2024-2025學(xué)年新教材高中物理第10章靜電場(chǎng)中的能量測(cè)評(píng)B含解析新人教版必修第三冊(cè)

PAGE8-第十章測(cè)評(píng)(B)(時(shí)間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題5分,共40分。第1~5小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,第6~8小題有多個(gè)選項(xiàng)正確)1.如圖所示,在光滑絕緣的水平面上,有一菱形ABCD,對(duì)角線交點(diǎn)為O,在頂點(diǎn)B、D處各固定一個(gè)點(diǎn)電荷,若將一個(gè)帶正電的小球從A點(diǎn)由靜止釋放,小球?qū)⒀貙?duì)角線AC做來(lái)回運(yùn)動(dòng)。則()A.B、D處固定的是等量的正電荷B.B、D處固定的是等量的異種電荷C.在A、C的連線上O點(diǎn)電勢(shì)最低D.運(yùn)動(dòng)小球在O處的機(jī)械能最小答案:C解析:由題意知,B、D處固定的是等量的負(fù)電荷,A、B錯(cuò);帶正電的小球從A點(diǎn)由靜止釋放,向低電勢(shì)處移動(dòng),故C對(duì);運(yùn)動(dòng)小球在O處的電勢(shì)能最小,機(jī)械能最大,D錯(cuò)。2.如圖所示,一圓環(huán)上勻稱分布著正電荷,x軸垂直于環(huán)面且過(guò)圓心O。下列關(guān)于x軸上的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的說(shuō)法正確的是()A.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,電勢(shì)最低B.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,電勢(shì)最高C.從O點(diǎn)沿x軸正方向,電場(chǎng)強(qiáng)度減小,電勢(shì)上升D.從O點(diǎn)沿x軸正方向,電場(chǎng)強(qiáng)度增大,電勢(shì)降低答案:B解析:依據(jù)電場(chǎng)的對(duì)稱性和電場(chǎng)的疊加原理知,O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零。在x軸上,電場(chǎng)強(qiáng)度的方向自O(shè)點(diǎn)分別指向x軸正方向和x軸負(fù)方向,且沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來(lái)越低,所以O(shè)點(diǎn)電勢(shì)最高。在x軸上離O點(diǎn)無(wú)限遠(yuǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,所以沿x軸正方向和x軸負(fù)方向的電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小。選項(xiàng)B正確。3.如圖所示,真空中有兩個(gè)等量的正電荷q1和q2,分別固定于A、B兩點(diǎn),DC為AB連線的中垂線,C為A、B兩點(diǎn)連線的中點(diǎn),將一正電荷q3由C點(diǎn)沿著中垂線移至無(wú)窮遠(yuǎn)處的過(guò)程中,下列結(jié)論正確的有()A.電勢(shì)能漸漸減小B.電勢(shì)能漸漸增大C.q3受到的靜電力漸漸減小D.q3受到的靜電力漸漸增大答案:A解析:中垂線CD段上的電場(chǎng)強(qiáng)度方向到處都是豎直向上,故正電荷q3由C點(diǎn)沿著中垂線移至無(wú)窮遠(yuǎn)處的過(guò)程中,靜電力做正功,電勢(shì)能減小,A對(duì),B錯(cuò);中垂線上由C到無(wú)窮遠(yuǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度先變大后變小,q3受到的靜電力先變大后變小,C、D錯(cuò)。4.如圖所示,帶電的平行金屬板電容器水平放置,質(zhì)量相同、重力不計(jì)的帶電微粒A、B以平行于極板的相同初速度從不同位置射入電場(chǎng),結(jié)果打在極板上的同一點(diǎn)P。不計(jì)兩微粒之間的庫(kù)侖力,下列說(shuō)法正確的是()A.在電場(chǎng)中微粒A運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比B長(zhǎng)B.在電場(chǎng)中微粒A、B運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同C.微粒A所帶的電荷量比B少D.靜電力對(duì)微粒A做的功比B少答案:B解析:帶電微粒進(jìn)入電場(chǎng)中,做類平拋運(yùn)動(dòng),水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),則微粒在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t=xv0,由此可知兩微粒在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),y=12at2,由于t相同,yA>yB,可得aA>aB,即qAEmA>qBEmB5.一帶電粒子沿圖中曲線穿過(guò)一勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)面,且四個(gè)等勢(shì)面的電勢(shì)關(guān)系滿意φa>φb>φc>φd,若不計(jì)粒子所受重力,則()A.粒子肯定帶正電B.粒子的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)C.粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中動(dòng)能先減小后增大D.粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中電勢(shì)能增大答案:B解析:由于φa>φb>φc>φd,所以電場(chǎng)線垂直于等勢(shì)面由a指向d,依據(jù)電荷運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知其受力由d指向a,即該粒子帶負(fù)電,從A點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,粒子的動(dòng)能在增大,電勢(shì)能在減小。6.如圖所示,兩平行金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度方向指向下極板,一電荷量為-q的液滴,以初速度v0垂直電場(chǎng)線射入電場(chǎng)中,則液滴在電場(chǎng)中所做的運(yùn)動(dòng)可能是()A.沿初速度方向做勻速運(yùn)動(dòng)B.向下極板方向偏移,做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)C.向上極板方向偏移,軌跡為拋物線D.向上極板方向偏移,軌跡為一段圓弧答案:ABC解析:在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,-q受靜電力的方向與電場(chǎng)線方向相反,大小恒定,但受重力的大小和靜電力的大小未知,當(dāng)二者相等時(shí),液滴做勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)靜電力大于重力時(shí),液滴向上極板偏移,當(dāng)靜電力小于重力時(shí),液滴向下極板偏移,偏移時(shí)都是做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),軌跡都為拋物線,故A、B、C選項(xiàng)都有可能。7.一空腔導(dǎo)體四周的電場(chǎng)線分布圖如圖所示,電場(chǎng)方向如圖中箭頭所示,M、N、P、Q是以O(shè)為圓心的一個(gè)圓周上的四點(diǎn),其中M、N在一條直電場(chǎng)線上,P、Q在一條曲電場(chǎng)線上,下列說(shuō)法正確的有()A.M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小B.P點(diǎn)的電勢(shì)比Q點(diǎn)的電勢(shì)低C.負(fù)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能小于其在Q點(diǎn)的電勢(shì)能D.M、O間的電勢(shì)差等于O、N間的電勢(shì)差答案:AC解析:用電場(chǎng)線的疏密程度表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱,故N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大,故A正確。沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)越來(lái)越低,所以Q點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)的電勢(shì)低,故B錯(cuò)誤。P點(diǎn)電勢(shì)高于Q點(diǎn),依據(jù)Ep=φq可知,負(fù)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能小于在Q點(diǎn)的電勢(shì)能,故C正確。依據(jù)電場(chǎng)分布可知,MO間的平均電場(chǎng)強(qiáng)度比ON間的平均電場(chǎng)強(qiáng)度小,故由公式U=Ed可知,MO間的電勢(shì)差小于ON間的電勢(shì)差,故D錯(cuò)誤。8.一個(gè)由電池、電阻R、開關(guān)S與平行板電容器組成的串聯(lián)電路如圖所示,開關(guān)S閉合。一帶電液滴懸浮在兩板間P點(diǎn)不動(dòng),下列說(shuō)法正確的是()A.帶電液滴可能帶正電B.增大兩極板距離的過(guò)程中,電阻R中有從a到b的電流,電容器中負(fù)電荷從B到AC.斷開S,減小兩極板正對(duì)面積的過(guò)程中,液滴將加速上升D.斷開S,減小兩極板距離的過(guò)程中,液滴靜止不動(dòng)答案:CD解析:帶電液滴在重力和靜電力作用下處于平衡狀態(tài),靜電力方向向上,電場(chǎng)方向向下,故液滴帶負(fù)電,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由C=εrS4πkd和Q=CU可知,在兩極板間距離增大的過(guò)程中,C變小,所以Q變小,因此電容器放電,放電電流的方向從a到b,負(fù)電荷由B板經(jīng)電源和電阻R流向A板,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。斷開S,由C=εrS4πkd,Q=CU和U=Ed知E=4πkQεrS,Q不變,S二、試驗(yàn)題(本題共2小題,共18分)9.(9分)電容器C與電壓為U的電源連接成的電路如圖所示。當(dāng)開關(guān)S與1接通時(shí),電容器A極板帶電,B極板帶電,這一過(guò)程稱為電容器的。電路穩(wěn)定后,兩極板間的電勢(shì)差為。當(dāng)S與2接通時(shí),流過(guò)導(dǎo)體acb的電流方向?yàn)?這就是電容器的。

答案:負(fù)正充電Ub→c→a放電解析:開關(guān)接1時(shí),電容器與電源串聯(lián),電源給電容器充電,A極板帶負(fù)電,B極板帶正電,電路穩(wěn)定后,兩極板間電勢(shì)差為U;當(dāng)S接2時(shí),電容器放電,電流方向?yàn)閎→c→a。10.(9分)如圖所示的試驗(yàn)裝置可用來(lái)探究影響平行板電容器電容的因素,其中電容器左側(cè)極板和靜電計(jì)外殼接地,電容器右側(cè)極板與靜電計(jì)金屬球相連。(1)使電容器帶電后與電源斷開①上移左極板,可視察到靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角(選填“變大”“變小”或“不變”);

②將極板間距離減小時(shí),可視察到靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角(選填“變大”“變小”或“不變”);

③兩板間插入一塊玻璃,可視察到靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角(選填“變大”“變小”或“不變”)。

(2)下列關(guān)于試驗(yàn)中運(yùn)用靜電計(jì)的說(shuō)法,正確的有()A.運(yùn)用靜電計(jì)的目的是視察電容器電壓的改變狀況B.運(yùn)用靜電計(jì)的目的是測(cè)量電容器所帶電荷量的改變狀況C.靜電計(jì)可以用電壓表替代D.靜電計(jì)可以用電流表替代答案:(1)①變大②變?、圩冃?2)A解析:(1)依據(jù)電容的定義式C=QU和電容的確定式C=εrS4πkd得QU=εrS4πkd(2)靜電計(jì)是用來(lái)視察電容器兩端電壓改變狀況的,不行以用電壓表代替,也不行以用電流表代替,因?yàn)殡娏鞅砗碗妷罕碇挥性跇?gòu)成電流通路時(shí)才有示數(shù)。三、計(jì)算題(本題共3小題,共42分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11.(13分)如圖所示,已知AC⊥BC,∠ABC=60°,dBC=20cm,A、B、C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,且A、B、C所在平面與電場(chǎng)線平行,把一個(gè)電荷量q=10-5C的正電荷從A移到B,靜電力做功為零;從B移到C,靜電力做功為-3×10-3J。(1)求A、C間的電勢(shì)差。(2)若規(guī)定B點(diǎn)電勢(shì)為零,求C點(diǎn)的電勢(shì)。(3)求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小及方向。答案:(1)-3×102V(2)3×102V(3)1000V/m方向與水平方向夾角為30°指向右下方解析:UAB=0,即φA=φB,UBC=WBCq=-3×10(1)UAC=φA-φC=φB-φC=UBC=-3×102V。(2)φB=0,UBC=φB-φC,所以φC=φB-UBC=3×102V。(3)AB為等勢(shì)面,電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直AB連線指向右下方,故E=|UBC12.(14分)如圖所示,長(zhǎng)l=0.20m的絲線的一端拴一質(zhì)量為m=1.0×10-4kg、電荷量為q=+1.0×10-6C的小球,另一端連在一水平軸O上,絲線拉著小球可在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),整個(gè)裝置處在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度E=2.0×103N/C。現(xiàn)將小球拉到與軸O在同一水平面上的A點(diǎn),然后無(wú)初速度地將小球釋放,g取10m/s2。求:(1)小球通過(guò)最高點(diǎn)B時(shí)速度的大小;(2)小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí),絲線對(duì)小球拉力的大小。答案:(1)2m/s(2)3.0×10-3N解析:(1)小球由A運(yùn)動(dòng)到B,其初速度為零,靜電力對(duì)小球做正功,重力對(duì)小球做負(fù)功,絲線拉力不做功,則由動(dòng)能定理有,qEl-mgl=mvB=2(qE(2)設(shè)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí),受重力mg、靜電力qE和拉力FTB作用,mg=1.0×10-4×10N=1.0×10-3NqE=1.0×10-6×2.0×103N=2.0×10-3N因?yàn)閝E>mg,而qE方向豎直向上,mg方向豎直向下,小球做圓周運(yùn)動(dòng),其到達(dá)B點(diǎn)時(shí)向心力的方向肯定指向圓心,由此可以推斷出小球肯定受絲線的拉力FTB作用,由牛頓其次定律有,FTB+mg-qE=mFTB=mvB2l+qE-mg=3.0×13.(15分)(2024·全國(guó)卷Ⅱ)如圖所示,兩金屬板P、Q水平放置,間距為d。兩金屬板正中間有一水平放置的金屬網(wǎng)G,P、Q、G的尺寸相同。G接地,P、Q的電勢(shì)均為φ(φ>0)。質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子自G的左端上方距離G為h的位置,以速度v0平行于紙面水平射入電場(chǎng),重力忽視不計(jì)。(1)求粒子第一次穿過(guò)G時(shí)的動(dòng)能,以及它從射入電場(chǎng)至此時(shí)在水平方向上的位移大小。(2)若粒子恰好從G的下方距離G也為h的位置離開電場(chǎng),則金屬板的長(zhǎng)度最短應(yīng)為多少?答案:(1)12mv(2)2v0mdh解析:(1)PG、QG間電場(chǎng)