B．a、b两点场强大小相等，电势相等C．a、b两点场强大小不相等，电势相等 D．a、b两点场强大小不相等，电势不相等【答案】C　【解析】电场线越密，场强越大，所以a点场强小于b点场强；等量异种点电荷中垂面为等势面，所以a、b两点电势相等，故A、B、D错误，C正确．7．如图所示，在阴极射线管的阴、阳两极间加上电压U，电子电量为－e，电子从阴极出发，到达阳极时(　　)A．动能不变  B．动能减少了eU C．电势能减少了eU D．电势能增加了eU【答案】C　【解析】因为电子从阴极出发到达阳极过程中，电场力做功为W＝eU，即电场力做正功，则电势能减少，动能增加，且电势能减少了eU，动能增加了eU，故C正确，A、B、D错误．8．如果将q＝－2×10－8 C的点电荷从电场中的a点移动到b点，电场力对该电荷做了4×10－7 J的正功，则该电荷的电势能(　　)A．增加了20 J  B．增加了4×10－7 JC．减少了8×10－7 J  D．减少了4×10－7 J【答案】D　【解析】由功能关系可知，把q＝－2×10－8 C的点电荷从a点移到b点，电场力对该电荷做了4×10－7 J的正功，则该点电荷的电势能将减小4×10－7 J，故D正确．9．一个带正电的质点，电量q＝2.0×10－9 C，在电场中由A点移到B点．在此过程中，除电场力外，其他力做的功为6.0×10－5 J，质点的动能增加了8.0×10－5 J，则A、B两点间的电势差UAB为(　　)A．3.0×104 V  B．1.0×104 VC．4.0×104 V  D．7.0×104 V【答案】B　【解析】由题意，根据动能定理有W＋qUAB＝ΔEk，解得UAB＝1.0×104 V，故B正确．10．如图所示，在一电场强度为E的匀强电场中放有一个金属空心导体，图中a、b分别为金属导体内部与空腔中的两点，则(　　)A．a、b两点的电场强度都为零B．a点的电场强度不为零，b点的电场强度为零C．a点的电场强度为零，b点的电场强度不为零D．a、b两点的电场强度都不为零【答案】A　【解析】处于静电平衡状态下导体内部电场强度均为零，B、C、D错误，A正确．11．一个竖直向上的避雷针发生尖端放电时在空间形成的电场如图，在空间取一条水平线abc和一条圆弧线adc，bd连线为ac 连线的中垂线，图中所画电场线关于直线bd对称，以下说法正确的是(　　)A．adc 是一条等势线B．沿abc 移动与沿adc 移动点电荷电场力做的功均为零C．a、c两点的电场强度相同D．正点电荷在b点比在d点受到的电场力大，且在b点比在d点的电势能大【答案】B　【解析】假设有一正电荷从d点沿圆弧运动到a点，则电场力做正功，ad两点电势不相等，圆弧adc 不是一条等势线，A错误；因ac两点电势相等，可知沿abc 移动与沿adc 移动点电荷电场力做的功均为零，B正确；a、c两点的电场强度大小相等，但是方向不同，C错误；b点电场线较d点密集，可知b点场强比d点大，正点电荷在b点比在d点受到的电场力大；沿电场线电势降低，可知d点电势高于b点，正电荷在b点比在d点的电势能小，D错误．12．如图所示，水平向右的匀强电场中，电荷量为＋2 C的带电小球在A点的电势能为6 J，在B点的电势能为2 J，已知A点与B点间的距离为0.2 m，A、B连线与电场线平行．下列说法正确的是(　　)A．电场强度的大小为0.1 V/mB．电场强度的大小为10 V/mC．若带电小球沿曲线ACB由A运动到B，则动能增加量大于4 JD．若带电小球沿曲线ACB由A运动到B，则动能减少量等于4 J【答案】B　【解析】由电势能决定式Ep＝φq，可知φA＝3 V，φB＝1 V，所以电场强度的大小为E＝＝10 V/m，故A错误，B正确；电场力做功与路径无关，粒子沿曲线ACB运动，动能增加量等于电势能的减少量，等于4 J，故C、D错误．13．如图所示为某匀强电场的等势面分布图，每两个相邻等势面相距2 cm，则电场强度E的大小和方向分别为(　　)A．E＝100 V/m，竖直向下 B．E＝100 V/m，水平向左C．E＝100 V/m，竖直向上 D．E＝200 V/m，水平向右【答案】B　【解析】电场线与等势面垂直，且从高电势指向低电势，电场强度的方向水平向左，E＝＝ V/m＝100 V/m，B正确，A、C、D错误．14．如图所示，在直线l上A、B两点各固定电荷量均为Q的正电荷，O为AB的中点，C、D两点关于A点对称，C、D两点的场强大小分别为EC、ED，电势分别为φC、φD．则下列说法正确的是(　　)A．EC>ED，φC>φDB．EC<ED，φC>φDC．在直线l上与D点电势相同的点除D点外可能还有2个D．将一负电荷从C点移到D点其电势能减小【答案】B　【解析】A在C点产生的场强方向水平向右，B在C点产生的场强方向水平向左，并且小于A在C点的电场强度大小，故C点的电场强度大小为两电荷在C点产生的电场强度之差，同理在D点产生的电场强度为两点电场强度之和，故EC<ED，根据公式U＝Ed可得，C到A点的距离等于D到A点的距离，但是AD间的电场强度大于CA间的电场强度大小，所以AD间的电势差大于AC间的电势差，可知D点的电势小于C点的电势，即φC>φD，A错误，B正确；根据电场强度的叠加可知在直线l上，与D点电势相等的点可能有3个，分别处于CO间、OB间和B的右侧，C错误；因为AD间的电势差大于AC间的电势差，可知C点的电势高于D点，根据Ep＝qφ知，负电荷在C点的电势能小于D点的电势能，即将一负电荷从C点移到D点其电势能增大，D错误．15．如图所示，相距较近的一对带等量异种电荷的平行金属板水平放置，两板间的电场可看作匀强电场．一电子以初速度v0沿平行于板面的方向射入匀强电场，运动轨迹如图中实线所示．则电子在两板间的运动过程中(　　)A．速度逐渐增大 B．加速度逐渐增大C．电子的电势能逐渐增大 D．静电力对电子做负功【答案】A　【解析】电子在两板间运动过程中，静电力对电子做正功，电子速度逐渐增大，电势能逐渐减小，由于电子所受电场力不变，所以加速度不变，故A正确，B、C、D错误．16．在某雷雨天，一雷雨云下方存在一沿竖直方向的匀强电场，其电场强度为104 V/m.一半径为1 mm的球形雨滴在此电场中不会下落，则该雨滴携带的电荷量的最小值约为(重力加速度g取10 m/s2，水的密度为103 kg/m3)(　　)A．2×10－9 C B．4×10－9 CC．6×10－9 C D．8×10－9  C【答案】B　【解析】带电雨滴在电场力和重力作用下保持静止，根据平衡条件，电场力和重力必然等大反向，mg＝Eq，其中m＝ρV，V＝πr3，解得q＝＝＝ C≈4×10－9 C．故B正确．17．如图所示，质子( H)和α 粒子( He)，以相同的初动能垂直射入偏转电场(不计粒子重力)，则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为(　　)A．4∶1  B．1∶2 C．2∶1  D．1∶4【答案】B　【解析】两粒子进入电场后，做类平抛运动，根据牛顿第二定律有a＝，粒子射出电场时的侧位移为y＝at2，电场中水平方向有t＝，联立可得y＝，依题意两粒子的初动能相同，电场强度E和极板长度L相同，则y与q成正比，质子和α粒子电荷量之比为1∶2，则侧位移y之比为1∶2.18．一带正电粒子仅在电场力作用下从A点经B、C运动到D点，其v-t图像如图所示，则下列说法中正确的是(　　)A．A处的电场强度一定小于B处的电场强度B．A处的电势一定大于在B处的电势C．CD间各点电场强度和电势都为零D．AB两点间的电势差不等于CB两点间的电势差【答案】B　【解析】由v-t图像斜率可看出，带正电的粒子的加速度在A点时较大，由牛顿第二定律得知在A点的电场力大，故A点的电场强度一定大于B点的电场强度，故A错误；B点速度比A点的速度大，说明从A到B电场力做正功，电势能减小，由于是正电荷，根据φ＝，电势也减小，A点电势大于B点电势，B正确；CD间各点电荷的加速度为零，故不受电场力，故电场强度为零，电场强度为零，说明各点之间的电势差为零，但电势不一定为零，C错误；A、C两点的速度相等，故粒子的动能相同，因此从A到B和从B到C电场力做功的绝对值相同，AB两点间的电势差等于CB两点间的电势差，故D错误．19．如图所示，一质量为m、带电荷量为q的粒子，以初速度v0从a点竖直向上射入匀强电场中，匀强电场方向水平向右．粒子通过电场中的b点时，速率为2v0，方向与电场方向一致，则a、b两点间的电势差为(　　)A． B．C． D．【答案】C　【解析】由题意可知，粒子受重力和水平方向的静电力作用，由加速度定义a＝，可得加速度的大小ax＝2ay＝2g，由牛顿第二定律可知，qE＝2mg，水平位移x＝t，竖直位移y＝t，即x＝2y，因此静电力做功W1＝qEx＝qUab，重力做功W2＝－mgy＝，由动能定理得W1＋W2＝m(2v0)2－mv，解得Uab＝.20．如图所示的电路中，AB是两金属板构成的平行板电容器．先将开关S闭合，等电路稳定后再将S断开，然后将B板向下平移一小段距离，并且保持两板间的某点P与A板的距离不变．下列说法不正确的是(　　) A．电容器的电容变小B．电容器内部电场强度变大C．电容器内部电场强度不变D．P点电势升高【答案】B　【解析】由C＝知，B板下移d增大，C变小，A正确；由E＝＝＝，由于S断开，Q不变，故电场强度E不变，B错误，C正确；B板接地，电势为零，PB距离变大，由φP＝EdPB可知，P点电势升高，D正确．故选B．二、非选择题：本题共3小题，共40分．21．(12分)在电场中将2.0×10－9 C的正电荷从A点移到B点，静电力做功1.5×10－7 J，再把这个电荷从B点移到C点静电力做功－4×10－7 J．求：(1)AB间、BC间、AC间电势差各是多少？(2)将1.5×10－9 C的电荷从A点移到C点静电力做功多少？【答案】(1)75 V　－200 V　－125 V　(2)－1.875×10－7 J【解析】(1) AB间电势差UAB＝＝ V＝75 V，BC间电势差UBC＝＝ V＝－200 V，AC间电势差UAC＝UAB＋UBC＝75 V＋(－200) V＝－125 V.(2)将1.5×10－9 C的电荷从A点移到C点静电力做功W′AC＝UACq′＝－125×1.5×10－9 J＝－1.875×10－7 J. 22．(14分)如图所示，某空间有一竖直向下的匀强电场，电场强度E＝1.0×102 V/m，一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中，在金属板的正上方高度h＝0.80 m的a处有一粒子源，盒内粒子以v0＝2.0×102 m/s的初速度向水平面以下的各个方向均匀放出质量为m＝2.0×10－15 kg、电荷量为q＝＋10－12 C的带电粒子，粒子最终落在金属板b上，若不计粒子重力，求：(结果保留2位有效数字)(1)带电粒子打在金属板上时的动能；(2)从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围(所形成的面积)；若使带电粒子打在金属板上的范围减小，可以通过改变哪些物理量来实现？【答案】(1)1.2×10－10 J　(2)面积为4.0 m2　可以通过减小h或增大E来实现【解析】(1)不计粒子重力，只有静电力做功，对粒子由动能定理得qUab＝Ek－mv，可得带电粒子打在金属板上时的动能为Ek＝qUab＋mv＝1.2×10－10 J.(2)粒子源射出的粒子打在金属板上的范围以粒子水平抛出的落点为边界．设水平抛出后t时刻落在板上，则x＝v0t，h＝at2，a＝，S＝πx2，联立以上各式得所形成的面积S＝≈4.0 m2，可以通过减小h或增大E来实现．23．(14分)A、B两带电平行板间电场强度E＝6×103 N/C，两板间距离为5 cm，电场中P1点距A板0.5 cm，B板接地，如图所示．求：(1)A、B两板电压为多大？(2)P1点电势为多大？(3)现将一个带电荷量为2×10－3 C的带电粒子由P1点移到P2点，此过程电场力做功－9.6×10－2 J，则P2点距离B板多远？【答案】(1)300 V　(2)－270 V　(3)3.7 cm【解析】(1)由公式U＝Ed得UAB＝－6×103×5×10－2 V＝－300 V，那么AB的电压为300 V.(2)两板间距离为5 cm，电场中P1点距A板0.5 cm，则P1点距B板的距离为4.5 cm，由公式U＝Ed得UP1B＝6×103×4.5×10－2 V＝270 V，由于B板接地且B极带正电，则P1点电势为－270 V.(3)带电荷量为2×10－3C的带电粒子由P1点移到P2点，此过程电场力做功－9.6×10－2J，则这两点的电势差为UP1P2＝＝ V＝－48 V，所以P2点电势为－222 V，又UP2B＝Ed′，所以d′＝＝ m＝－3.7 cm，负号表示逆着电场线方向．