2022-2023学年鲁科版必修第三册 第二章 电势能与电势差 单元测试1

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第二章 电势能与电势差 一、选择题（本题共11小题，每题5分，共55分）1.电场中电场线、电势能及电势的判断，下列说法正确的是(   )A.电场中电势降低的方向即电场线方向B.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，静电力做正功C.若在E点的电势能为负值，则E点电势为负值D.若在A点的电势能比在B点的大，则A点电势高于B点电势2.（多选）静电场中，一带电粒子仅在电场力的作用下自M点由静止开始运动，N为粒子运动轨迹上的另外一点，则(   )A.运动过程中，粒子的速度大小可能先增大后减小B.在两点间，粒子的轨迹一定与某条电场线重合C.粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能D.粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行3.如图所示，在O点处放置一点电荷是以O点为球心的球面上的点，平面与平面垂直，则下列说法中正确的是(   )
 A.两点的电场强度相同B.两点的电势相等C.点电荷在球面上任意两点之间移动时，静电力要做功D.图中两点之间的电势差与两点之间的电势差不同4.电荷量大小分别为Q和的两个点电荷分别固定于x轴上两处，且其中一个点电荷固定于处。在它们形成的电场中，有一个试探电荷沿x轴从向坐标原点运动，其电势能随x的变化关系如图所示，图线最低处对应的x轴坐标为，则可以确定的是(   )
 A.A带正电且处于处 B.B带负电且处于处C.在处电场强度等于零 D.在x轴上范围内，场强方向向左5.（多选）如图所示，绝缘轻杆的两端固定带有等量异号电荷的小球（不计重力）。开始时，两小球分别静止在位置。现外加一匀强电场E，在静电力作用下，小球绕轻杆中点O转到水平位置。取O点的电势为0。下列说法正确的有(   )
 A.电场E中A点电势低于B点 B.转动中两小球的电势能始终相等C.该过程静电力对两小球均做负功 D.该过程两小球的总电势能增加6.某电场的电场强度E沿x轴变化如图所示，一正电荷从移动到，其电势能(   )
 A.始终增大 B.始终减小 C.先减小后增大 D.先增大后减小7.一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上。若将云母介质移出，则电容器(   )A.极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大B.极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大C.极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变D.极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变8.如图，真空中只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场，在竖直平面内有初速度为的带电微粒，恰能沿图示虚线由A向B做直线运动。那么(   )
 A.微粒带正电荷  B.微粒一定做匀减速直线运动C.仅改变初速度的方向微粒仍做直线运动 D.运动中微粒的电势能保持不变9.（多选）匀强电场中有一条直线，为该直线上的三点，且。若两点的电势分别为5 V、11 V，则下列叙述正确的是(   )A.电场线方向由B指向AB.C点的电势为17 VC.正检验电荷从A点运动到B点的过程中，其电势能不一定增大D.将负检验电荷（不计重力）无初速度放入该电场中的A点，则该检验电荷将做匀加速直线运动10.如图所示，两种不同的正离子（不计重力）垂直射入偏转电场，从偏转电场射出时具有相同的偏转距离y和偏转角θ（偏转电压U保持不变），则两种离子进入偏转电场前需要满足(   )
 A.速度相同 B.动能相同C.比荷相同 D.由静止经同一加速电场加速11.空间存在着平行于x轴的静电场，为x轴上的点，，，间x轴上的电势φ随x的变化如图所示。一个带电粒子仅在电场力作用下从M点由静止开始沿x轴向右运动，则下列判断正确的是(   )
 A.粒子可能带正电B.粒子一定能通过N点C.粒子从M向O运动过程中所受电场力逐渐增大D.x轴上间的电场强度小于间的电场强度二、实验题（本题共10分）12.如图是某实验小组定性探究平行板电容器的电容C与其极板间距离d、极板间正对面积S之间的关系的装置图。充电后与电源断开的平行板电容器的A板与静电计相连，B板和静电计金属壳都接地，A板通过绝缘柄固定在铁架台上，人手通过绝缘柄控制B板的移动。请回答下列问题：
 （1）本实验采用的科学方法是__________。A.理想实验法 B.控制变量法 C.等效替代法 D.建立物理模型法（2）在该实验中，静电计的作用是__________。A.测定该电容器两极板间的电势差变化 B.测定该电容器的电容C.测定该电容器的电荷量 D.测定两板之间的电场强度（3）在实验中可观察到的现象（选填“变大”“变小”或“不变”）：
①甲图中的手水平向左移动增大极板间距离d时，静电计指针的张角___________，
②乙图中的手竖直向上移动减小极板间正对面积S时，静电计指针的张角___________。
（4）通过以上实验可归纳得到的结论是：___________。三、计算题（本题共35分）13.（15分）空间存在一方向竖直向下的匀强电场，是电场中的两点，从O点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m的小球。A不带电，B的电荷量为。A从O点发射时的速度大小为，到达P点所用时间为t；B从O点到达P点所用时间为。重力加速度为g，求（1）电场强度的大小；（2）B运动到P点时的动能。            14.（20分）如图是竖直放在的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道,是半径为10 cm的半圆环,,一质量,电荷量的小球由静止在静电力作用下自A点沿轨道运动,g取,求:
 1.它运动到C点的速度大小; 2.小球在C点时对轨道的压力大小。

               
答案以及解析1.答案：D解析：电场中电势降低最快的方向为电场线方向，A错误；将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电势能增加，静电力做负功，B错误；若在E点的电势能为负值，根据可知E点电势为正值，C错误；根据电势能公式可得，若在A点的电势能比在B点的大，则A点电势高于B点电势，D正确。2.答案：AC解析：如图，若电场由同种电荷形成且由M点释放一负血荷（如图所示），则负电荷先加速后减速，故A正确；若电场线为曲线，则粒子轨迹一定不与电场线重合，故B错误；

由于N点速度大于等于零，故N点动能大于等于M点动能，由能量守恒（动能与电势能的和不变）可知，N点电势能小于等于M点电势能，故C正确；粒子做曲线运动时，粒子在N点所受静电力的方向一定不与粒子轨迹在该点的切线平行，受电场力方向一定指向凹的一侧，故D错误。3.答案：B解析：两点的电场强度大小相等，方向相反，故A错误；是以O点为球心的球面上的点，这些点都在同一个等势面上，所以两点的电势相等，故B正确；整个球面是等势面，所以点电荷在球面上任意两点之间移动时，静电力不做功，故C错误；点在同一个等势面上，所以两点之间的电势差与两点之间的电势差相同，故D错误。故选B。4.答案：C解析：从图像可知在处的电势能大于零，故在此处应有一负电荷，并且由电势能的变化可知，另一电荷不可能在原点的右侧，故A错。电势能是标量，其正负表示大小，即负值比零值要小。图线斜率的绝对值表示试探电荷受到的静电力大小，即处静电力为零，则电场强度等于零，所以另一电荷应为正电荷，电荷量为，设另一电荷的横坐标为x，则有，解得，故B错，C正确。在x轴上的区域，试探电荷沿x轴从向坐标原点运动，其电势能减小，可知静电力做正功，根据负电荷所受静电力方向与场强方向相反，知场强方向向右，故D错。5.答案：AB解析：因在匀强电场中等势面是与电场线垂直的平面，又因为沿电场线方向电势逐渐降低，故A项正确。因O是轻杆的中点，则转动过程中两小球到过O点的等势面的距离总是相等的，又因为O是电势零点，故两小球所在处的电势的值互为相反数，而两小球带等量异号电荷，故由可知两小球的电势能始终相等，B项正确。两小球均在电场力作用下从静止开始转动，动能增大，由能量守恒可知两小球的总电势能一定减少，再由功能关系可知电场力一定做正功，故C、D项均错误。6.答案：C解析：由图像可知，场强的方向先沿x轴正向后沿x轴负向，正电荷从移动到，静电力先做正功后做负功，则其电势能先减小后增加。故选C。7.答案：D解析：电容器电容，云母介质移出，减小，C减小；又，电源恒压，U一定，C减小，故Q减小；电场强度，故E不变，选项D正确。8.答案：B解析：微粒做直线运动的条件是速度方向和合外力的方向在同一条直线上，只有微粒受到水平向左的静电力才能使得合力方向与速度方向在同一条直线上且相反，由此可知微粒所受的静电力的方向与场强方向相反，则微粒必带负电，且运动过程中微粒做匀减速直线运动，故A错误，B正确；仅改变初速度的方向微粒所受合力方向不变，则微粒做曲线运动，C错误；运动中静电力做负功，则微粒的电势能增加，D错误。9.答案：BD
解析：在匀强电场中，沿着电场线方向的电势在降低，B点电势高于A点电势，但直线不一定是电场线，故电场线方向不一定是由B指向A，故A错误；在匀强电场中，若在同一条直线上距离相等，则电势差相等，又，故，即，得，故B正确；电势能，若q为正，则电势能与电势成正比，由于A点的电势低于B点的电势，故正检验电荷从A点运动到B点的过程中，其电势能一定增大，故C错误；将负检验电荷无初速度放入该电场中的A点，该电荷在恒定的电场力的作用下，沿场强的反方向做匀加速直线运动，故D正确。10.答案：D解析：加速电场加速过程，在偏转电场中的运动时间，加速度，偏转距离，偏转角θ满足，由以上分析可知，两种离子进入同一偏转电场前需要满足：由静止经同一加速电场加速。故选D。11.答案：B解析：由题图知，两点电势相等，O点的电势最高，A到O是逆电场线方向，粒子仅在电场力作用下，从M点由静止开始沿x轴向右运动，即逆电场线方向运动，粒子一定带负电，选项A错误；由题可知，M点的电势小于N点的电势，故粒子从M到O电场力做的功大于从O到N克服电场力做的功，粒子能通过N点，选项B正确；由题图知之间x轴上的电场强度不变，所以粒子从M向O运动过程中电场力不变，选项C错误；由于，所以x轴上间的电场强度大于间的电场强度，选项D错误。12.答案：（1）B（2）A（3）①变大
②变大（4）见解析解析：（1）探究电容大小与多种因素的关系，采用的是控制变量法，故选B。
（2）该实验中静电计是为了测定该电容器两极板间的电势差，从而反映出电容器电容大小的变化，故选A。
（3）①甲图中的手水平向左移动，增大极板间距离d时，由可知，电容器电容C减小，又由于Q不变，则由可知，U变大，则静电计指针的张角变大。②乙图中的手竖直向上移动减小极板间正对面积S时，由可知，电容器电容C减小，又由于Q不变，则由可知，U变大，则静电计指针的张角变大。
（4）由实验现象归纳总结可得：平行板电容器极板间距d越大，电容C越小；两板间的正对面积S越小，电容C越小。
13、（1）答案：解析：设电场强度的大小为E，小球B运动的加速度为a。根据牛顿第二定律、运动学公式和题给条件，有①②解得③（2）答案：解析：设B从O点发射时的速度为，到达P点时的动能为，两点的高度差为h，根据动能定理有④且有⑤⑥联立③④⑤⑥式得⑦
14.1. 2.0.4 N