高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)-第十章靜電場中的能量素養(yǎng)達(dá)標(biāo)卷

必修第三冊(cè)第十章靜電場中的能量素養(yǎng)達(dá)標(biāo)卷

(建議用時(shí)：90分鐘)

一、單項(xiàng)選擇題:本題共8小題,每小題3分，共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)

中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。

1.質(zhì)子(1H)、a粒子(aHe)、鈉離子(Na,)三個(gè)粒子分別從靜止?fàn)顟B(tài)經(jīng)過電壓為U的同一電

場加速后，獲得動(dòng)能最大的是()

A.質(zhì)子(|H)B.a粒子?He)C.鈉離子(Na*)D.都相同

2.關(guān)于靜電場，下列結(jié)論普遍成立的是()

A.電場中任意兩點(diǎn)之間的電勢差只與這兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度有關(guān)

B.電場強(qiáng)度大的地方電勢高，電場強(qiáng)度小的地方電勢低

C.將正點(diǎn)電荷從電場強(qiáng)度為零的一點(diǎn)移動(dòng)到電場強(qiáng)度為零的另一點(diǎn)，電場力做功為零

D.在正電荷或負(fù)電荷產(chǎn)生的靜電場中，電場強(qiáng)度方向都指向電勢降低最快的方向

3.某電容器的電容是30pF,額定電壓為200V,擊穿電壓為400V,對(duì)于該電容器，下列

說法中正確的是()

A.為使它的兩極板間的電壓增加1V,所需要的電荷量是3xl()rc

B.給電容器極板充1C的電荷量，兩極板間的電壓為3x10-5V

C.該電容器能容納的電荷量最多為6x10-3C

D.該電容器兩極板間能承受的最大電壓為200V

4.在電場中，把電荷量為4x109C的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服靜電力做功8x108

J,以下說法中正確的是()

A.正電荷在8點(diǎn)具有的電勢能是8x10wJ

B.8點(diǎn)的電勢是20V

C.正電荷的電勢能增加了8x108j

D.正電荷的電勢能減少了8xl(f8j

5.有一種電荷控制式噴墨打印機(jī)的打印頭的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。其中墨盒可以噴出極小的

墨汁微粒，此微粒經(jīng)過帶電室后以一定的初速度垂直射入偏轉(zhuǎn)電場，再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后打到

紙上，顯示出字符。已知偏移量越大打在紙上的字跡越大，現(xiàn)要增大字跡，下列措施可行

的是()

信號(hào)輸入

偏轉(zhuǎn)電場

回流槽

瞿盒帶電室

A.增大墨汁微粒的比荷

B.增大墨汁微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的初動(dòng)能

C.減小偏轉(zhuǎn)極板的長度

D.減小偏轉(zhuǎn)極板間的電壓

6.如圖所示，實(shí)線表示某靜電場的電場線，虛線表示該電場的等勢面.下列判斷正確的是

()

A.1、2兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相等

B.1、3兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相等

C.1、2兩點(diǎn)的電勢相等

D.2、3兩點(diǎn)的電勢相等

7.一對(duì)等量正點(diǎn)電荷的電場的電場線(實(shí)線)和等勢線(虛線)如圖所示，圖中A、8兩點(diǎn)電場

強(qiáng)度分別是a、EB,電勢分別是如、<PB，負(fù)電荷夕在A、B處時(shí)的電勢能分別是EPA，

EpB，下列判斷正確的是()

A.EA>EB，9A>9B，EPA<EPBB.EA>EB,<PA<(PB，

EpA<EpB

C.EA<EB>(PA>(PB<EPA>EPBD.EA<EB,(PA<(PB，

EpA>EpB

8.某區(qū)域的電場線分布如圖所示，其中間一根電場線是直線，一帶正電的粒子從直線上的

。點(diǎn)由靜止開始在靜電力作用下運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，取0點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿直線向右為x軸正方

向，粒子的重力忽略不計(jì)。在由。到A運(yùn)動(dòng)過程中，下列關(guān)于粒子的運(yùn)動(dòng)速度V和加速度

。隨時(shí)間t的變化、粒子的動(dòng)能反和運(yùn)動(dòng)徑跡上電勢(P隨位移x的變化圖線可能正確的是

()

二、多項(xiàng)選擇題:本題共4小題,每小題4分，共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中有多

項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。

9.如圖所示，M、N是豎直放置的兩平行金屬板，分別帶等量異種電荷，兩板間產(chǎn)生一個(gè)

水平向右的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)為E,一質(zhì)量為〃八電荷量為+q的微粒，以初速度w豎直向

上從兩板正中間的A點(diǎn)射入勻強(qiáng)電場中，微粒垂直打到N板上的C點(diǎn)。己知A8=BC。不

計(jì)空氣阻力，則可知（）

A.微粒在電場中做拋物線運(yùn)動(dòng)

B.微粒打到C點(diǎn)時(shí)的速率與射入電場時(shí)的速率相等

C.MN板間的電勢差為等

D.MN板間的電勢差為鐺

10.若在某電場中將5.0x10-8（2的電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做功6.0X10、J,則（）

A.A、8兩點(diǎn)間的電勢差是1.2x105v

B.A、8兩點(diǎn)間的電勢差是3.0x10-1。V

C.若在A、B兩點(diǎn)間移動(dòng)2.5x10-8c的電荷，則靜電力做功3.0x1。-3j

D.若在A、8兩點(diǎn)間移動(dòng)1.0xl0-7c的電荷，則靜電力做功3.0x1017J

11.如圖，傾角為a的光滑斜面下端固定一絕緣輕彈簧，整個(gè)裝置處在場強(qiáng)大小為E、方

向沿斜面向下的勻強(qiáng)電場中?，F(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量為機(jī)、帶電量為一q的小球從M點(diǎn)由靜止釋

放，釋放后小球沿著斜面向下運(yùn)動(dòng)，且"點(diǎn)與彈簧的上端N點(diǎn)的距離為s。已知靜電力常

量為4,彈簧的勁度系數(shù)為初。則下列說法中正確的是（）

A.小球帶負(fù)電，故N點(diǎn)的電勢高于M點(diǎn)的電勢

B.下滑過程中，小球的電勢能一直在增大

C.當(dāng)小球下滑至N點(diǎn)時(shí)，速度大小為

2mgssina+2qEs

v=m

D.當(dāng)彈簧壓縮量為"華二處時(shí)，小球的速度最大

ko

12.如圖所示，平行線代表電場線，但未標(biāo)明方向，一個(gè)帶正電、電荷量為106c的微粒

在電場中僅受電場力作用，當(dāng)它從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能減少了IO-J,已知A點(diǎn)的電勢

為一10V,則以下判斷正確的是()

A.微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中的虛線1所示

B.微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中的虛線2所示

C.B點(diǎn)電勢為零

D.8點(diǎn)電勢為-20V

三、非選擇題:本題共6小題，共60分。計(jì)算題要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值

計(jì)算的要注明單位。

13.如圖所示，ABC。為豎直放在場強(qiáng)為E=104N/C的水平勻強(qiáng)電場中的絕緣光滑軌道，

其中軌道的A8C部分是半徑為R=0.5m的半圓環(huán)(B為半圓環(huán)的中點(diǎn))，軌道的水平部分與

半圓環(huán)相切于C點(diǎn)，。為水平軌道的一點(diǎn)，而且CD=2R,把一質(zhì)量相=100g、電荷量4

-W4C的帶負(fù)電小球，放在水平軌道上的￡＞點(diǎn)，由靜止釋放后，在軌道的內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)。g

=10m/s2,求：

(1)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度是多大？

(2)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力是多大？

14.如圖所示為某電場的電場線，現(xiàn)將一電荷量q=-3.0x10-9C的負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B

點(diǎn)、從2點(diǎn)移到C點(diǎn)、從C點(diǎn)移到D點(diǎn)，靜電力做功分別為MtB=3.Oxl(T8八Wsc=

1.5x10-8j、Wc0=9.OxlO-9j。若取C點(diǎn)電勢為零，試求A、B、。三點(diǎn)的電勢。

15.如圖所示，Q為固定的正點(diǎn)電荷，A、B兩點(diǎn)在Q的正上方和。相距分別為h和

0.25/7,將一帶電小球從A點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到3點(diǎn)時(shí)速度正好又變?yōu)榱?。若此小球在A

點(diǎn)處的加速度大小為加，試求：

(1)此小球在8點(diǎn)處的加速度；

(2)4、8兩點(diǎn)間的電勢差(用。和/I表示)。

16.如圖所示，一條長為L的細(xì)線上端固定，下端拴一個(gè)質(zhì)量為加、電荷量為q的小球，

將它置于方向水平向右的勻強(qiáng)電場中，使細(xì)線豎直拉直時(shí)將小球從A點(diǎn)靜止釋放，當(dāng)細(xì)線

離開豎直位置偏角a=60。時(shí)，小球速度為0。

(1)求小球的帶電性質(zhì);

(2)求電場強(qiáng)度E的大?。?/p>

(3)若小球恰好完成豎直圓周運(yùn)動(dòng)，求從A點(diǎn)釋放小球時(shí)的初速度w的大小(可含根式)。

17.如圖所示，某一水平面內(nèi)有一直角坐標(biāo)系xOy,在x=0和x=L=10cm的區(qū)間內(nèi)有一

沿x軸負(fù)方向的有理想邊界的勻強(qiáng)電場，E,=1.0xl04V/m,在x=L和x=3乙的區(qū)間內(nèi)有

一沿y軸負(fù)方向的有理想邊界的勻強(qiáng)電場，E2=1.0X104V/m,一電子(為了計(jì)算簡單，比荷

取2x10"C/kg)從直角坐標(biāo)系xOy的坐標(biāo)原點(diǎn)0以很小的速度進(jìn)入勻強(qiáng)電場，計(jì)算時(shí)不計(jì)

此速度且只考慮在宜力平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。求：

(1)電子從。點(diǎn)進(jìn)入電場到離開x=3L處的電場邊界所需的時(shí)間;

(2)電子離開x=3乙處的電場邊界時(shí)的縱坐標(biāo)。

18.如圖所示，在正的點(diǎn)電荷。的電場中有人6兩點(diǎn)，它們到點(diǎn)電荷。的距離，

(1)以6兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢高？

(2)將一負(fù)電荷放在a、b兩點(diǎn),在哪點(diǎn)電勢能較大？

(3)若a、b兩點(diǎn)間的電勢差為100V,將二價(jià)負(fù)離子由a點(diǎn)移到。點(diǎn)是靜電力對(duì)離子做功還

是離子克服靜電力做功？做功多少？

……工一十/‘

"Q

參考答案

一、單項(xiàng)選擇題:本題共8小題,每小題3分，共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一

項(xiàng)是符合題目要求的。

1.B

【解析】由gU=/〃，一0,u相同，a粒子帶的正電荷多，電荷量最大，所以a粒子獲得

的動(dòng)能最大，故選項(xiàng)B正確.

2.D

【解析】電場中任意兩點(diǎn)間的電勢差與電場強(qiáng)度有關(guān)，也與兩點(diǎn)在電場方向上的距離有

關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電場強(qiáng)度大的地方電勢不一定高，二者沒有必然聯(lián)系，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；將

正點(diǎn)電荷從電場強(qiáng)度為零的一點(diǎn)移至電場強(qiáng)度為零的另一點(diǎn)，如將正點(diǎn)電荷由等量同種正

點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)移至無窮遠(yuǎn)處，電場力做功不為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電場強(qiáng)度方向由高電勢

指向低電勢且指向電勢降落最快的方向，選項(xiàng)D正確.

3.A

【解析】AQ=CAU=30xl()-6xlC=3xl()rc,A正確；V~3.3xio4V,電

容器被擊穿，B錯(cuò)誤；擊穿電壓為400V,表示該電容器能承受的最大電壓為400V,能容

納的最大電荷量Qm=CUm=3xl()-5x400C=1.2x10-2。C、D錯(cuò)誤。

4.C

【解析】正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服靜電力做功8x10-8j,其電勢能增加8x10-8j,但

由于零電勢點(diǎn)位置未知，所以B點(diǎn)的電勢能不能確定，故A、D錯(cuò)誤，C正確；8點(diǎn)的電

勢能不能確定，則B點(diǎn)的電勢不能確定，故B錯(cuò)誤。

5.A

【解析】微粒以一定的初速度垂直射入偏轉(zhuǎn)電場做類平拋運(yùn)動(dòng)，則水平方向：乙=wr,豎

直方向：丫=%戶，又a=%,聯(lián)立得：y=養(yǎng)篩=籍;；要增大字跡，就要增大微粒通過

偏轉(zhuǎn)電場的偏轉(zhuǎn)量y,由上式分析可知，采用的方法有：增大比荷2、減小墨汁微粒進(jìn)入偏

轉(zhuǎn)電場時(shí)的初動(dòng)能反0、增大極板的長度L、增大偏轉(zhuǎn)極板間的電壓U,故A正確，B、

C、D錯(cuò)誤。

6.D

【解析】根據(jù)電場線的疏密程度判斷電場強(qiáng)度，電場線越密，電場強(qiáng)度越強(qiáng)，則Et>E2,

E1>E3,所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；同一等勢面上的電勢是相等的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正

確.

7.A

/城物”A處電場線比8處密集，故離正電荷越近電勢越高，故eA>仰；負(fù)電荷在

A、B處的電勢能Ep4<Epp,故A正確.

8.B

【解析】帶正電的粒子從。點(diǎn)向A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中，電場線先變疏再變密，電場強(qiáng)度先變小

后變大，故靜電力和粒子的加速度也是先變小后變大，B正確；粒子從。向4運(yùn)動(dòng)，一直

加速，但加速度先變小后變大，其速度一時(shí)間圖像的斜率也是先變小后變大，A錯(cuò)誤；從

0到A,電場強(qiáng)度先變小后變大，單位長度上的電勢降落也應(yīng)是先變小后變大，C錯(cuò)誤；

根據(jù)a=5//=&，知圖像的斜率為力凡從。到A,粒子所受的靜電力先減小后變

大，故樂》圖像的斜率也應(yīng)是先變小后變大，D錯(cuò)誤。

二、多項(xiàng)選擇題:本題共4小題,每小題4分，共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中有多項(xiàng)符

合題目要求,全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。

9.AB

【解析】由題意可知，微粒受水平向右的靜電力“E和豎直向下的重力機(jī)g作用，合力與vo

不共線，所以微粒做拋物線運(yùn)動(dòng)，故A正確；因A3=5C,即冷片多，可知vc=W，故B

U

正確；設(shè)AB=x,則座=/為a=得"=等=寸，故C錯(cuò)誤；又由題意可知用=

2gx,故g=^，代入U(xiǎn)=粵，得U=號(hào),故D錯(cuò)誤。

10.AC

【解析】由公式隊(duì)8=必可得，電勢差必產(chǎn)注1.2X105v,A正確，B錯(cuò)誤；若移動(dòng)

2.5x10-8C的電荷，靜電力做功W2=?2lZ4B=2.5xl0-8xl.2xl05J=3.OxlO-3J,C正確；若

移動(dòng)l.OxKT7c的電荷,靜電力做功印3=43%=1.0x1的市1.2x105j=1.2x10-2j,口錯(cuò)

誤。

11.BD

【解析】根據(jù)沿電場線方向電勢降低可知，N點(diǎn)的電勢低于M點(diǎn)的電勢，故A錯(cuò)誤；下滑

過程中，靜電力對(duì)小球做負(fù)功，電勢能增大，故B正確；由動(dòng)能定理可得mgssina—qEs=

lnzv2,解得v=yj典嗎故C錯(cuò)誤；當(dāng)小球所受的合力為0時(shí)，小球速度最

大，此時(shí)有mgsina=kox+qE，解得*='"一%~故D正確。

12.AC

【解析】因微粒僅受電場力作用，且由A點(diǎn)到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能減少，故電場力做負(fù)功，電場力

的方向水平向左，軌跡應(yīng)為虛線1所示，A正確，B錯(cuò)誤；由必8="b4=-10-5j,可

得：UAB=-10V,由以8=他一仰，可得9B=9A~~UAB=QV,故C正確，D錯(cuò)誤.

三、非選擇題:本題共6小題，共60分。計(jì)算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算

的要注明單位。

13.(1)2小m/s(2)5N

【解析】(1)小球從。至3的過程中，由動(dòng)能定理得

qEQR+/?)—/ngR=vi,

解得VB=2小m/so

(2)設(shè)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，軌道對(duì)小球的支持力為FN，

由牛頓第二定律得F『qE=嚕,

而

尺=隹+〃斥=5No

由牛頓第三定律知

Z

小球到達(dá)8點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力FN=FN=5NO

14.-15V-5V3V

Eg認(rèn)41/，+

■筋療JA點(diǎn)的電勢(pA=

3.0xl0-8+1.5x108

V=-15Vo

-3.0x109

…，1H,EnBWBC1.5X10-8

B點(diǎn)的電勢夕產(chǎn)方二萬=二3向了$V=-5V。

。點(diǎn)的電勢

EpDW/)C—WC/)—9.0xl()9

9kq一寸一^———3.0X10力V-3V。

15.(l)3g,方向豎直向上(2)—^^

【解析】(1)這一小球必帶正電，設(shè)其電荷量為4，

由牛頓第二定律，在A點(diǎn)時(shí)，有j一睪=島,

在B點(diǎn)時(shí)，有0祟%2-，咫=m四，

解得g=3g,方向豎直向上。

(2)從A到8的過程中，由動(dòng)能定理

3ko

mg(h—0.25h)+qUAB=0,得UAB=~t。

[6.(1)正電(2)卷加⑶42gL(小+1)

【解析】(1)根據(jù)電場方向和小球運(yùn)動(dòng)方向可知小球帶正電。

(2)小球由A點(diǎn)釋放到速度等于零，由動(dòng)能定理有

EqLsina—〃磔(1-cosa)=0,

解得E=等。

(3)將小球的重力和靜電力的合力作為小球的等效重力G,

設(shè)。方向與豎直方向夾角為仇

則tanO=以=W，得0=30°,

mg3

大小為G=\](Eq￥+(/%g)2=2^^吆。

若小球恰能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，那么在等效最高點(diǎn)有：

V2

從4點(diǎn)到等效最高點(diǎn)，由動(dòng)能定理有：

—GZ(1+cos30°)=￡〃小一士加強(qiáng),

聯(lián)立解得切=42山小+1)。

17.(1)2x10-8$(2)0.1m

【解析】(1)設(shè)電子離開x=L的位置為P點(diǎn)，離開x=3L的位置為。點(diǎn),

則：eEtL=^mvi>,得：vP=

代入數(shù)據(jù)得：vp=2xlO7m/s

電子從0點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到尸點(diǎn)，所用時(shí)間為：

代入數(shù)據(jù)得："=1x108s,電子從尸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到。點(diǎn)，所用時(shí)間為：

21

及=m=1X10-8s

所以電子在電場中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為

r=fl+t2=2xl()-8s。

(2)電子運(yùn)動(dòng)到。點(diǎn)時(shí)：嵬=霽4

代入數(shù)據(jù)得：)，2=01m。

18.(l)a(2)b(3)離子克服靜電力做功3.2x1017J

【解析】(1)由正點(diǎn)電荷的等勢面特點(diǎn)可判斷。點(diǎn)的電勢較高.

(2)由⑴可知生加，Ullh>0,當(dāng)把負(fù)電荷從a點(diǎn)移到匕點(diǎn)，Wah=qUab<0,靜電力做負(fù)功，

電勢能增加，負(fù)電荷在匕點(diǎn)電勢能較大.

(3)若U"=100V,二價(jià)負(fù)離子電荷量q=-2xL6xl0i9c,將該離子從“點(diǎn)移到。點(diǎn)，靜

電力做的功3.2x1。-"j,

即離子克服靜電力做功3.2xl(T"工