2024-2025學(xué)年新教材高中物理第2章電勢能與電勢差測評測評含解析魯科版必修第三冊VIP

PAGE9-第2章測評(時(shí)間:60分鐘滿分:100分)一、單項(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,只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1.空間存在甲、乙兩相鄰的金屬球,甲球帶正電,乙球原來不帶電,由于靜電感應(yīng),兩球在空間形成了如圖所示穩(wěn)定的靜電場。實(shí)線為其電場線,虛線為其等勢線,A、B兩點(diǎn)與兩球球心連線位于同始終線上,C、D兩點(diǎn)關(guān)于直線AB對稱,則()A.A點(diǎn)和B點(diǎn)的電勢相同B.C點(diǎn)和D點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同C.正電荷從A點(diǎn)移至B點(diǎn),靜電力做正功D.負(fù)電荷從C點(diǎn)沿直線CD移至D點(diǎn),電勢能先增加后削減解析由題圖可知φA>φB,所以正電荷從A移至B,電勢減小,靜電力做正功,故A錯誤,C正確。C、D兩點(diǎn)電場強(qiáng)度方向不同,故B錯誤。負(fù)電荷從C點(diǎn)沿直線CD移至D點(diǎn),電勢能先削減后增加,所以D錯誤,故選C。答案C2.如圖所示,一圓環(huán)上勻稱分布著正電荷,x軸垂直于環(huán)面且過圓心O。下列關(guān)于x軸上的電場強(qiáng)度和電勢的說法中正確的是()A.O點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零,電勢最低B.O點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零,電勢最高C.從O點(diǎn)沿x軸正方向,電場強(qiáng)度減小,電勢上升D.從O點(diǎn)沿x軸正方向,電場強(qiáng)度增大,電勢降低解析依據(jù)電場的對稱性和電場的疊加原理知,O點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零。在x軸上,電場強(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,且沿電場線方向電勢越來越低,所以O(shè)點(diǎn)電勢最高。在x軸上離O點(diǎn)無限遠(yuǎn)處的電場強(qiáng)度為零,所以沿x軸正方向和x軸負(fù)方向的電場強(qiáng)度先增大后減小。選項(xiàng)B對。答案B3.如圖所示,空間內(nèi)存在水平勻強(qiáng)電場,不行伸長的輕繩一端固定于O點(diǎn),另一端系一質(zhì)量為m的帶正電小球,小球可以在圖中虛線位置保持靜止?，F(xiàn)將小球拉至繩水平后由A點(diǎn)無初速度釋放,則小球運(yùn)動到繩豎直的B點(diǎn)位置時(shí)繩的拉力大小為()A.mg B.32mg C.12mg D.解析小球在平衡點(diǎn)受力分析,依據(jù)平衡條件得靜電力F電=qE=mgtan37°,小球從A到B的過程,由動能定理可得mgL-qEL=12mv2,在最低點(diǎn)受力分析,由圓周運(yùn)動的特點(diǎn)得FT-mg=mv2L,得出繩子對球的拉力FT答案B4.如圖是靜電場中的一組等勢面分布圖,M、N是其中的兩點(diǎn),EM、EN表示M、N兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度,φM、φN表示M、N兩點(diǎn)的電勢,則下列說法中正確的是()A.EM<EN,φM<φN B.EM<EN,φM>φNC.EM>EN,φM>φN D.EM>EN,φM<φN解析等差等勢線越密的地方,電場強(qiáng)度越大,所以由題圖可知M點(diǎn)電場強(qiáng)度大于N點(diǎn)電場強(qiáng)度,即EM>EN;由題圖可知,N點(diǎn)電勢高于M點(diǎn)電勢,即EM>EN,φM<φN,故D正確。答案D二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題,每小題6分,共24分。每小題有多項(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)5.如圖所示,A圖為平行板電容器內(nèi)部電場;B圖為等量異種點(diǎn)電荷的電場,其中O點(diǎn)為兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)且Oa=Ob;C圖為孤立正點(diǎn)電荷的電場,a、b為以點(diǎn)電荷為圓心的圓上的點(diǎn);D圖為等量正點(diǎn)電荷的電場,a、b為兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上的點(diǎn),且Oa=Ob。則下面四幅圖中a、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同但電勢不同的是()解析a、b是勻強(qiáng)電場中的兩點(diǎn),電場強(qiáng)度相同,a、b連線與板不平行,則與電場線不垂直,所以a點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢,A正確;等量異種點(diǎn)電荷連線的兩個(gè)點(diǎn),沿著電場線的方向,電勢降低,則a點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢,由電場疊加可知,a、b兩點(diǎn)電場強(qiáng)度相同,B正確;a、b是同一等勢面上的兩點(diǎn),電勢相同,電場強(qiáng)度大小相等,但方向不同,故C錯誤;依據(jù)電場線的對稱性可知,a、b兩點(diǎn)電勢相同,電場強(qiáng)度大小相等,但方向相反,故D錯誤。答案AB6.(2024貴州畢節(jié)檢測)如圖所示,豎直放置的平行板電容器與定值電阻R、電源E相連,用絕緣細(xì)線將帶電小球q懸掛在兩極板間,閉合開關(guān)S后細(xì)線與豎直方向夾角為θ。則有()A.保持開關(guān)S閉合,將A板向右平移,θ不變B.保持開關(guān)S閉合,將A板向左平移,θ變小C.斷開開關(guān)S,將A板向右平移,θ不變D.斷開開關(guān)S,將A板向右平移,θ變小解析保持開關(guān)S閉合,電容器兩端的電勢差不變,將A板向右平移,d減小,則電場強(qiáng)度增大,帶電小球所受電場力增大,依據(jù)共點(diǎn)力平衡條件知,θ角變大,反之向左平移A板,θ角變小,A錯誤,B正確;斷開開關(guān)S,電荷量不變,依據(jù)C=εrS4πkd,E=Ud,C=QU,聯(lián)立解得E=答案BC7.如圖所示,兩個(gè)帶等量負(fù)電荷的小球A、B(可視為點(diǎn)電荷),被固定在光滑的絕緣水平面上,P、N是小球A、B連線的中垂線上的兩點(diǎn),且PO=ON?，F(xiàn)將一個(gè)電荷量很小的帶正電的小球C(可視為質(zhì)點(diǎn)),由P點(diǎn)靜止釋放,在小球C向N點(diǎn)的運(yùn)動的過程中,關(guān)于小球C的說法可能正確的是()A.速度先增大,再減小B.電勢能先增大,再減小C.加速度可能先增大再減小,過O點(diǎn)后,加速度先減小再增大D.加速度可能先減小,再增大解析正電的小球受到A、B兩小球的庫侖引力,在P到O的過程中,合力方向沿PO,可知在P到O的過程中,速度增大,從O到N的過程中,合力方向沿NO,速度減小,則速度先增大后減小,故A正確;在P到O的過程中,合力方向沿PO,可知在P到O的過程中,電場力做正功,電勢能減小,從O到N的過程中,合力方向沿NO,電場力做負(fù)功,電勢能增大,故電勢能先減小后增大,故B錯誤;正電小球在O點(diǎn)所受的合力為零,從P到O的過程中,合力可能先增大后減小,則加速度可能先增大后減小,過O點(diǎn)后,合力先增大后減小,加速度先增大后減小;也可能從P到O的過程中,合力減小,加速度減小,過O點(diǎn)到N過程中,合力增大,加速度增大,故C錯誤,D正確。答案AD8.如圖所示,矩形區(qū)域內(nèi)有水平方向的勻強(qiáng)電場,一個(gè)帶負(fù)電的粒子從A點(diǎn)以某一速度vA射入電場中,最終以另一速度vB從B點(diǎn)離開電場,不計(jì)粒子所受的重力,A、B兩點(diǎn)的位置如圖所示,則下列推斷中正確的是()A.電場強(qiáng)度的方向水平向左B.帶電粒子在A點(diǎn)的電勢能大于在B點(diǎn)的電勢能C.粒子在電場中運(yùn)動的全過程中,電勢能最大處為A點(diǎn)D.粒子在電場中運(yùn)動的全過程中,動能最大處為B點(diǎn)解析粒子在電場中向左偏轉(zhuǎn),所受的電場力水平向左,而粒子帶負(fù)電荷,故電場強(qiáng)度的方向水平向右,A錯誤;從A到B,電場力先做負(fù)功,后做正功,電場力為恒力,做負(fù)功的位移小于做正功的位移,所以電場力做的總功為正功,故粒子的電勢能減小,則粒子在A點(diǎn)的電勢能大于在B點(diǎn)的電勢能,B正確;粒子電場力水平,將初速度分解為水平和豎直向下的分速度,故水平方向向右勻減速、再向左勻加速,豎直方向向下勻速,軌跡的最右端在A點(diǎn)的右側(cè),即電場力做負(fù)功的最大位移處在A點(diǎn)的右側(cè),所以電勢能最大位置在A點(diǎn)右側(cè),C錯誤;粒子在電場中運(yùn)動過程,僅受電場力做功,電勢能和動能總和保持不變,相互轉(zhuǎn)化,到達(dá)B點(diǎn)時(shí)電場力做正功最大,電勢能最小,動能最大,D正確。答案BD三、非選擇題(本題共7小題,共60分)9.(4分)(2024寧夏銀川檢測)a和b為電場中的兩個(gè)點(diǎn),假如把q=2×10-8C的正電荷從a點(diǎn)移動到b點(diǎn),電場力對電荷做了4×10-7J的正功,則該電荷的電勢能(選填“增加”“削減”或“不變”),a、b兩點(diǎn)間的電勢差Uab為V。

解析電場力做的功是電勢能的削減量,電場力做了4×10-7J的正功,故電勢能削減了4×10-7J;Uab=Wq=a、b兩點(diǎn)間的電勢差為20V答案削減20V10.(4分)(2024福建廈門模擬)隨著科技的發(fā)展,電容器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種電器中。有一平行板電容器,它的極板上帶有6×10-4C的電荷量,現(xiàn)只變更電容器所帶的電荷量,使其兩板間的電壓變?yōu)?.5V,此時(shí)極板上所帶的電荷量比原來削減了4.5×10-4C,則此電容器的電容為μF,電容器原來兩板間的電壓為V。

解析電容器的電容C=QU=6×10-4C-4.5×10答案300211.(5分)定性探討平行板電容器的電容與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系的裝置如圖所示,平行板電容器的A板與靜電計(jì)相連,B板和靜電計(jì)金屬殼都接地。若充電后保持電容器所帶電荷量不變,試指出下列三種狀況下,靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度變更狀況。(均選填“變大”“變小”或“不變”)(1)正對面積減小時(shí),靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度將。

(2)板間距離增大時(shí),靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度將。

(3)插入電介質(zhì)時(shí),靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度將。

解析(1)電容器所帶電荷量肯定,正對面積減小時(shí),由C=εrS4πkd知,電容C減小,由C=QU知,電勢差U變大,故指針的偏轉(zhuǎn)角度變大;(2)板間距離增大時(shí),由C=εrS4πkd知,電容C減小,由C=QU知,電勢差U變大,故指針的偏轉(zhuǎn)角度變大;(3)插入電介質(zhì)時(shí),由答案(1)變大(2)變大(3)變小12.(7分)如圖甲是視察用干電池對電容器充電過程中電容器兩端電壓隨時(shí)間變更的圖像,圖乙是其對應(yīng)的充電電流隨時(shí)間變更的圖像。在充電的起先階段,充電電流較大,電容器兩端電壓U增加(選填“較快”或“較慢”),隨著電容器兩端電壓的增加,充電電流(選填“漸漸減小”或“漸漸增加”),且電容器兩端電壓U的上升速度變緩,而向著趨近。在充電過程中電容器的電能。充電起先的瞬間電容器兩端電壓(選填“能突變”或“不能突變”)。通過圖像看出在第2s時(shí)電容器增加的電荷量Q約為C(已知Q=It)。

答案較快漸漸減小10V增加不能突變1.7×10-313.(10分)如圖所示,在虛線MN兩側(cè)分別存在著方向相反的兩個(gè)勻強(qiáng)電場,一帶電粒子從A點(diǎn)由靜止起先,在電場力作用下沿直線在A、B兩點(diǎn)間的來回運(yùn)動。已知電場強(qiáng)度E1的大小為2.0×103N/C,E1和E2方向如圖所示。帶電粒子質(zhì)量為m=1.0×10-18kg,帶電荷量為q=-1.0×10-10C,A點(diǎn)距虛線MN的距離為d1=0.4m,B點(diǎn)到虛線MN的距離為d2=0.2m,不計(jì)帶電粒子的重力,忽視相對論效應(yīng)。求:(1)電場強(qiáng)度E2的大小。(2)帶電微粒從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)所經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間t。解析(1)帶電微粒由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中,由動能定理有|q|E1d1-|q|E2d2=0解得E2=d1d2E1=0.40.2×2.0×10(2)設(shè)微粒在虛線MN左右兩側(cè)的加速度大小分別為a1、a2,由牛頓其次定律有|q|E1=ma1|q|E2=ma2設(shè)微粒在虛線MN左右兩側(cè)運(yùn)動的時(shí)間分別為t1和t2,由運(yùn)動學(xué)公式有d1=12a1d2=12a2帶電微粒從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)所經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間t=t1+t2聯(lián)立方程解得t=3.0×10-6s。答案(1)4.0×103N/C(2)3.0×10-6s14.(12分)如圖所示,靜止于A處的帶正電離子(電荷量為q,質(zhì)量為m),經(jīng)電壓為U的加速電場加速后從B點(diǎn)飛出,恰好以源電荷Q(可視為點(diǎn)電荷)為圓心、半徑為R的四分之一圓做勻速圓周運(yùn)動,并從P點(diǎn)垂直于邊界CN進(jìn)入矩形有界勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場,電場方向水平向左,離子恰好能打在M點(diǎn)。已知NP間的距離等于NM間距離,離子的重力不計(jì),源電荷Q產(chǎn)生的電場對加速電場和偏轉(zhuǎn)電場均無影響,靜電力常量為k。求:(1)離子從B點(diǎn)飛出時(shí)的速度v的大小。(2)源電荷Q的電性和電荷量為多少。(3)P、N兩點(diǎn)間的電勢差。解析(1)對離子,在加速電場中加速,由qU=12mv解得v=2qU(2)離子從B點(diǎn)飛出后,在Q的作用下做勻速圓周運(yùn)動,所以Q帶負(fù)電,kQqR2解得Q=2UR(3)設(shè)NM之間的距離為d,則PN之間的距離為d,PN之間的電勢差為UPN,則d=vt,d=12at2,q聯(lián)立解得UPN=4U。答案(1)2qUm(2)Q帶負(fù)電電荷量為(3)4U15.(18分)在如圖所示的xOy平面內(nèi)(y軸的正方向豎直向上)存在著水平向右的勻強(qiáng)電場,有一帶正電的小球自坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸正方向豎直向上拋出,它的初動能為8J,不計(jì)空氣阻力,當(dāng)它上升到最高點(diǎn)M時(shí),它的動能為2J,M點(diǎn)距x軸0.2m,g取10m/s2。(1)帶電小球落回到x軸上的P點(diǎn),求出P點(diǎn)坐標(biāo)。(2)求帶電小球到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的動能。解析(1)小球豎直方向做豎直上拋運(yùn)動,水平方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動,由勻變速運(yùn)動規(guī)律有v02=解得v0=2m/s初動能12m解得m=4kg最高點(diǎn)動能1