新人教版高中物理必修第三冊第十章《靜電場中的能量》達(dá)標(biāo)檢測—（解析版）

1、新人教版必修第三冊 第十章 達(dá)標(biāo)檢測(滿分:100分;時(shí)間: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.關(guān)于靜電場的等勢面,下列說法正確的是() A.兩個(gè)電勢不同的等勢面可能相交B.電場線不一定與等勢面相互垂直C.同一等勢面上各點(diǎn)電場強(qiáng)度一定相等D.將一正的試探電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面,靜電力做正功2.如圖所示,在O點(diǎn)放置一點(diǎn)電荷Q,以O(shè)為圓心作一圓?，F(xiàn)將一試探電荷分別從圓上的B、C、D三點(diǎn)移到圓外的A點(diǎn),下列說法正確的是()A.從B移到A的過程中靜電力做功最少B.從C移到A的過程中靜電力做功最少C.從

2、D移到A的過程中靜電力做功最多D.三個(gè)過程中靜電力做功一樣多3.如圖所示為一對(duì)不等量異種點(diǎn)電荷的電場線分布,下列說法正確的是()A.Q1的電性無法確定B.B處沒畫電場線,故B處電場強(qiáng)度為零C.A點(diǎn)電勢一定高于B點(diǎn)電勢D.將一電子從A移到B點(diǎn),靜電力對(duì)電子做正功4.如圖所示,虛線是用實(shí)驗(yàn)方法描繪出的某一靜電場的一簇等勢線,其電勢的值已標(biāo)出,一帶電粒子只在靜電力作用下飛經(jīng)該電場時(shí),恰能沿圖中的實(shí)線從A點(diǎn)飛到C點(diǎn),則下列判斷正確的是()A.粒子帶負(fù)電B.粒子在A點(diǎn)的電勢能大于在C點(diǎn)的電勢能C.粒子在A點(diǎn)的加速度大于在C點(diǎn)的加速度D.粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)靜電力所做的功大于從B點(diǎn)到C點(diǎn)靜電力所做的功5.如圖

3、所示,E為電源,C為電容器,R為定值電阻,S為單刀雙擲開關(guān),則()A.S接1時(shí),電容器充電且上極板電勢較低B.S接2時(shí),電容器放電且放電電流從左往右經(jīng)過定值電阻RC.保持S接1,將上極板豎直向上平移少許,板間電壓不變,場強(qiáng)減小D.保持S接1,將上極板水平向左平移少許,板間電壓不變,場強(qiáng)減小6.空間有一沿x軸對(duì)稱分布的電場,其電場強(qiáng)度E隨x變化的圖像如圖所示,下列說法正確的是()A.O點(diǎn)的電勢最低B.x1和x3兩點(diǎn)的電勢相等C.x2點(diǎn)的電勢最高D.x2和-x2兩點(diǎn)的電勢相等7.兩點(diǎn)電荷q1和q2(電性和電荷量大小均未知)分別固定在x軸上的-2L和2L處。兩電荷連線上各點(diǎn)電勢隨x變化的關(guān)系如圖所示

4、。下列說法正確的是()A.從-2L處到2L處場強(qiáng)先減小后增大B.-L處的場強(qiáng)沿x軸負(fù)方向C.將一電子從-2L處移動(dòng)到2L處,靜電力做正功D.x軸上只有一個(gè)點(diǎn)的場強(qiáng)為0,且位于2L處的左邊8.如圖甲所示,兩平行正對(duì)的金屬板A、B間加有如圖乙所示的交變電壓,一重力可忽略不計(jì)的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處。若在t0時(shí)刻釋放該粒子,粒子會(huì)時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng),時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng),并最終打在A板上。則t0應(yīng)滿足()甲乙A.0<t0<T4B.T4<t0<T2C.0<t0<3T4D.3T4<t0<T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

5、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,A、B、C、D是勻強(qiáng)電場中的四個(gè)點(diǎn),D是BC的中點(diǎn),A、B、C的連線構(gòu)成一直角三角形,AB=L m,ABC=60°,電場線與三角形所在的平面平行,已知A點(diǎn)的電勢為5 V,B點(diǎn)的電勢為-5 V,C點(diǎn)的電勢為15 V,據(jù)此可以判斷()A.場強(qiáng)方向由C指向BB.場強(qiáng)方向垂直于A、D連線指向BC.場強(qiáng)大小為10L V/mD.場強(qiáng)大小為2033L V/m10.一帶負(fù)電的粒子只在靜電力作用下沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),其電勢能隨位移的變化關(guān)系如圖所示,則下列說法正確的是()A.粒子從x1處運(yùn)動(dòng)到x2處的過程

6、中靜電力做正功B.x1處電場強(qiáng)度方向沿x軸正方向C.x1處的電場強(qiáng)度小于x2處的電場強(qiáng)度D.x1處的電勢比x2處的電勢低11.有一種電荷控制式噴墨打印機(jī),它的打印頭的結(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?guī)想姾笠砸欢ǖ某跛俣却怪鄙淙肫D(zhuǎn)電場,再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后打到紙上,顯示出字符。不考慮墨汁的重力,為使打在紙上的字跡縮小(偏轉(zhuǎn)距離減小),下列措施可行的是()A.減小墨汁微粒的質(zhì)量B.增大偏轉(zhuǎn)電場兩極板間的距離C.減小偏轉(zhuǎn)電場的電壓D.減小墨汁微粒的噴出速度12.如圖所示,質(zhì)量相同的兩個(gè)帶電粒子M、N以相同的速度同時(shí)沿垂直于電場方向射入兩平行金屬板間的勻強(qiáng)電場中,M從兩

7、極板正中央射入,N從下極板邊緣處射入,它們最后打在同一點(diǎn)。不計(jì)帶電粒子重力和帶電粒子間的相互作用,則從粒子射入到打在上極板的過程中()A.它們運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等B.它們的電勢能減少量之比EpMEpN=12C.它們的動(dòng)能增加量之比EkMEkN=12D.它們所帶的電荷量之比qMqN=12三、非選擇題(共6小題,共60分)13.(6分)在“用傳感器觀察電容器的充電和放電”實(shí)驗(yàn)中,電路圖如圖甲。一位同學(xué)使用的電源的電動(dòng)勢為10.0 V,測得放電的I-t圖像如圖乙所示。甲乙(1)電容器在整個(gè)放電過程中釋放的電荷量約為C。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (2)根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算出電容器的電容值為F。(結(jié)果保

8、留兩位有效數(shù)字) 14.(8分)在探究平行板電容器的電容與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)猜測電容可能與極板間的距離d、極板的正對(duì)面積S及插入極板間的電介質(zhì)有關(guān)。他將一個(gè)已經(jīng)充電的平行板電容器與靜電計(jì)連接,如圖所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)保持電容器極板所帶的電荷量不變,且電容器B板位置不動(dòng)。(1)將A板向右平移,靜電計(jì)指針張角;將A板豎直向下平移,則靜電計(jì)指針張角;在A、B板間插入電介質(zhì),則靜電計(jì)指針張角。(均選填“變大”“變小”或“不變”)。 (2)若將電容器水平放置,有一帶電液滴靜止在電容器內(nèi)部,現(xiàn)將電容器A板向下平移一小段距離,則液滴(選填“靜止不動(dòng)”“向下運(yùn)動(dòng)”或“向上運(yùn)動(dòng)”)。

9、60;15.(8分)如圖所示的平行金屬板電容器的電容C=2×10-4 F,極板A、B之間可以看成勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)E=1.2×103 V/m,極板間距離為L=5 cm,電場中c點(diǎn)到A極板、d點(diǎn)到B極板的距離均為0.5 cm,B極板接地。求:(1)d點(diǎn)處的電勢d;(2)B極板所帶電荷量Q;(3)d、c兩點(diǎn)間的電勢差Udc;(4)將電荷量q=-5×10-6 C的負(fù)點(diǎn)電荷從d移到c,靜電力做的功Wdc。16.(8分)如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m=2.0×10-11 kg、電荷量q=1.0×10-5 C的帶電微粒(重力忽略不計(jì)),從靜止開始經(jīng)電壓為U1=100

10、V的加速電場加速后,水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場中。金屬板長L=20 cm,兩板間距d=103 cm。(1)微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度是多大?(2)若微粒射出電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度為30°,則兩金屬板間的電壓U2是多大?17.(12分)如圖所示,在場強(qiáng)大小為E的豎直向下的勻強(qiáng)電場中,一個(gè)質(zhì)量為m、帶負(fù)電的小球從斜軌道上的A點(diǎn)由靜止滑下,小球通過半徑為R的圓軌道頂端的B點(diǎn)時(shí)恰好不落下來,已知軌道是光滑而又絕緣的,且小球的重力是它所受靜電力的2倍,求:(1)A點(diǎn)在斜軌道上的高度h;(2)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小。18.(18分)如圖所示,帶電金屬板A、B豎直平行正對(duì)放置,B板中心的

11、小孔正好位于平面直角坐標(biāo)系xOy的O點(diǎn),y軸沿豎直方向。在x>0的區(qū)域內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度大小為23×103 V/m;比荷為1.0×105 C/kg 的帶正電的粒子P從A板中心O'處由靜止釋放,其運(yùn)動(dòng)軌跡恰好經(jīng)過M(4,3)點(diǎn)。粒子P的重力不計(jì)。(1)求金屬板A、B之間的電勢差UAB;(2)若在粒子P經(jīng)過O點(diǎn)的同時(shí),在y軸右側(cè)勻強(qiáng)電場中某點(diǎn)由靜止釋放另一帶電粒子Q,使P、Q恰能在運(yùn)動(dòng)中相碰;假設(shè)Q的質(zhì)量是P的2倍,帶電情況與P相同,粒子Q的重力及P、Q之間的相互作用力均忽略不計(jì),求粒子Q釋放點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)x、y應(yīng)滿足的函數(shù)關(guān)系。答案一、單項(xiàng)選擇

12、題1.D假設(shè)兩個(gè)電勢不同的等勢面相交,則交點(diǎn)處的電勢就有兩個(gè)不同的值,這是不可能的,A錯(cuò)誤;電場線與等勢面處處垂直,B錯(cuò)誤;同一等勢面上各點(diǎn)電勢相等,而場強(qiáng)不一定相等,C錯(cuò)誤;正電荷從高電勢處移到低電勢處,電勢能減少,靜電力做正功,D正確。2.D在O點(diǎn)放置一點(diǎn)電荷Q,以O(shè)為圓心作一圓,根據(jù)點(diǎn)電荷等勢面的分布情況知,B、C、D三點(diǎn)的電勢相等,因此A與B、C、D三點(diǎn)間的電勢差相等,將一電荷從圓上的B、C、D三點(diǎn)移到圓外的A點(diǎn)的過程中,根據(jù)W=qU得知,靜電力做功相等,選項(xiàng)D正確,A、B、C錯(cuò)誤。3.C根據(jù)電場線的特點(diǎn)可知,Q1帶正電,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電場線實(shí)際并不存在,沒有畫出電場線的位置不代表沒有電

13、場,根據(jù)電場強(qiáng)度疊加原理可得出B處場強(qiáng)不為零,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;沿著電場線方向電勢降低,所以A點(diǎn)電勢一定高于B點(diǎn)電勢,選項(xiàng)C正確;根據(jù)負(fù)電荷沿著電場線方向運(yùn)動(dòng)電勢能增加,可知將一電子從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電勢能增加,靜電力對(duì)電子做負(fù)功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.C電場線與等勢線垂直,且從高電勢指向低電勢,所以電場線的大致方向向左。由運(yùn)動(dòng)軌跡可知帶電粒子所受靜電力方向大致向左,故粒子帶正電,A錯(cuò)。由于電荷的電勢能Ep=q、A<C,故EpA<EpC,B錯(cuò)。根據(jù)等勢面的疏密可判斷場強(qiáng)大小關(guān)系,則EA>EC,帶電粒子在A、C兩點(diǎn)所受的靜電力滿足FA>FC,在兩點(diǎn)的加速度滿足aA>aC,C對(duì)。由

14、于A點(diǎn)與B點(diǎn)、B點(diǎn)與C點(diǎn)間的電勢差相等,故WAB=WBC,D錯(cuò)。5.CS接1時(shí),電容器充電且上極板接電源正極,電勢較高,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;S接2時(shí),電容器放電且放電電流從右往左經(jīng)過定值電阻R,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;保持S接1,將上極板豎直向上平移少許,板間電壓不變,根據(jù)E=Ud可知,場強(qiáng)減小,選項(xiàng)C正確;保持S接1,將上極板水平向左平移少許,板間電壓不變,兩板間距d不變,根據(jù)E=Ud可知場強(qiáng)不變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6.D作出電場線如圖所示,沿著電場線方向電勢逐漸降低,可知O點(diǎn)的電勢最高,x1點(diǎn)的電勢高于x3點(diǎn)的電勢,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;沿著電場線方向電勢逐漸降低,故x2點(diǎn)的電勢不是最高的,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;x2和-x2兩點(diǎn)關(guān)

15、于原點(diǎn)對(duì)稱,由O點(diǎn)向兩邊電勢都降低且電場強(qiáng)度的變化相同,則可知x2和-x2兩點(diǎn)電勢相等,選項(xiàng)D正確。7.A-x圖線斜率的絕對(duì)值表示場強(qiáng)大小,從-2L處到2L處場強(qiáng)先減小后增大,選項(xiàng)A正確;從-L處的左邊到右邊,電勢降低,由沿電場線方向電勢降低可知,-L處場強(qiáng)方向沿x軸正方向,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;從-2L處到2L處,電勢降低,由于移動(dòng)的是電子,所以電子的電勢能增大,靜電力做負(fù)功,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由圖像可知,-2L處的電荷為正電荷,電荷量較大,2L處的電荷為負(fù)電荷,電荷量較小,則在x軸上只有一個(gè)點(diǎn)的場強(qiáng)為零,且位于2L處的右邊,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8.B若0<t0<T4,帶正電粒子先加速向B板運(yùn)動(dòng),再減速

16、運(yùn)動(dòng)至速度為零,然后反向加速運(yùn)動(dòng),再減速運(yùn)動(dòng)至速度為零,如此往復(fù)運(yùn)動(dòng),每次向右運(yùn)動(dòng)的距離大于向左運(yùn)動(dòng)的距離,最終打在B板上,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤;若T4<t0<T2,帶正電粒子先加速向B板運(yùn)動(dòng),再減速運(yùn)動(dòng)至速度為零,然后反向加速運(yùn)動(dòng),再減速運(yùn)動(dòng)至速度為零,如此往復(fù)運(yùn)動(dòng),每次向左運(yùn)動(dòng)的距離大于向右運(yùn)動(dòng)的距離,最終打在A板上,選項(xiàng)B正確;若3T4<t0<T,帶正電粒子先加速向A板運(yùn)動(dòng),再減速運(yùn)動(dòng)至速度為零,然后反向加速運(yùn)動(dòng),再減速運(yùn)動(dòng)至速度為零,如此往復(fù)運(yùn)動(dòng),每次向左運(yùn)動(dòng)的距離小于向右運(yùn)動(dòng)的距離,最終打在B板上,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題9.BD由于D點(diǎn)是BC的中點(diǎn),則UCD=U

17、DB,即C-D=D-B,故D=C+B2=15+(-5)2 V=5 V,由于D=A,則A、D連線為一條等勢線,根據(jù)電場線和等勢面垂直,可知場強(qiáng)的方向垂直于A、D連線指向B點(diǎn),選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;場強(qiáng)的大小為E=UABAB·cos30°=1032L V/m=2033L V/m,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。10.ACD帶負(fù)電粒子從x1處運(yùn)動(dòng)到x2處的過程中電勢能減小,則靜電力做正功,選項(xiàng)A正確;靜電力做正功,說明粒子所受的靜電力方向沿x軸正方向,粒子帶負(fù)電,可知電場強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)Ep=-Fx,知Ep-x圖線斜率的絕對(duì)值等于靜電力,由題圖知,粒子在x1處所受的靜電力

18、小于在x2處所受的靜電力,因此x1處的電場強(qiáng)度小于x2處的電場強(qiáng)度,選項(xiàng)C正確;電場強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向,根據(jù)順著電場線方向電勢逐漸降低,可知x1處的電勢比x2處的電勢低,選項(xiàng)D正確。11.BC微粒以一定的初速度垂直射入偏轉(zhuǎn)電場后做類平拋運(yùn)動(dòng),則在水平方向上有L=v0t,在豎直方向上有y=12at2,加速度a=qUmd,聯(lián)立解得y=qUL22mdv02,要縮小字跡,就要減小微粒通過偏轉(zhuǎn)電場的偏轉(zhuǎn)距離y。由上式分析可知,可采用的方法有:增大墨汁微粒的質(zhì)量、增大偏轉(zhuǎn)電場兩極板間的距離、減小偏轉(zhuǎn)電場的電壓、增大墨汁微粒的噴出速度,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤,B、C正確。12.AD由題可知,兩個(gè)帶電粒子都做類平拋

19、運(yùn)動(dòng),在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),而且它們的水平位移相等、初速度相等,則在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等,選項(xiàng)A正確;粒子的豎直位移y=12at2=qEt22m,m、t、E相等,則兩粒子帶電荷量之比qMqN=yMyN=12,帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí),由功能關(guān)系可知,電勢能減少量等于靜電力做的功,則電勢能減少量之比EpMEpN=qMEyMqNEyN=14,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,D正確;由題意知,兩帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)只受靜電力作用,動(dòng)能的增加量等于靜電力所做的功,則它們的動(dòng)能增加量之比EkMEkN=14,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。三、非選擇題13.答案(1)0.016(3分)(2)0.001 6(3分)解析(1)I-t圖像中圖線與橫

20、軸所圍面積表示電荷量,經(jīng)確認(rèn):圖線下共有約40小格,所以電容器在整個(gè)放電過程中釋放的電荷量約為Q=40×0.001×0.4 C=0.016 C。(2)從上一問知道,電容器充滿電后所帶的電荷量Q=0.016 C,而所加電壓U=E=10 V,所以C=QU=0.001 6 F。14.答案(1)變小(2分)變大(2分)變小(2分)(2)靜止不動(dòng)(2分)解析(1)將A板向右平移,兩板間距d減小,由C=rS4kd可知電容變大,由U=QC可知,兩極板間電勢差變小,靜電計(jì)指針張角變小。將A板豎直向下平移,兩極板正對(duì)面積S減小,由C=rS4kd可知電容減小,由U=QC可知,兩極板間電勢差變大

21、,靜電計(jì)指針張角變大。在A、B板間插入電介質(zhì),由C=rS4kd可知電容變大,由U=QC可知,兩極板間電勢差變小,靜電計(jì)指針張角變小。(2)電容器帶電荷量不變,改變兩板間距,根據(jù)C=QU、C=rS4kd和U=Ed得E=4kQrS,可知,場強(qiáng)不變,則靜電力不變,液滴仍然靜止不動(dòng)。15.答案(1)-6 V(2)1.2×10-2 C(3)48 V(4)-2.4×10-4 J解析(1)d點(diǎn)與B極板間的電勢差UdB=-Ed=-1 200×0.005 V=-6 V,所以d=-6 V(2分)(2)B、A間的電勢差UBA=EL=1 200×0.05 V=60 VB極板所帶

22、電荷量Q=CUBA=2×10-4×60 C=1.2×10-2 C(2分)(3)d、c兩點(diǎn)沿電場方向的距離Ldc=0.05 m-2×0.5×10-2 m=0.04 md、c兩點(diǎn)間的電勢差Udc=ELdc=48 V(2分)(4)Wdc=qUdc=-2.4×10-4 J(2分)16.答案(1)1.0×104 m/s(2)100 V解析(1)設(shè)帶電微粒經(jīng)加速電場加速后速度為v1,根據(jù)動(dòng)能定理:qU1=12mv12(1分)解得:v1=2qU1m=1.0×104 m/s(1分)(2)帶電微粒在偏轉(zhuǎn)電場中只受靜電力作用,做類平拋運(yùn)動(dòng)。水平方向有L=v1t,得t=Lv1(1分)設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電場中運(yùn)動(dòng)的加速度為a,射出電場時(shí)豎直方向的速度為v2,則加速度a=qEm=qU2dm(1分)v2=at=qU2dm·Lv1(1分)tan =v2v1=qU2Ldmv12=U2L2dU1(2分)聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得:U2=100 V(1分)17.答案(1)