高中物理魯科版1第二章電勢能與電勢差 2023版第2章章末綜合測評2

章末綜合測評(二)(時(shí)間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，第1～7題只有一項(xiàng)符合題目要求，第8～10題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分．)1．關(guān)于靜電場的電場強(qiáng)度和電勢，下列說法正確的是()A．電場強(qiáng)度的方向處處與等電勢面垂直B．電場強(qiáng)度為零的地方，電勢也為零C．隨著電場強(qiáng)度的大小逐漸減小，電勢也逐漸降低D．任一點(diǎn)的電場強(qiáng)度總是指向該點(diǎn)電勢降落的方向【解析】根據(jù)電場強(qiáng)度與電勢的關(guān)系解題．電場線(電場強(qiáng)度)的方向總是與等電勢面垂直，選項(xiàng)A正確；電場強(qiáng)度和電勢是兩個不同的物理量，電場強(qiáng)度等于零的地方，電勢不一定等于零，選項(xiàng)B錯誤；沿著電場線方向，電勢不斷降落，電勢的高低與電場強(qiáng)度的大小無必然關(guān)系，選項(xiàng)C錯誤；電場線(電場強(qiáng)度)的方向總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，而且是電勢降落最快的方向，選項(xiàng)D錯誤．【答案】A2．關(guān)于電荷的電勢能，下列說法正確的是()A．電荷在電場強(qiáng)度大的地方，電勢能一定大B．電荷在電場強(qiáng)度為零的地方，電勢能一定為零C．只在靜電力的作用下，電荷的電勢能一定減少D．只在靜電力的作用下，電荷的電勢能可能增加，也可能減少【解析】電場強(qiáng)度與電勢能無關(guān)，電勢能有相對性，可以人為規(guī)定零勢能面，故A、B均錯誤；只在靜電力作用下，若電荷從靜止開始運(yùn)動，電場力做正功電勢能減少，若電荷在靜電力作用下在電場中做減速運(yùn)動，則電場力做負(fù)功電勢能增大，故C錯誤，D正確．【答案】D3．如圖1所示，勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E＝50V/、B兩點(diǎn)相距L＝20cm，且A、B連線與電場線的夾角為60°，則A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB為()【導(dǎo)學(xué)號：34022136】圖1A．－10V B．10VC．－5V D．－5eq\r(3)V【解析】A、B兩點(diǎn)間的電勢差U＝Ed＝ELcos60°＝50××eq\f(1,2)V＝5V，根據(jù)電場線的方向可知φA＜φB，故UAB＝－5V，選項(xiàng)C正確．【答案】C4．如圖2所示，O為兩個等量異種電荷連線的中點(diǎn)，P為連線中垂線上的一點(diǎn)，比較O、P兩點(diǎn)的電勢和場強(qiáng)大小()圖2A．φO＝φP，EO＞EPB．φO＝φP，EO＝EPC．φO＞φP，EO＝EPD．φO＝φP，EO＜EP【解析】根據(jù)等量異種電荷電場的分布情況可知，中垂線是等勢線，故φO＝φP，根據(jù)電場線的疏密知，EO>EP，故A項(xiàng)正確．【答案】A5．如圖3所示，一帶電粒子在電場中沿曲線AB運(yùn)動，從B點(diǎn)穿出電場，a、b、c、d為該電場中的等勢面，這些等勢面都是互相平行的豎直平面，不計(jì)粒子所受重力，則()圖3A．該粒子一定帶負(fù)電B．此電場不一定是勻強(qiáng)電場C．該電場的電場線方向一定水平向左D．粒子在電場中運(yùn)動過程動能不斷減少【解析】由于不能確定電場線方向，故不能確定粒子帶負(fù)電，A、C錯誤；等勢面互相平行，故一定是勻強(qiáng)電場，B錯誤；粒子受電場力一定沿電場線指向軌跡凹側(cè)，而電場線和等勢面垂直，由此可確定電場力一定做負(fù)功，故動能不斷減少，D正確．【答案】D6.如圖4所示，平行板電容器帶有等量異種電荷，與靜電計(jì)相連，靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地．在兩極板間有一固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷，以E表示兩板間的電場強(qiáng)度，Ep表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢能，θ表示靜電計(jì)指針的偏角．若保持下極板不動，將上極板向下移動一小段距離至圖中虛線位置，則()【導(dǎo)學(xué)號：34022137】圖4A．θ增大，E增大 B．θ增大，Ep不變C．θ減小，Ep增大 D．θ減小，E不變【解析】由題意可知平行板電容器的帶電荷量Q不變，當(dāng)下極板不動，上極板向下移動一段距離時(shí)，兩極板間距d減小，則電容C變大，由U＝eq\f(Q,C)可知U變小，則靜電計(jì)指針的偏角θ減?。忠?yàn)閮砂彘g電場強(qiáng)度E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4πkQ,εrS)，Q、S不變，則E不變．因?yàn)镋不變，則點(diǎn)電荷從P點(diǎn)移動到下極板(電勢為零)電場力做功不變，電勢能的變化相同，則點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢能Ep不變，故只有選項(xiàng)D正確．【答案】D7．如圖5所示，a、b兩個帶正電的粒子，以相同的速度先后垂直于電場線從同一點(diǎn)進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場后，a粒子打在B板的a′點(diǎn)，b粒子打在B板的b′點(diǎn)，若不計(jì)重力，則()圖5A．a(chǎn)的電荷量一定大于b的電荷量B．b的質(zhì)量一定大于a的質(zhì)量C．a(chǎn)的比荷一定大于b的比荷D．b的比荷一定大于a的比荷【解析】據(jù)題意，帶電粒子在勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動，其水平位移為：x＝vt，豎直位移為：y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)eq\f(qE,m)t2，當(dāng)a、b以相同速度垂直電場線進(jìn)入電場后，有：x＝veq\r(\f(2my,qE))，由于v、y、E相等，而b粒子水平位移大，故b的eq\f(m,q)大，a的eq\f(q,m)大，故選C.【答案】C8．如圖6(a)，直線MN表示某電場中一條電場線，a、b是線上的兩點(diǎn)，將一帶負(fù)電荷的粒子從a點(diǎn)由靜止釋放，粒子從a運(yùn)動到b過程中的v-t圖線如圖(b)所示，設(shè)a、b兩點(diǎn)的電勢分別為φa、φb，場強(qiáng)大小分別為Ea、Eb，粒子在a、b兩點(diǎn)的電勢能分別為Wa、Wb，不計(jì)重力，則有()【導(dǎo)學(xué)號：34022138】圖6A．φa＞φb B．Ea＞EbC．Ea＜Eb D．Wa＞W(wǎng)b【解析】由v-t圖象的斜率減小可知由a到b的過程中，粒子的加速度減小，所以場強(qiáng)減小，Ea＞Eb；根據(jù)動能定理，速度增大，可知電勢能減小，Wa＞W(wǎng)b，可得選項(xiàng)BD正確．【答案】BD9．如圖7所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點(diǎn)是P，直徑MN水平．a(chǎn)、b是兩個完全相同的帶正電小球(視為點(diǎn)電荷)，b固定在M點(diǎn)，a從N點(diǎn)靜止釋放，沿半圓槽運(yùn)動經(jīng)過P點(diǎn)到達(dá)某點(diǎn)Q(圖中未畫出)時(shí)速度為零．則小球a()【導(dǎo)學(xué)號：34022139】圖7A．從N到Q的過程中，重力與庫侖力的合力先增大后減小B．從N到P的過程中，速率先增大后減小C．從N到Q的過程中，電勢能一直增加D．從P到Q的過程中，動能減少量小于電勢能增加量【解析】小球a從N到Q的過程中，重力不變，庫侖力F逐漸增大，庫侖力F與重力的夾角逐漸變小，因此，F(xiàn)與mg的合力逐漸變大，A錯誤；從N到P的過程中，重力沿速度方向的分力等于F沿速度反方向的分力時(shí)，速率最大，B正確；從N到Q，F(xiàn)一直做負(fù)功，電勢能一直增加，C正確；從P到Q，根據(jù)能量守恒知電勢能的增加量和重力勢能的增加量之和等于動能的減少量，所以電勢能的增加量小于動能的減少量，D錯誤．【答案】BC10．如圖8所示，A、B、C、D是勻強(qiáng)電場中的四個點(diǎn)，D是BC的中點(diǎn)，A、B、C構(gòu)成一直角三角形，AB＝Lm，電場線與三角形所在的平面平行，已知A點(diǎn)的電勢為5V，B點(diǎn)的電勢為－5V，C點(diǎn)的電勢為15V，據(jù)此可以判斷()【導(dǎo)學(xué)號：34022140】圖8A．場強(qiáng)方向由C指向BB．場強(qiáng)方向垂直AD連線指向BC．場強(qiáng)大小為eq\f(10,L)V/mD．場強(qiáng)大小為eq\f(20,\r(3)L)V/m【解析】根據(jù)B、C點(diǎn)的電勢可以確定其中點(diǎn)D的電勢為5V，A、D的連線為一條等勢線，電場線與等勢面垂直，且由高等勢面指向低等勢面，故場強(qiáng)方向垂直AD連線指向B，A錯誤，B正確；勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E＝eq\f(UAB,d)，其中UAB＝10V，d＝Lcos30°，解得E＝eq\f(20,\r(3)L)V/m，C錯誤，D正確．【答案】BD二、計(jì)算題(本題共3小題，共40分．按題目要求作答．)11．(12分)如圖9所示，在真空中的O點(diǎn)放一點(diǎn)電荷Q＝×10－9C，直線MN過O點(diǎn)，OM＝30cm，M點(diǎn)放一點(diǎn)電荷q＝－2×10－10C，求：圖9(1)M點(diǎn)的場強(qiáng)大??；(2)若M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)的電勢高15V，則電荷q從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，它的電勢能變化了多少？【解析】(1)根據(jù)E＝eq\f(kQ,r2)得M點(diǎn)的場強(qiáng)E＝×109×eq\f×10－9,30×10－22)N/C＝100N/C.(2)電荷q從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電場力做功WMN＝qUMN＝－2×10－10×15J＝－3×10－9J.這一過程中電場力做負(fù)功，電勢能增加3×10－9J.【答案】(1)100N/C(2)電勢能增加了3×10－9J12．(12分)如圖10所示，在水平方向的勻強(qiáng)電場中，用長為L的絕緣細(xì)線拴住一質(zhì)量為m，電荷量為q的小球，線的上端固定，開始時(shí)連線帶球拉成水平，突然松開后，小球由靜止開始向下擺動，當(dāng)細(xì)線轉(zhuǎn)過60°角時(shí)的速度恰好為零．求：圖10(1)A、B兩點(diǎn)的電勢差UAB為多大？(2)電場強(qiáng)度為多大？【解析】(1)取帶電小球?yàn)檠芯繉ο?，由動能定理得mgLsin60°＋qUAB＝0，故UAB＝－eq\f(\r(3)mgL,2q).(2)由E＝eq\f(U,d)得電場強(qiáng)度為E＝eq\f(－UAB,L1－cos60°)＝eq\f(\r(3)mg,q).【答案】(1)－eq\f(\r(3)mgL,2q)(2)eq\f(\r(3)mg,q)13．(16分)如圖11所示，電子由靜止開始經(jīng)加速電場加速后，沿平行于板面的方向射入偏轉(zhuǎn)電場，并從另一側(cè)射出．已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，加速電場電壓為U0.偏轉(zhuǎn)電場可看做勻強(qiáng)電場，極板間電壓為U，極板長度為L，板間距為d.圖11(1)忽略電子所受重力，求電子射入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)初速度v0和從電場射出時(shí)沿垂直板面方向的偏轉(zhuǎn)距離Δy；(2)分析物理量的數(shù)量級，是解決物理問題的常用方法．在解決(1)問時(shí)忽略了電子所受重力，請利用下列數(shù)據(jù)分析說明其原因．已知U＝×102V，d＝×10－2m，m＝×10－31kg，e＝×10－19C，g取10m/s2.(3)極板間既有靜電場也有重力場．電勢反映了靜電場各點(diǎn)的能的性質(zhì)，請寫出電勢φ的定義式．類比電勢的定義方法，在重力場中建立“重力勢”φG的概念，并簡要說明電勢和“重力勢”的共同特點(diǎn).【導(dǎo)學(xué)號：34022141】【解析】(1)根據(jù)功和能的關(guān)系，有eU0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)電子射入偏轉(zhuǎn)電場的初速度v0＝eq\r(\f(2eU0,m))在偏轉(zhuǎn)電場中，電子的運(yùn)動時(shí)間Δt＝eq\f(L,v0)＝Leq\r(\f(m,2eU0))偏轉(zhuǎn)距離Δy＝eq\f(1,2)a(Δt)2＝eq\f(UL2,4U0d).(2)考慮電子所受重力和電場力的數(shù)量級，有重力G＝mg～10－29N電場力F＝eq\f(eU,d)～10－15