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)A含解析新人教版必修第三冊(cè)

PAGE7-第十章測(cè)評(píng)(A)(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.下列說法正確的是()A.電荷放在電勢(shì)高的地方,電勢(shì)能就大B.正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能肯定大于負(fù)電荷在該點(diǎn)具有的電勢(shì)能C.電場(chǎng)強(qiáng)度為零的點(diǎn),電勢(shì)肯定為零D.無論移動(dòng)正電荷還是負(fù)電荷,若克服靜電力做功它的電勢(shì)能都增大答案:D解析:正電荷放在電勢(shì)高的地方,電勢(shì)能大,而負(fù)電荷放在電勢(shì)高的地方,電勢(shì)能小,故A錯(cuò)誤。電荷的電勢(shì)能與電荷的電性和電勢(shì)的正負(fù)有關(guān),正電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)為負(fù)值的某點(diǎn)的電勢(shì)能,小于負(fù)電荷在該點(diǎn)具有的電勢(shì)能,故B錯(cuò)誤。電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)無關(guān),電場(chǎng)強(qiáng)度為零的點(diǎn),電勢(shì)不肯定為零,故C錯(cuò)誤。只要電荷克服靜電力做功,依據(jù)功能關(guān)系可知,它的電勢(shì)能都增大,故D正確。2.在水深超過200m的深海,光線極少,能見度極低,有一種電鰻具有特別的適應(yīng)性,能通過自身發(fā)生的生物電獲得食物、威逼敵害、愛護(hù)自己。若該電鰻的頭尾相當(dāng)于兩個(gè)電極,它在海水中產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到104N/C,可擊昏敵害。則身長50cm的電鰻,在放電時(shí)產(chǎn)生的瞬間電壓可達(dá)()A.50V B.500VC.5000V D.50000V答案:C解析:由U=Ed可得,電鰻放電時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)電壓U=104×0.5V=5000V,C正確。3.兩個(gè)固定的等量異號(hào)點(diǎn)電荷所產(chǎn)生電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖中虛線所示,一帶負(fù)電的粒子以某一速度從圖中A點(diǎn)沿圖示方向進(jìn)入電場(chǎng)在紙面內(nèi)飛行,最終離開電場(chǎng),粒子只受靜電力作用,則粒子在電場(chǎng)中()A.做直線運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能先變小后變大B.做直線運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能先變大后變小C.做曲線運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能先變小后變大D.做曲線運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能先變大后變小答案:C解析:由題圖等勢(shì)面可知兩固定的等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布如圖所示,虛線為帶負(fù)電的粒子在等量異號(hào)點(diǎn)電荷所產(chǎn)生電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡,則粒子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)。靜電力對(duì)帶負(fù)電的粒子先做正功后做負(fù)功,電勢(shì)能先變小后變大,故C正確。4.如圖所示,在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中,將兩個(gè)帶正電的摸索電荷q1、q2分別置于A、B兩點(diǎn),虛線為等勢(shì)線。取無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn),若將q1、q2移到無窮遠(yuǎn)的過程中克服靜電力做的功相等,則下列說法正確的是()A.A點(diǎn)電勢(shì)大于B點(diǎn)電勢(shì)B.A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等C.q1的電荷量小于q2的電荷量D.q1在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于q2在B點(diǎn)的電勢(shì)能答案:C解析:由題意知點(diǎn)電荷Q帶負(fù)電,所以有φA<φB<0,得|UA∞|>|UB∞|,移動(dòng)兩摸索電荷克服靜電力做功相等,即q1|UA∞|=q2|UB∞|,所以q1<q2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,C正確;因?yàn)镋=kQr2,rA<rB,所以EA>EB,而且A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向也不同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;依據(jù)靜電力做功與電勢(shì)能改變的關(guān)系,5.在如圖甲所示的平行板電容器A、B兩極板上加上如圖乙所示的電壓,起先B板的電勢(shì)比A板高,這時(shí)兩極板中間原來靜止的電子在靜電力作用下起先運(yùn)動(dòng),設(shè)電子在運(yùn)動(dòng)中不與極板發(fā)生碰撞,則下述說法正確的是(不計(jì)電子重力)()A.電子先向A板運(yùn)動(dòng),然后向B板運(yùn)動(dòng),再返回A板做周期性來回運(yùn)動(dòng)B.電子始終向A板運(yùn)動(dòng)C.電子始終向B板運(yùn)動(dòng)D.電子先向B板運(yùn)動(dòng),然后向A板運(yùn)動(dòng),再返回B板做周期性來回運(yùn)動(dòng)答案:C解析:由運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)規(guī)律畫出如圖所示的v-t圖像可知,電子始終向B板運(yùn)動(dòng),C正確。6.如圖所示,帶箭頭的實(shí)線為電場(chǎng)線,虛線為等勢(shì)線,且AB=BC,電場(chǎng)中的A、B、C三點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度分別為EA、EB、EC,電勢(shì)分別為φA、φB、φC,AB、BC間的電勢(shì)差分別為UAB、UBC,則下列關(guān)系正確的有()A.φA>φB>φC B.EC>EB>EAC.UAB<UBC D.UAB=UBC答案:ABC解析:A、B、C三點(diǎn)處在一根電場(chǎng)線上,沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降低,故φA>φB>φC,A對(duì);由電場(chǎng)線的疏密程度可看出電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系,故EC>EB>EA,B對(duì);電場(chǎng)線密集的地方電勢(shì)著陸較快,故UBC>UAB,C對(duì),D錯(cuò)。7.如圖所示,AC、BD為圓的兩條相互垂直的直徑,圓心為O,半徑為r,將等電荷量的兩正點(diǎn)電荷Q放在圓周上,它們的位置關(guān)于AC對(duì)稱,與O點(diǎn)的連線和OC間夾角為30°,下列說法正確的是()A.電荷q從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),靜電力做功為零B.電荷q從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),靜電力做功為零C.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為kQD.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為3答案:BD解析:電荷q從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),所受靜電力豎直向上,靜電力做負(fù)功,A錯(cuò);依據(jù)對(duì)稱性知B正確;O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為3kQ8.某靜電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線與x軸重合,其電勢(shì)的改變規(guī)律如圖所示。在O點(diǎn)由靜止釋放一電子,電子僅受靜電力的作用,則在-x0~x0區(qū)間內(nèi)()A.該靜電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)B.該靜電場(chǎng)是非勻強(qiáng)電場(chǎng)C.電子將沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),加速度漸漸減小D.電子將沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),加速度漸漸增大答案:BC解析:由于電勢(shì)φ隨x的改變不是勻稱的,即ΔφΔx不是常數(shù),所以該靜電場(chǎng)肯定是非勻強(qiáng)電場(chǎng),且O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最大,x0處電場(chǎng)強(qiáng)度最小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;由電勢(shì)改變規(guī)律可知,電場(chǎng)線方向指向x軸負(fù)方向,在O點(diǎn)由靜止釋放一電子,電子所受靜電力的方向指向x軸正方向,電子將沿x二、填空題(本題共2小題,共18分)9.(9分)如圖所示,a、b是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的兩點(diǎn),已知兩點(diǎn)間的距離為0.4m,兩點(diǎn)的連線與電場(chǎng)線成37°角,兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為2.4×103V,則勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=V/m,把電子從a點(diǎn)移到b點(diǎn),電子的電勢(shì)能將增加J。(sin37°=0.6,cos37°=0.8,電子的電荷量e=1.6×10-19C)

答案:7.5×1033.84×10-16解析:由Uab=Edabcos37°,得電場(chǎng)強(qiáng)度為E=Uabdab把電子從a點(diǎn)移到b點(diǎn),電場(chǎng)力對(duì)電子做功為W=-eUab=-1.6×10-19×2.4×103J=-3.84×10-16J,則電子的電勢(shì)能將增加3.84×10-16J。10.(9分)如圖所示,兩塊水平放置的平行正對(duì)的金屬板A、B與電源E相連,在與兩板等距離的M點(diǎn)有一個(gè)帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)。若將B板向下平移一小段距離穩(wěn)定后,液滴將運(yùn)動(dòng),M點(diǎn)電勢(shì),帶電液滴在M點(diǎn)的電勢(shì)能。

答案:向下加速上升減小解析:由帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)知,液滴帶負(fù)電,且qE=mg,由于電容器與電源相連,則電容器兩極板間的電壓不變,B板向下平移一小段距離,由E=Ud可知電場(chǎng)強(qiáng)度變小,液滴所受的電場(chǎng)力變小,液滴將加速向下運(yùn)動(dòng);電場(chǎng)強(qiáng)度變小,則A、M間的電勢(shì)差減小,因A板電勢(shì)不變,所以M點(diǎn)電勢(shì)上升,又由于液滴帶負(fù)電,故帶電液滴在M三、計(jì)算題(本題共3小題,共42分。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)11.(13分)如圖所示,平行金屬板A、B之間有勻強(qiáng)電場(chǎng),A、B間電壓為600V,A板帶正電并接地,A、B兩板間距為12cm,C點(diǎn)離A板4cm。(1)求C點(diǎn)的電勢(shì)。(2)若將一電子從場(chǎng)外移到C點(diǎn),靜電力做多少功?做正功還是做負(fù)功?答案:(1)-200V(2)-3.2×10-17J做負(fù)功解析:(1)板間電場(chǎng)強(qiáng)度為E=Ud=6000.12V/m已知A板與C點(diǎn)間的距離為d'=0.04m則UAC=Ed'=5×103×0.04V=200V。因?yàn)锳板接地,φA=0,且沿電場(chǎng)方向電勢(shì)降低,所以可得φC=-200V。(2)“場(chǎng)外”可理解為離電場(chǎng)無窮遠(yuǎn),此處電勢(shì)也為零。由W=qU可得將電子從場(chǎng)外移到C點(diǎn),靜電力做的功為W=e(0-φC)=-1.6×10-19×200J=-3.2×10-17J。負(fù)號(hào)說明靜電力做的是負(fù)功。12.(14分)虛線PQ、MN間存在如圖所示的水平勻強(qiáng)電場(chǎng),一帶電粒子質(zhì)量為m=2.0×10-11kg、電荷量為q=+1.0×10-5C,從a點(diǎn)由靜止起先經(jīng)電壓為U=100V的電場(chǎng)加速后,垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中,從虛線MN的某點(diǎn)b(圖中未畫出)離開勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)速度與電場(chǎng)方向成30°角。已知PQ、MN間距為20cm,帶電粒子的重力忽視不計(jì)。求:(1)帶電粒子剛進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)的速率v1;(2)水平勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小;(3)a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。答案:(1)1.0×104m/s(2)1.7×103N/C(3)400V解析:(1)由動(dòng)能定理得qU=1代入數(shù)據(jù)得v1=1.0×104m/s。(2)粒子沿初速度方向做勻速運(yùn)動(dòng),d=v1t粒子沿電場(chǎng)方向做勻加速運(yùn)動(dòng),v2=at由題意得tan30°=v由牛頓其次定律得qE=ma聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)得E=3×103N/C≈1.7×103N/C。(3)由動(dòng)能定理得,qUab=12m(v12聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)得,Uab=400V。13.(15分)如圖所示,在絕緣粗糙的水平面上,相距為l的A、B兩點(diǎn)處分別固定著兩個(gè)等電荷量的正電荷,a、b是AB連線上的兩點(diǎn),其中Aa=Bb=l4,O為AB連線的中點(diǎn),一質(zhì)量為m、電荷量為+q的小滑塊(可以看成質(zhì)點(diǎn))以初動(dòng)能Ek0從a點(diǎn)動(dòng)身,沿AB直線向b運(yùn)動(dòng),其中小滑塊第一次經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為初動(dòng)能的3倍,到達(dá)b點(diǎn)時(shí)動(dòng)能恰好為零,小滑塊最終停在O(1)小滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù);(2)O、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差;(3)小滑塊運(yùn)動(dòng)的總路程。答案:(1)2Ek0mgl(2)-5E解析:(1)a、b是AB連線上的兩點(diǎn),其中