鲁科版高中物理必修第三册第2章电势能与电势差检测含答案

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第2章　电势能与电势差满分100分,限时75分钟一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.下列物理量中,哪些与检验电荷有关 (　　)A.电场强度E　　　　B.电势φC.电势能Ep　　　　D.电势差U2.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,电场强度小的地方电势低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.对于正电荷而言,电场力做正功,电势能减少,负电荷则反之D.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3.空间存在甲、乙两相邻的金属球,甲球带正电,乙球原来不带电,由于静电感应,两球在空间形成了如图所示稳定的静电场。实线为其电场线,虚线为其等势线,A、B两点与两球球心连线位于同一直线上,C、D两点关于直线AB对称,则 (　　)A.A点和B点的电势相同B.C点和D点的电场强度相同C.正电荷从A点移至B点,静电力做正功D.负电荷从C点沿直线CD移至D点,电势能先增大后减小4.如图所示是一正电荷周围形成的电场的三个等势面,已知从外往内相邻两个等势面的半径之差相等,它们的电势分别为φO、φA和φB,一带电粒子射入电场中,其运动轨迹如实线OABCDE所示。则 (　　)A.该粒子带负电B.UOA=UABC.粒子从O到B的过程中,电势能减小D.粒子从O到E的过程中,动能先减小再增大5.如图所示,在匀强电场中,A、B、C、D、E、F位于边长L=4 cm的正六边形的顶点上,匀强电场的方向平行于正六边形所在的平面。已知A、B、C、D的电势分别为-4 V、0 V、8 V、12 V。则下列说法正确的是 (　　)A.E点的电势φE=-8 VB.A、F间的电势差UAF=0C.该匀强电场的场强大小E=100 V/mD.该匀强电场的电场线垂直于B、F连线,且指向A6.如图是电源,开关S,定值电阻R1、R2,光敏电阻R3和电容器连接成的电路;电容器的两平行板水平放置。当开关S闭合,无光照射光敏电阻R3时,一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M点,当用强光照射光敏电阻R3时,光敏电阻的阻值变小,则 (　　)A.液滴向下运动　　　　B.液滴向上运动C.电容器所带电荷量减少　　　　D.M点电势变低7.如图所示,A、B、C三个带电离子(不计重力),以相同的初速度沿水平金属板M、N间的中心线射入匀强电场中,两极板间的距离为d。A离子落在N板的中点;B离子落在N板的边缘;C离子飞出极板时,沿电场方向的位移为d4。已知它们质量之比为mA∶mB∶mC=1∶1∶2,则离子A、B、C所带电荷量之比为(　　)A.2∶1∶1　　　　B.2∶2∶1C.4∶2∶1　　　　D.4∶1∶18.虚线a、b、c、d表示匀强电场中的4个等势面。两个带电粒子M、N(重力忽略不计,也不考虑两粒子间的相互作用)以平行于等势面的初速度射入电场,运动轨迹分别如图中①和②所示。已知M是带正电的粒子,则下列说法中正确的是　 (　　)A.N一定也带正电B.a处的电势高于b处的电势,a处的电场强度大于b处的电场强度C.带电粒子N的动能减小,电势能增大D.带电粒子N的动能增大,电势能减小二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)9.如图甲所示,一圆心为O的圆形区域处在平行于纸面的匀强电场中,其半径R=0.5 m。M为圆弧上一点,θ是半径OM与OC的夹角,当θ沿逆时针方向增大时M点的电势φ随θ变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是 (　　)　A.匀强电场的电场强度大小为3 V/mB.匀强电场方向为垂直于AD连线向上C.将一电子由A点沿圆弧逆时针移至C点,电场力做功为322 eVD.将一质子由B点移至D点,电势能减少322 eV10.如图所示,在匀强电场中,虚线为电场线,与Ox轴成θ=60°角,Ox轴上a、b、c三点的坐标分别为3 cm、9 cm、12 cm,O点的电势为零,a点的电势为-3 V,则下列说法正确的是 (　　)A.电场线方向斜向下B.场强大小为100 V/mC.c点的电势为-12 VD.电子在a点的电势能为-3 eV11.如图所示,可视为质点的质量为m、所带电荷量为q的带正电小球,用一绝缘轻质细绳悬挂于O点,绳长为L,现加一水平向右的足够大的匀强电场,电场强度大小为E=mgq,小球初始位置在最低点,若给小球一个水平向右的初速度,使小球恰好能在竖直面内做圆周运动,忽略空气阻力,重力加速度为g。则下列说法正确的是 (　　)A.小球在运动过程中动能与电势能之和不变B.小球在运动过程中机械能与电势能之和不变C.小球在运动过程中的最小速度为　gLD.小球在运动过程中绳子的最大拉力为62mg12.接在平行板电容器的A、B两极板间的电压随时间变化的关系图像如图乙所示,两板间距足够大,一质量为m、带电荷量为+q的粒子(不计重力),开始静止在两极板中央,从某时刻由静止释放,关于带电粒子的运动,下列描述正确的是 (　　)　　A.若从0时刻由静止释放,粒子向右运动的最大速度可能为vm=　2qU0mB.若从0时刻由静止释放,粒子先向右后向左做往复性的运动C.若从38T时刻由静止释放,粒子时而右,时而左,每个周期都会向左移动一定距离D.若从78T时刻由静止释放,粒子时而左,时而右,每个周期都会向右移动一定距离三、非选择题(本题共6小题,共60分)13.(6分)在“用传感器观察电容器的充电和放电”实验中,电路图如图甲。一位同学使用的电源的电动势为10.0 V,测得放电的I-t图像如图乙所示。(1)电容器在整个放电过程中释放的电荷量约为　　　　C。(结果保留两位有效数字) (2)根据以上数据估算出电容器的电容为　　　F。(结果保留两位有效数字) 14.(8分)图示实验装置可用来探究影响平行板电容器的因素,其中电容器左侧极板A和静电计外壳均接地,电容器右极板B与静电计金属球相连。使电容器带电后与电源断开。(1)关于此实验,下列说法正确的是　　　　; A.本实验采用的科学方法是控制变量法B.使用静电计的目的是测量电容器电荷量的变化情况C.A板与静电计的指针带的是异种电荷D.静电计可以用电压表替代(2)保持B板不动,将A板向右移动,静电计指针张角　　　　;保持A、B板不动,向两板间插入陶瓷片,静电计指针张角　　　　;(两空均填“增大”“减小”或“不变”) (3)改变相关因素使电容器电容发生变化,从而可以测量某些物理量,据此可制作电容式传感器。保持B板不动,将A板上下移动会使静电计指针的偏角变化。下列传感器电容变化和此原理相同的是　　　　。 A　　　　BC　　　　D15.(8分)如图,将电荷量为q=3×10-9 C的正点电荷沿电场线方向从匀强电场中的A点移动到B点,AB=2 cm,电场力做的功为6.0×10-7 J,则:(1)若以B点为零电势点,求A、B两点的电势差和A点的电势;(2)求匀强电场的场强E的大小。16.(10分)如图所示,O点固定,绝缘轻细杆长l,A端粘有一带正电荷的小球,电荷量为q,质量为m,水平方向的匀强电场的场强为E,拉动小球使细杆水平后自由释放,求:(重力加速度为g)(1)小球到达最低点B时的速度大小;(2)在最低点B时绝缘杆给小球的力。17.(10分)如图所示,电荷量Q=+83×10-5C的A球固定在足够大的光滑绝缘斜面上,斜面的倾角α=37°,质量m=0.1 kg、电荷量q=+1×10-7C的B球在离A球L=0.1 m处由静止释放。两球均可视为点电荷,静电力常量k=9×109 N·m2/C2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:(1)A球在B球释放处产生的电场强度E的大小和方向;(2)B球的速度最大时两球间的距离r;(3)若B球运动的最大速度为v=4 m/s,B球从开始运动至到达最大速度的过程中电势能增加还是减少?变化量是多少?18.(18分)示波器是研究交变电流变化规律的重要仪器,其主要结构可简化为:电子枪中的加速电场、两水平放置的平行金属板中的偏转电场和竖直放置的荧光屏组成,如图所示。若已知加速电场的电压为U1,两平行金属板的板长、板间距离均为d,荧光屏到两平行金属板右侧的距离也为d,电子枪发射的质量为m、电荷量为-e的电子,从两平行金属板的中央穿过,打在荧光屏的中点O,不计电子在进入加速电场时的速度及电子重力。若两金属板间存在竖直方向的匀强电场,两板间的偏转电压为U2,电子会打在荧光屏上某点,该点到O点的距离为32d,求U1和U2的比值U1U2。答案全解全析1.C　电场强度E=Fq,是采用比值定义法定义的,是由电场本身决定的,与q无关,故A错误;电势φ=Epq,是用比值定义法定义的,是由电场本身决定的,与q无关,故B错误;电势能Ep=φq,故电势能与电荷有关,选项C正确;电势差UAB=Wq,是用比值定义法定义的,由电场本身和A、B两点的位置决定,与q无关,故D错误。2.D　电势与电场强度没有直接关系,所以电场强度大的地方电势不一定高,电场强度小的地方电势不一定低,故A错误;在匀强电场中,由公式U=Ed可知,两点之间的电势差与场强和两点间沿电场线方向的距离都有关,故B错误;根据功能关系,无论正电荷还是负电荷,只要电场力做正功,电势能都是减小的,电场力做负功,电势能都是增加的,故选项C错误;沿电场方向电势降低,而且降低最快,所以D正确。3.C　由题图可知φA>φB,所以正电荷从A移至B,静电力做正功,故A错误,C正确;C、D两点场强方向不同,故B错误;负电荷从C点沿直线CD移至D点,电势能先减小后增大,所以D错误。4.D　由粒子运动轨迹知粒子受排斥力,粒子带正电,故A错误;越靠近正电荷,场强越大,所以O、A间的平均场强比A、B间的要小,由U=Ed,可知UOA