靜電場(chǎng)中的能量 過關(guān)檢測(cè) 2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

《第十章靜電場(chǎng)中的能量》過關(guān)模擬檢測(cè)卷(時(shí)間:75分鐘滿分:100分)一、選擇題(共10題,第1~7題為單項(xiàng)選擇題,每題4分;第8~10題為多項(xiàng)選擇題,每題6分,共46分)1.關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì),下列說法正確的是()A.電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方,電勢(shì)一定為零B.在靜電場(chǎng)中,沿電場(chǎng)方向電勢(shì)逐漸降低C.電荷一定會(huì)沿電場(chǎng)線方向移動(dòng)D.將一正的試探電荷從電勢(shì)較低的等勢(shì)面移到電勢(shì)較高的等勢(shì)面,靜電力做正功2.為了避免遭受雷擊,在高大的建筑物上安裝尖端導(dǎo)體——避雷針,云層中的大量電荷可以通過避雷針直接引入大地,從而達(dá)到保護(hù)建筑物的目的。下圖是某次避雷針放電時(shí),其帶電云層和避雷針之間三條等勢(shì)線的分布示意圖(圖中虛線表示),圖中實(shí)線上A點(diǎn)和B點(diǎn)為空氣分子被電離后的某個(gè)電荷運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn),該電荷的重力不計(jì),則()A.避雷針周圍的電場(chǎng)方向指向避雷針尖端B.越靠近避雷針尖端附近電勢(shì)變化越快C.同一電荷在A點(diǎn)的加速度大于在B點(diǎn)的加速度D.由于不知道電荷電性,無法比較該電荷在A點(diǎn)和B點(diǎn)的電勢(shì)能大小3.如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為1.0×103N/C,ab平行于電場(chǎng)線,lab=lcd=4cm,lac=lbd=3cm。下列計(jì)算結(jié)果正確的是()A.a、b之間的電勢(shì)差為40VB.a、c之間的電勢(shì)差為50VC.將q=-5×10-3C的點(diǎn)電荷沿矩形路徑abdca移動(dòng)一周,靜電力做的功是-0.25JD.將q=-5×10-3C的點(diǎn)電荷沿abd從a移到d,靜電力做的功是0.25J4.如圖所示,在直角三角形所在的平面內(nèi)有勻強(qiáng)電場(chǎng),其中A點(diǎn)電勢(shì)為0V,B點(diǎn)電勢(shì)為3V,C點(diǎn)電勢(shì)為6V。已知∠ACB=30°,AB邊長(zhǎng)為3m,D為AC的中點(diǎn)?，F(xiàn)將一點(diǎn)電荷放在D點(diǎn),且點(diǎn)電荷在C點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為2N/C,則放入點(diǎn)電荷后,B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為()A.4N/C B.5N/CC.22N/C D.5N/C5.下圖為某電容傳聲器結(jié)構(gòu)示意圖,當(dāng)人對(duì)著傳聲器講話時(shí),膜片會(huì)振動(dòng)。若某次膜片振動(dòng)時(shí),膜片與極板間的距離增大,在此過程中()電容傳聲器結(jié)構(gòu)示意圖A.膜片與極板組成的電容器的電容增大B.極板所帶電荷量增大C.膜片與極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大D.電阻R中有電流通過6.如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xOy內(nèi),固定有A、B、C、D四個(gè)電荷量均為Q的點(diǎn)電荷,它們關(guān)于兩坐標(biāo)軸對(duì)稱,其中A、B帶正電,C、D帶負(fù)電,它們產(chǎn)生電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖中虛線所示,坐標(biāo)軸上abcd是圖中正方形的四個(gè)頂點(diǎn),則()A.b、d兩點(diǎn)電勢(shì)相等,電場(chǎng)強(qiáng)度不相等B.b、d兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同,電勢(shì)不相等C.將電子沿路徑a→O→c移動(dòng),靜電力做正功D.將電子沿路徑a→b→c移動(dòng),靜電力先做負(fù)功,后做正功7.(2022·湖南卷)如圖所示,四根完全相同的均勻帶正電絕緣長(zhǎng)棒對(duì)稱放置在長(zhǎng)方體的四條長(zhǎng)邊a、b、c、d上。移去a處的絕緣棒,假定另外三根絕緣棒電荷分布不變。關(guān)于長(zhǎng)方體幾何中心O點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度方向和電勢(shì)的變化,下列說法正確的是()A.電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直指向a,電勢(shì)減小B.電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直指向c,電勢(shì)減小C.電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直指向a,電勢(shì)增大D.電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直指向c,電勢(shì)增大8.(2023·遼寧卷)圖甲為金屬四極桿帶電粒子質(zhì)量分析器的局部結(jié)構(gòu)示意圖,圖乙為四極桿內(nèi)垂直于x軸的任意截面內(nèi)的等勢(shì)面分布圖,相鄰兩等勢(shì)面間電勢(shì)差相等,則()A.P點(diǎn)電勢(shì)比M點(diǎn)的低B.P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小比M點(diǎn)的大C.M點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿z軸正方向D.沿x軸運(yùn)動(dòng)的帶電粒子,電勢(shì)能不變9.如圖所示,水平面MN的下方存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),一質(zhì)量為m的帶電小球由MN上方的A點(diǎn)以一定初速度水平拋出,從B點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng),到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度方向恰好水平,A、B、C三點(diǎn)在同一直線上,且lAB=2lBC,由此可知()A.靜電力為3mgB.小球帶負(fù)電C.小球從A到B與從B到C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等D.小球從A到B與從B到C的速度變化量相同10.圖中虛線a、b、c、d、f代表勻強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)間距相等的一組等勢(shì)面,已知平面b上的電勢(shì)為2V。一電子經(jīng)過a時(shí)的動(dòng)能為10eV,從a到d的過程中克服靜電力所做的功為6eV。下列說法正確的是()A.平面c上的電勢(shì)為零B.該電子可能到達(dá)不了平面fC.該電子經(jīng)過平面d時(shí),其電勢(shì)能為4eVD.該電子經(jīng)過平面b時(shí)的速率是經(jīng)過d時(shí)的2倍二、非選擇題(共5題,實(shí)驗(yàn)題2題,計(jì)算題3題,共54分)11.(6分)如圖所示,有的計(jì)算機(jī)鍵盤的每一個(gè)鍵下面連一小塊金屬片,與該金屬片隔有一定空氣間隙的是另一片小的固定金屬片,這兩片金屬片組成一個(gè)小電容器。該電容器的電容C可用公式C=εSd計(jì)算,式中常量ε=9×10-12F/m,S表示金屬片的正對(duì)面積,d表示兩金屬片間的距離。當(dāng)鍵被按下時(shí),此小電容器的電容C發(fā)生變化,與之相連的電子線路就能檢測(cè)出是哪個(gè)鍵被按下了,從而給出相應(yīng)的信號(hào)。設(shè)每個(gè)金屬片的正對(duì)面積為50mm2,鍵未按下時(shí)兩金屬片間的距離為0.6mm。如果電容變化0.25pF,電子線路恰能檢測(cè)出必要的信號(hào),則鍵至少需被按下12.(10分)A、B、C是一條電場(chǎng)線上的三點(diǎn),以B點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn),一個(gè)電子從A移到B和C,靜電力做功分別為3.2×10-19J和9.6×10-19J,則電場(chǎng)線的方向?yàn)?A點(diǎn)的電勢(shì)φA=,C點(diǎn)的電勢(shì)φC=。若C點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn),則A點(diǎn)的電勢(shì)φA=,B點(diǎn)的電勢(shì)φB=。

13.(10分)一水平放置的平行板電容器的兩極板間距離為d,極板分別與電池兩極相連,上極板中心有一小孔(小孔對(duì)電場(chǎng)的影響可忽略不計(jì))。小孔正上方d2處的P點(diǎn)有一帶電粒子,該粒子從靜止開始下落,經(jīng)過小孔進(jìn)入電容器,并在下極板處(未與極板接觸)返回。若將下極板向上平移d2,求仍從14.(12分)如圖所示,ABCD是豎直放在E=103V/m的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中的絕緣光滑軌道,BCD是半徑為10cm的半圓環(huán),lAB=15cm,一質(zhì)量m=10g,電荷量q=1×10-4C的帶正電的小球由靜止在靜電力作用下自A點(diǎn)沿軌道運(yùn)動(dòng),g取10m/s2,求:(1)小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的速度大小;(2)小球在C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小。15.(16分)如圖所示,用長(zhǎng)為2l的絕緣輕桿連接兩個(gè)質(zhì)量均為m的帶電小球A和B并置于光滑絕緣的水平面上,A球的電荷量為+2q,B球的電荷量為-3q,構(gòu)成一個(gè)帶電系統(tǒng)(它們均可視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)輕桿的質(zhì)量,也不考慮兩者間相互作用的庫侖力)?，F(xiàn)讓小球A處在有界勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域MPQN內(nèi)。已知虛線MP位于細(xì)桿的中垂線上,虛線NQ與MP平行且間距足夠長(zhǎng)。勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,方向水平向右。釋放帶電系統(tǒng),讓它從靜止開始運(yùn)動(dòng),忽略帶電系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程中所產(chǎn)生的磁場(chǎng)影響。求:(1)帶電系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的最大速度;(2)帶電系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程中,B球電勢(shì)能增加的最大值;(3)帶電系統(tǒng)回到初始位置所用的時(shí)間。參考答案一、選擇題1.B2.B3.A4.C5.D6.B7.A8.CD9.ABD10.AB二、非選擇題11.0.1512.C→B→A-2V4V-6V-4V13.解:粒子從小孔正上方d2處由靜止開始下落到下極板處返回,由動(dòng)能定理有mgd2+d-qUdd=0,與電池兩極相連,電容器極板間電壓不變,將下極板向上平移d2后,設(shè)粒子下落至距上極板x處返回,由動(dòng)能定理有mgd2+x-q14.解:(1)小球從A經(jīng)B到C的過程中,靜電力做正功,重力做負(fù)功,根據(jù)動(dòng)能定理得qE(lAB+R)-mgR=12mv代入數(shù)據(jù),解得v=3m/s。(2)在C點(diǎn),支持力和靜電力的合力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律得F支-qE=mv2R,解得,F支=0.4N,根據(jù)牛頓第三定律可知,小球在C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為015.解:(1)從A、B在電場(chǎng)中的受力方向可知,小球B剛要進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)帶電系統(tǒng)具有最大速度,從釋放帶電系統(tǒng)到小球B剛要進(jìn)入電場(chǎng)的過程中,根據(jù)動(dòng)能定理有2qEl=12×2mvmax2-0,vmax=2(2)當(dāng)帶電系統(tǒng)速度第一次為零時(shí),B球克服靜電力做功最多,B球增加的電勢(shì)能最多,設(shè)B球在電場(chǎng)中的最大位移為x,由動(dòng)能定理有2qE(l+x)-3qEx=0,得x=2l,所以B球電勢(shì)能增加的最大值為Wma