第十章《静电场中的能量》基础巩固与培优达标检测卷-2023-2024学年高二物理专题突破(人教版2019必修第三册)

第十章《静电场中的能量》基础巩固与培优达标检测卷一、单选题1．如图所示为负点电荷的电场线的分布图。A和B分别为该负电荷产生的电场中的两点，下列关于电场强度E的大小和电势φ高低说法正确的是（　　）  A． B．C． D．2．关于静电场的等势面，下列说法正确的是（　　）A．同一等势面上各点电场强度一定相等B．电场线与等势面一定处处相互垂直C．两个电势不同的等势面可能相交D．把一负的点电荷从电势较高处移至电势较低处，电场力做正功3．研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示，下列说法正确的是（    ）  A．实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，不能使电容器带电B．实验中，只将电容器b板向左平移，静电计指针的张角变大C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大D．实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大4．如图所示，边长为的正六边形处在电场强度为的匀强电场中，电场方向平行于正六边形所在平面，且a、c、d三点的电势分别为。则下列表述正确的是（　　）  A． B． C． D．将质子由点移到点电场力做功为5．如图，圆心为O的圆处于匀强电场中，电场方向与圆平面平行，和均为该圆直径。将电荷量为的粒子从a点移动到b点，电场力做功为；若将该粒子从c点移动到d点，电场力做功为W。下列说法正确的是（　　）  A．该匀强电场的场强方向与平行B．将该粒子从d点移动b点，电场力做功为C．a点电势低于c点电势D．若只受电场力，从d点射入圆形电场区域的所有带电粒子都做曲线运动6．“示波器”是电工学中的重要仪器，如图所示为示波器的原理图，有一电子在电势差为U1的电场中加速后，垂直射入电势差为U2的偏转电场，在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角变小的是（   ）  A．U1不变，U2变大 B．U1变大，U2变小C．U1变小，U2变大 D．U1变大，U2变大7．如图甲所示，计算机键盘为电容式传感器，每个键下面由相互平行间距为d的活动金属片和固定金属片组成，两金属片间有空气间隙，两金属片组成一个平行板电容器，如图乙所示。其内部电路如图丙所示，已知平行板电容器的电容可用公式计算，式中k为静电力常量，为相对介电常数，S表示金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离，只有当该键的电容改变量大于或等于原电容的50%时，传感器才有感应，则下列说法正确的是（　　）  A．按键的过程中，电容器的电容减小B．按键的过程中，图丙中电流方向从a流向bC．欲使传感器有感应，按键需至少按下D．欲使传感器有感应，按键需至少按8．如图，空间有一范围足够大的匀强电场，场强方向与梯形区域ABCD平行，已知，，，，，一比荷为的带负电粒子由A点沿AD方向以速率进入该电场，恰好可以通过C点。不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　）  A．D点电势为零B．场强方向由D指向BC．该粒子到达C点时速度大小为D．该粒子到达C点时速度方向与BC边垂直9．如图所示，a、b、c、d为匀强电场中4条沿水平方向的等势面，一个质量为m，电荷量为q的粒子在匀强电场中运动，A、B为其运动轨迹上的两个点。已知该粒子在A点的速度大小为，在B点的速度大小为，A、B连线长为L，连线与等势面间的夹角为θ，不计粒子受到的重力，则（　　）  A．粒子所受的电场力方向竖直向下B．匀强电场的场强方向竖直向下C．粒子从A点运动到B点电场力做负功D．匀强电场的电场强度大小为10．如图所示，边长为1m的正方体所处空间中存在匀强电场（图中未画出）。已知A、B、F三点的电势分别为20V、10V、0，则下列判断正确的是（　　）  A．电场方向从F指向A B．A、E两点电势差和H、D两点电势差相等C．场强大小为时，平面为等势面 D．场强大小可能为二、多选题11．静电纺纱是利用高压静电场使纤维两端带异种电荷，在静电力作用下使纤维伸直，其简化的工作原理如图，虛线为两个对称电极产生的电场线，a、b为电场中的两点，它们到各自附近电极间的距离相等，则下列判断正确的是（　　）  A．a点电场强度比b点的小B．a点电势比b点的低C．同一电荷在a点所受电场力比b点的小D．将一正电荷由a点移到b点，电荷的电势能增大12．利用带电粒子探测电场的分布情况是一种重要的技术手段。如图所示，某圆形区域（圆心为）内存在平行于纸面的匀强电场（未画出），圆上点处有一粒子源，可向圆形区域内发射初动能相同的同种带电粒子，其中分别落在圆上A、两点的粒子动能仍然相同，不计粒子重力、粒子间相互作用及带电粒子对原电场分布的影响，则（    ）A．直线为电场中的一条等势线B．A、两点的电势大小关系为C．、两点间和、两点间的电势差关系为D．落在劣弧中点的粒子获得的动能最大13．如图所示的匀强电场中，已知场强大小等于，AB的间距为6cm，则以下说法正确的是（　　）A．A点电势低于B点电势，A、B、C三点的场强相同B．A、B两点间的电势差为3VC．现有一个电荷量为＋q的电荷，第一次该电荷从A点移到B点，电场力做功为W1；第二次该电荷从A点移到C点，然后再移到B点，在这个过程中电场力做功为W2，则D．若A点电势为零，则B点电势为3V14．一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内A、B、C三点的位置如图所示，三点的电势分别为9V、13.5V、5.5V。下列说法正确的是（　　）A．电场强度的大小为2.5V/cmB．坐标原点处的电势为2VC．电子在A点的电势能比在B点的高4.5eVD．电子从B点运动到C点，静电力做功为-1.0×10-18J15．如图，在轴上关于原点对称的两点A、B分别固定放置点电荷和，轴上的点位于点的右侧，且点电场强度为零。设无穷远处电势为零，则下列判断正确的是（　　）A．点电势为零B．A、O两点的电势差等于O、B两点的电势差C．与点关于点对称的点电场强度一定不为零D．若将一试探电荷沿直线从点移至点，电势能先减小后增大16．有一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c、d四点的位置如图所示cd和cb分别垂直于x轴和y轴，其中a、b、c三点电势分别为4V、8V、10V，将一电荷量为的负点电荷由a点开始沿abcd路线运动，则下列判断正确的是（　　）A．坐标原点O的电势为6VB．电场强度的大小为V/mC．该点电荷在c点的电势能为D．该点电荷从a点移到d点过程中，静电力做功为三、解答题17．如图所示，一根长为的细绝缘线，上端固定于O点，下端系一个质量的带电小球，将整个装置放入电场强度大小为，方向水平向右的匀强电场中，当细线偏离竖直方向为时，小球处于平衡状态．（已知：重力加速度为）试求：（1）小球带何种电荷，带电量为多少；（2）若剪断细线，小球运动的加速度大小；（3）若将小球拉至最低点C无初速度释放，当小球运动到B点时绳中拉力大小。18．如图所示，负电荷q在恒力F作用下在匀强电场中做匀速运动，某段时间内由A运动到B，已知：AB距离为m，恒力N，F与AB的夹角为，电荷量为C，A点的电势V，不计电荷的重力，。求：（1）匀强电场的电场强度E的大小；（2）B点的电势；（3）q由A到B的过程中电场力做的功。19．如图，圆弧轨道的圆心为，半径，圆弧轨道的点与水平地面相切，点在点的正下方，与夹角是53°，在点的右侧有一竖直虚线，点至竖直虚线的距离，竖直虚线的左侧有场强大小为、水平向左的匀强电场，竖直虚线的右侧有场强大小为、竖直向上的匀强电场。竖直虚线的右侧有一竖直墙壁，墙壁到竖直虚线的距离，墙壁底端点与水平地面相连接，墙壁的高度也为。将一电荷量、质量的绝缘小球放在点，恰好能静止。现给小球一个初速度，小球到达竖直虚线时速度大小，并刚好从点飞离墙壁。已知小球可视为质点，圆弧轨道和水平地面均光滑，重力加速度取，， ，。求：（1）电场强度大小；（2）初速度大小；（3）电场强度大小。20．如图所示，一负粒子从静止开始经加速电场加速后，获得水平速度。沿水平放置的一对平行金属板间中心线射入偏转电场（可看成匀强电场）中。已知负粒子的电荷量为，质量为，偏转金属极板长为，所加电压为，P是下板中心的小孔。（不计粒子的重力）（1）求加速电场两端的电压；（2）若粒子恰能从P孔飞出偏转电场，求粒子在偏转电场中运动的时间和两偏转极板间距；（3）若偏转电场两极板间距离为，要使负粒子能飞出偏转电场，水平板板间所加偏转电压应满足的条件。21．如图，为固定在竖直平面内的轨道，段光滑水平，段为光滑圆弧，对应的圆心角，半径，段平直倾斜且粗糙，各段轨道均平滑连接，倾斜轨道所在区域有场强大小为、方向垂直于斜轨向下的匀强电场。质量、电荷量的小物体（视为质点）被弹簧枪发射后，沿水平轨道向左滑行，在C点以速度冲上斜轨。以小物体通过C点时为计时起点，以后，场强大小不变，方向反向。已知斜轨与小物体间的动摩擦因数。设小物体的电荷量保持不变，，，。求：（1）弹簧枪对小物体所做的功；（2）小物体经后，速度达到多大以及此过程小物体运动的位移为多少?（3）在斜轨上小物体能到达的最高点为，求的长度。22．如图所示，水平轨道上段光滑，段粗糙，为竖直平面内半径为的光滑半圆轨道，两轨道相切于C点，右侧有电场强度的匀强电场，方向水平向右。一根轻质绝缘弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与带负电滑块P（可视为质点）接触但不连接，弹簧原长时滑块在B点，现向左压缩弹簧后由静止释放，当滑块P运动到F点瞬间对轨道压力为 ，且滑块从F点抛出后恰好落回到B点。已知滑块P的质量为，电荷量为，与轨道间的动摩擦因数为，不计空气阻力并忽略滑块P与轨道间电荷转移，重力加速度，（本题计算取）。（1）求水平轨道上的距离；（2）求释放滑块前弹簧的弹性势能；（3）若改变弹簧的压缩量，要使滑块P沿光滑半圆轨道运动时不脱离圆弧轨道，求弹簧释放弹性势能大小的取值范围。