（2019人教版必修第三册）高二物理精讲精练 第十章 静电场中的能量【章节检测】（原卷版+解析）

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第十章 静电场中的能量(时间：90分钟　分值：100分)一、选择题（每题4分，1~7单选，8~12多选。共48分）1．（2022·广东光明·高二期末）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2．（2022·广东·深圳实验学校光明部高二期末）如图所示，下列四幅有关电场说法正确的是（　　）A．图甲为等量异种点电荷形成的电场线B．图乙中离点电荷距离相等的a、b两点场强相同C．图丙中在c点静止释放一正电荷，可以沿着电场线运动到d点D．图丁中e点与f点在同一垂直于电场线的直线上，正电荷+q在e点与f点的电势能相同3．（2022·广东·中山市华侨中学高二期末）如图所示，平行板电容器经开关S与电池连接，a处有一带电微粒保持静止状态。S是闭合的，C表示电容器的电容，表示a点的电势，EP表示点电荷的电势能。现将电容器的A板向上移动少许，使两板间的距离增大，则（　　）A．C变小，变大，EP变大 B．C变大，不变，EP变小C．C变小，变小，EP变大 D．C变大，变小，EP不变4．（2022·广东·中山市华侨中学高二期末）某电场线分布如图所示，一带电粒子沿图中虚线所示途径运动，先后通过M点和N点，以下说法正确的是（　　）A．M、N点的场强EM＞EN B．粒子在M、N点的加速度aM＞aNC．粒子在M、N点的速度vM＞vN D．粒子带正电5．（2022·广东高州·高二期末）如图所示，为匀强电场边长为L的正三角，电场线与正三角形平面平行，将一个电荷量为q的正电荷若从A点移到B点，电场力所做的正功为，若从A点移到C点，电场力所做的正功为，则下列说法正确的是（　　）A．电场方向由C指向AB．若电荷从B移到C，电荷的电势能增加C．电场强度大小为D．A、B、C三点中，B点的电势最高6．某静电场沿x轴的电势φ的分布如图所示，x2处的电势为φ2，下列说法正确的有(　　)A．将电量为q的点电荷从x1移到x2，电场力做的功为qφ2B．x1处的电场强度为零C．负电荷从x1移到x2，电势能减小D．负电荷从x1移到x2，受到的电场力增大7．（2022·广东高州·高二期末）如图所示，平行板电容器充电后断开开关，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则（　　）A．带电油滴将沿竖直方向向上运动B．P点的电势将不变C．带电油滴的电势能将减小D．电容器的电容减小，极板带电荷量将增大8．(多选)带正电的微粒放在电场中，电场强度的大小和方向随时间变化的规律如图所示。带电微粒只在静电力的作用下由静止开始运动，则下列说法中正确的是(　　)A．微粒在0～1 s内的加速度与1～2 s内的加速度相同B．微粒将沿着一条直线运动C．微粒做往复运动D．微粒在第1 s内的位移与第3 s内的位移相同9．(多选)在一静止点电荷的电场中，任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标(ra，φa)标出，其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是(　　)A．Ea∶Eb＝4∶1 B．Ec∶Ed＝2∶1C．Wab∶Wbc＝3∶1 D．Wbc∶Wcd＝1∶310．(多选)如图所示，eq \o(AB,\s\up10(︵))为位于O点的一点电荷电场中的等势线，C是AB连线的中点，AO和BO垂直，CD和BO平行。在D点由静止释放一个带负电的试探电荷，仅在静电力作用下，试探电荷沿DA加速运动。下列说法正确的是(　　)A．D点的电场强度比C点的电场强度大B．D点的电势比C点的电势高C．带正电的试探电荷从A点沿直线AB移动到B点，电势能先增大后减小D．带负电的试探电荷从B点沿BCD移动到D点，静电力一直做负功11．(多选)如图所示，正方体真空盒置于水平面上，它的ABED面与EFGH面为金属板，其他面为绝缘板。ABED面带负电，EFGH面带正电，从小孔P沿水平方向以相同速率射入三个带负电的小球a、b、c，最后分别落在1、2、3三点，则下列说法正确的是 (　　)A．三个小球在真空盒中都做类平抛运动B．三个小球在空中运动时间相同C．c球落在平板上的速度最大D．c球所带电荷量最少12．(多选)如图所示，平行板电容器两极板水平放置，极板A在上方，极板B在下方，现将其和二极管串联接在电源上，二极管具有单向导电性。一带电小球沿A、B中心水平射入，打在B极板上的N点，小球的重力不能忽略，现通过上下移动A板来改变两极板A、B间距(两极板仍平行)，则下列说法正确的是(　　)A．若小球带正电，当A、B间距增大时，小球打在N的右侧B．若小球带正电，当A、B间距减小时，小球打在N的左侧C．若小球带负电，当A、B间距增大时，小球打在N的左侧D．若小球带负电，当A、B间距减小时，小球可能打在N的右侧二、非选择题（共52分）13．（6分）（2022·广东南山·高二期末）电容器是电路中常用的电子元件，某物理兴趣小组利用高电阻放电法测一标示模糊的电容器的电容。（1）完成以下实验步骤：①按图甲电路图连接好电路；②先使开关S与2端相连，此时电容器处于_________状态（填“充电”或“放电”），这个过程可在短时间内完成；③再把开关S与1端相连，同时开始计时并测量数据，每隔5s或10s读一次电流I的值，将测得数据填入预先设计的表格中：④在如图乙所示的坐标纸上标出测量的数据点，并用平滑的曲线把数据点连接起来。根据实验回答以下问题：（2）以下电子元件中，属于电容器的是_________；A．B．C．（3）若电源两端的电压为8V，可估算电容器的电容为_________F（结果保留两位有效数字）；14．（10分）如图所示，在水平向右的匀强电场中，轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止时距右端竖直墙壁的水平距离，绳与竖直方向的夹角。已知小球所带电荷量，匀强电场的场强，重力加速度g取，，，求：（1）小球的质量m；（2）剪短细线，小球撞击墙壁的速度大小是多少。15．（12分）如图所示，两平行金属板A、B长两板间距离，A板比B板电势高，一个不计重力的带正电的粒子电荷量，质量，沿电场中心线垂直电场线飞入电场，初速度，粒子飞出平行板电场后，可进入界面和光屏间的无电场的真空区域，最后打在光屏上的D点。已知界面与光屏相距，O是中心线与光屏的交点。求：（1）粒子穿过界面MN时偏离中心线的距离以及速度的大小；（2）粒子在从R点到D点过程中，动量的变化；（3）两点之间的距离。16．（12分）（2022·广东中山·高二期末）如图所示，在绝缘水平面上A点的右侧有水平向左的匀强电场，电场强度E=7.5×104V/m，一质量m=0.4kg的带电小滑块，与水平面间的动摩擦因数μ=0.1，沿水平面向右做直线运动，经过A点时速度为4m/s，再经0.5s从A点向右运动了1.5m；小滑块运动过程中带电量保持不变，重力加速度取g=10m/s2。问：（1）小滑块带正电还是负电，电荷量q是多少？（2）小滑块从进入电场到速度第一次减为零的过程，其电势能的变化量为多少？（3）从滑块向右经过A点开始计时，经过时间t，电场力对小滑块做的功为W，请写出W与t的关系式。17．（12分）（2022·广东·大埔县虎山中学高二期末）如图所示为某显像设备内电场的简化模型。在轴左侧存在一水平向左的匀强电场，右侧存在一竖直向上的匀强电场，场强大小均为。电子枪在处无初速释放一质量为，电荷量为的电子，点的坐标为，不计电子重力。求：（1）电子进入第一象限的速度大小；（2）电子从释放到达轴所需的时间；（3）电子经过轴上的点时的速度。第十章 静电场中的能量(时间：90分钟　分值：100分)一、选择题（每题4分，1~7单选，8~12多选。共48分）1．（2022·广东光明·高二期末）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【详解】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ABD错误，C选项正确。故选C。2．（2022·广东·深圳实验学校光明部高二期末）如图所示，下列四幅有关电场说法正确的是（　　）A．图甲为等量异种点电荷形成的电场线B．图乙中离点电荷距离相等的a、b两点场强相同C．图丙中在c点静止释放一正电荷，可以沿着电场线运动到d点D．图丁中e点与f点在同一垂直于电场线的直线上，正电荷+q在e点与f点的电势能相同【详解】A．图甲为等量同种点电荷形成的电场线，故A错误；B．图乙中离点电荷距离相等的a、b两点场强大小相同，方向不同，故B错误；C．由于电场线不是直线，所以正电荷所受电场力方向会时刻变化，正电荷将做曲线运动，其所受电场力将指向轨迹的凹侧，且沿电场线切线方向，所以正电荷不可能沿着电场线运动到d点，故C错误；D．由题意可知e、f两点位于同一等势线上，所以正电荷+q在e点与f点的电势能相同，故D正确。故选D。3．（2022·广东·中山市华侨中学高二期末）如图所示，平行板电容器经开关S与电池连接，a处有一带电微粒保持静止状态。S是闭合的，C表示电容器的电容，表示a点的电势，EP表示点电荷的电势能。现将电容器的A板向上移动少许，使两板间的距离增大，则（　　）A．C变小，变大，EP变大 B．C变大，不变，EP变小C．C变小，变小，EP变大 D．C变大，变小，EP不变【详解】两板间电势差U一定，当A板向上移动少许，使两板间的距离d增大，根据可知电容器的电容C减小，根据可知，两板间场强减小，根据U=Ed可知，a点与下极板B的电势差减小，则a点的电势变小，因微粒平衡，则带负电，则微粒在a点的电势能变大。故选C。4．（2022·广东·中山市华侨中学高二期末）某电场线分布如图所示，一带电粒子沿图中虚线所示途径运动，先后通过M点和N点，以下说法正确的是（　　）A．M、N点的场强EM＞EN B．粒子在M、N点的加速度aM＞aNC．粒子在M、N点的速度vM＞vN D．粒子带正电【详解】A．电场线越密的地方电场强度越大，因此EN＞EM故A错误；B．同一电荷在M处的电场力小于N处的电场力，根据牛顿第二定律可知aM，则小滑块离A点的距离与时间的关系为当时，滑块返回A点，然后离开电场，此时所以，当时，电场力对小滑块做的功③ 当，17．（12分）（2022·广东·大埔县虎山中学高二期末）如图所示为某显像设备内电场的简化模型。在轴左侧存在一水平向左的匀强电场，右侧存在一竖直向上的匀强电场，场强大小均为。电子枪在处无初速释放一质量为，电荷量为的电子，点的坐标为，不计电子重力。求：（1）电子进入第一象限的速度大小；（2）电子从释放到达轴所需的时间；（3）电子经过轴上的点时的速度。【答案】（1）；（2）；（3），速度方向与水平成45°【详解】（1）电子无切速释放，由动能定理可得，电子进入第一象限的速度大小（2）在处释放电子匀加速运动至轴，设运动时间为，则有，粒子进入第一象限后做类平抛运动，设运动时间为，则有，即从释放到运动至轴的时间为（3）粒子进入第一象限后做类平抛运动，，联立得，