2025版新教材高中物理單元素養(yǎng)檢測第十章靜電場中的能量新人教版必修第三冊(cè)

單元素養(yǎng)檢測(第十章)考試時(shí)間：75分鐘，滿分：100分一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28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．下列關(guān)于靜電場中電場強(qiáng)度與電勢(shì)能、電勢(shì)的關(guān)系說法正確的是()A．電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能也肯定大B．電場強(qiáng)度越大的地方電勢(shì)肯定越高C．電場強(qiáng)度為零的地方電勢(shì)必為零D．電勢(shì)為零的地方電場強(qiáng)度可以不為零2．關(guān)于以下四幅圖的說法中，正確的是()A．甲圖所示為可變電容器，動(dòng)片旋出時(shí)可以使其與定片的距離增大，從而變更電容B．乙圖所示裝置可以用來儲(chǔ)存電荷C．丙圖中電容器只要與電源相連，電流表的示數(shù)始終不為零D．丁圖所示是電解電容器，電容器表面所標(biāo)電壓80V為擊穿電壓3．兩個(gè)不規(guī)則的帶電體間的電場線分布如圖所示，已知帶電體旁邊的電場線均與帶電體表面垂直，a、b、c、d為電場中幾個(gè)點(diǎn)，并且a、d為緊靠帶電體表面的兩點(diǎn)，以無限遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)，則()A．電場強(qiáng)度大小關(guān)系有Eb>EcB．電勢(shì)大小關(guān)系有φb>φdC．將一負(fù)電荷放在d點(diǎn)時(shí)其電勢(shì)能為負(fù)值D．將一負(fù)電荷由a點(diǎn)移到d點(diǎn)的過程中靜電力做正功4.[2024·四川射洪中學(xué)高二上月考]靜電場中某電場線如圖所示．把點(diǎn)電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，其電勢(shì)能增加1.2×10－7J，則該點(diǎn)電荷的電性及在此過程中電場力做的功分別為()A．正電－1.2×10－7JB．負(fù)電－1.2×10－7JC．正電1.2×10－7JD．負(fù)電1.2×10－7J5.電場中有A、B兩點(diǎn)，一個(gè)點(diǎn)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能為1.2×10－8J，在B點(diǎn)的電勢(shì)能為8.0×10－9J．已知A、B兩點(diǎn)在同一條電場線上．如圖所示，該點(diǎn)電荷的電荷量肯定值為1.0×10－9C，那么()A．該電荷為負(fù)電荷B．該電荷為正電荷C．A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB＝4.0VD．把該電荷從A移到B，靜電力做功為W＝4.0J6．平行板間有如圖所示的周期性變更的電壓．重力不計(jì)的帶電粒子靜止在平行板中心，從t＝0時(shí)刻起先將其釋放，運(yùn)動(dòng)過程中無碰板狀況．能正確定性描述粒子運(yùn)動(dòng)的速度圖像的是()7．[2024·江蘇揚(yáng)州中學(xué)檢測]如圖所示，平行板電容器與電源連接，上極板A接地，一帶負(fù)電的油滴固定于電容器中的P點(diǎn)，現(xiàn)將平行板電容器的下極板B豎直向下移動(dòng)一小段距離，則()A．帶電油滴所受靜電力不變B．P點(diǎn)的電勢(shì)將上升C．帶電油滴在P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能增大D．電容器的電容減小，極板帶電荷量增大二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分．)8．如圖是某種靜電推動(dòng)裝置的原理圖，放射極與吸極接在高壓電源兩端，兩極間產(chǎn)生強(qiáng)電場，虛線為等勢(shì)面．在強(qiáng)電場作用下，一帶電液滴從放射極加速飛向吸極．a(chǎn)、b是其路徑上的兩點(diǎn)，不計(jì)液滴重力，下列說法正確的是()A．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的高B．a(chǎn)點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的小C．液滴在a點(diǎn)的加速度比在b點(diǎn)的小D．液滴在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的大9．如圖所示，電荷量之比qA∶qB＝1∶3的帶電粒子A、B以相等的速度v0從同一點(diǎn)動(dòng)身，沿著垂直于電場的方向射入平行板電容器中，分別打在C、D點(diǎn)，若OC＝CD，忽視粒子重力的影響，則()A．A和B在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為1∶2B．A和B運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比為4∶1C．A和B的位移大小之比為1∶1D．A和B的質(zhì)量之比為1∶1210．某電場的等勢(shì)面如圖所示，圖中a、b、c、d、e為電場中的5個(gè)點(diǎn)，則()A．一正電荷從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到e點(diǎn)，電場力做正功B．一電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)，電場力做功為4eVC．b點(diǎn)電場強(qiáng)度垂直于該點(diǎn)所在等勢(shì)面，方向向右D．a(chǎn)、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中，b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小最大三、非選擇題(本題共5小題，共54分．按題目要求作答．計(jì)算題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．(6分)如圖所示試驗(yàn)裝置可用來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)本試驗(yàn)過程運(yùn)用的試驗(yàn)方法是________________________________________________________________________．(2)試驗(yàn)過程中進(jìn)行如下操作：使電容器帶電后與電源斷開．如要探討電容C和兩板間間距d的關(guān)系，應(yīng)保持________不變，變更________；看到的現(xiàn)象是__________________________________________．12.(10分)如圖，一平行板電容器的兩個(gè)極板豎直放置，在兩極板間有一帶電小球，小球用一絕緣輕線懸掛于O點(diǎn)．先給電容器緩慢充電，使兩極板所帶電荷量分別為＋Q和－Q，此時(shí)懸線與豎直方向的夾角為eq\f(π,6).再給電容器緩慢充電，直到懸線和豎直方向的夾角增大到eq\f(π,3)，且小球與兩極板不接觸．求其次次充電使電容器正極板增加的電荷量．13.(10分)如圖所示，真空中固定在O點(diǎn)的點(diǎn)電荷帶電荷量Q＝＋2×10－6C，虛線為另一帶電荷量q＝－2×10－9C的點(diǎn)電荷從無窮遠(yuǎn)處向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡．點(diǎn)電荷從無窮遠(yuǎn)處移動(dòng)到點(diǎn)A靜電力做了1.5×10－7J的功；取無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，軌跡上離O點(diǎn)距離為3cm的B點(diǎn)電勢(shì)φB＝125V．(靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2)求：(1)點(diǎn)電荷在B點(diǎn)時(shí)受到的靜電力的大小F；(2)點(diǎn)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能EpA；(3)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB.14.(12分)如圖所示，內(nèi)表面光滑且絕緣的半徑為1.2m的圓形軌道處于豎直平面內(nèi)，有豎直向下的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為3×106V/m.有一質(zhì)量為0.12kg、帶負(fù)電的小球，電荷量大小為1.6×10－6C，小球在圓軌道內(nèi)壁做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)A時(shí)，小球與軌道壓力恰好為零，g取10m/s2，求：(1)小球在A點(diǎn)時(shí)的速度大小；(2)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道的壓力大?。?5．(16分)如圖甲所示，在xOy坐標(biāo)系中，兩平行金屬板AB、OD水平放置，OD與x軸重合，板的左端與原點(diǎn)O重合，板長L＝2m，板間距離d＝1m，緊靠極板右側(cè)有一熒光屏．兩金屬板間電壓UAO隨時(shí)間的變更規(guī)律如圖乙所示，變更周期為T＝2×10－3s，U0＝1×103V，一帶正電的粒子從左上角A點(diǎn)，以平行于AB邊v0＝1000m/s的速度射入板間，粒子電荷量為q＝1×10－5C，質(zhì)量m＝1×10－7kg.不計(jì)粒子所受重力．求：(1)粒子在板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)粒子打到熒光屏上的縱坐標(biāo)的范圍；(3)粒子打到熒光屏上的動(dòng)能．單元素養(yǎng)檢測(十章)1．答案：D解析：電勢(shì)能大小與電勢(shì)的高、低和電荷的正、負(fù)均有關(guān)，負(fù)電荷電勢(shì)越高，電勢(shì)能反而越小，A錯(cuò)誤；電場強(qiáng)度與電勢(shì)凹凸無關(guān)，B、C錯(cuò)誤；電勢(shì)具有相對(duì)性，電勢(shì)為零的地方電場強(qiáng)度可以不為零，D正確．2．答案：B解析：題圖甲所示為可變電容器，動(dòng)片旋出時(shí)與定片的距離不變，通過減小極板間的正對(duì)面積來變更電容，A錯(cuò)誤；題圖乙構(gòu)成一個(gè)簡易的電容器，能夠儲(chǔ)存電荷，B正確；題圖丙中，在電容器充電的過程中，電流表的讀數(shù)不為零，電路穩(wěn)定時(shí)電流表的示數(shù)為零，C錯(cuò)誤；題圖丁所示是電解電容器，電容器表面所標(biāo)電壓80V為額定電壓，小于擊穿電壓，D錯(cuò)誤．3．答案：B解析：b點(diǎn)電場線比c點(diǎn)稀疏，所以Eb<Ec，A錯(cuò)誤；沿電場線方向電勢(shì)降低，φb>φd，B正確；取無限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，則d點(diǎn)電勢(shì)為負(fù)，負(fù)電荷在d點(diǎn)具有的電勢(shì)能為正值，C錯(cuò)誤；負(fù)電荷由a移到d，靜電力做負(fù)功，D錯(cuò)誤．4．答案：B解析：把點(diǎn)電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，其電勢(shì)能增加1.2×10－7J，電場力做負(fù)功，則該點(diǎn)電荷帶負(fù)電，電場力做功為－1.2×10－7J，故選B.5．答案：A解析：點(diǎn)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能，從A到B靜電力做正功，所以該電荷肯定為負(fù)電荷，且WAB＝EpA－EpB＝1.2×10－8J－8.0×10－9J＝4.0×10－9J，A正確，B、D錯(cuò)誤．UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(4.0×10－9,－1.0×10－9)V＝－4.0V，C錯(cuò)誤．6．答案：A解析：0～eq\f(T,2)時(shí)間內(nèi)粒子做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，eq\f(T,2)～T時(shí)間內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由對(duì)稱性可知，在T時(shí)刻速度減為零．此后周期性重復(fù)，選項(xiàng)A正確．7．答案：B解析：將平行板電容器的下極板豎直向下移動(dòng)一小段距離，由于電容器兩板間電壓不變，依據(jù)E＝eq\f(U,d)可知板間場強(qiáng)減小，油滴所受的靜電力減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；板間場強(qiáng)E減小，而P點(diǎn)與上極板間的距離不變，則由公式U＝Ed分析可知，P點(diǎn)與上極板間電勢(shì)差將減小，而P點(diǎn)的電勢(shì)低于上極板的電勢(shì)，則知P點(diǎn)的電勢(shì)將上升，由于油滴帶負(fù)電，P點(diǎn)的電勢(shì)上升，則油滴在P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能將減小，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；依據(jù)電容的定義式C＝eq\f(Q,U)，電容器與電源相連，則U不變，當(dāng)C減小時(shí)，則極板所帶電荷量Q也減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．8．答案：AD解析：高壓電源正極連接放射極，負(fù)極連接吸極，放射極和吸極間產(chǎn)生向右的電場，沿電場線方向電勢(shì)漸漸降低，故φa>φb，A正確；由等勢(shì)面的疏密程度可知，Ea>Eb，B錯(cuò)誤；不計(jì)液滴重力，由F＝Eq＝ma可得，aa>ab，C錯(cuò)誤；液滴向右加速，故電場力做正功，電勢(shì)能減小，即Epa>Epb，D正確．9．答案：ABD解析：粒子在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向有x＝v0t，又由于初速度相等，則eq\f(tA,tB)＝eq\f(xA,xB)＝eq\f(OC,OC＋CD)＝eq\f(1,2)，A正確．粒子在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)為初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，豎直分位移y＝eq\f(1,2)at2相同，則eq\f(aA,aB)＝eq\f(teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(B)),teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(A)))＝eq\f(4,1)，B正確．A和B的位移大小之比eq\f(sA,sB)＝eq\f(\r(y2＋OC2),\r(y2＋（OC＋CD）2))≠1，C錯(cuò)誤．由牛頓其次定律得qE＝ma，則粒子的質(zhì)量m＝eq\f(qE,a)，所以eq\f(mA,mB)＝eq\f(qA,qB)·eq\f(aB,aA)＝eq\f(1,3)×eq\f(1,4)＝eq\f(1,12)，D正確．10．答案：BD解析：依據(jù)題圖可知φb＝φe＝5V，故一正電荷從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到e點(diǎn)，電場力做功為零，A錯(cuò)誤；一電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)，電場力做功Wad＝qUad＝(－e)·(φa－φd)＝4eV，B正確；依據(jù)電場線與等勢(shì)面到處垂直的關(guān)系可知，b點(diǎn)電場強(qiáng)度與該點(diǎn)所在等勢(shì)面垂直，方向由高電勢(shì)指向低電勢(shì)，即方向向左，C錯(cuò)誤；題圖所示為等差等勢(shì)面，等差等勢(shì)面的疏密可表示電場強(qiáng)度的大小，即等差等勢(shì)面密集處，電場強(qiáng)度大；反之電場強(qiáng)度小，a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中，b點(diǎn)處的等差等勢(shì)面最密集，即b點(diǎn)的電場強(qiáng)度最大，D正確．11．答案：(1)限制變量法(2)兩極板間正對(duì)面積和電介質(zhì)兩板間間距d靜電計(jì)指針張角有變更解析：(1)平行板電容器的電容與正對(duì)面積、板間距離、電介質(zhì)有關(guān)；本試驗(yàn)采納了限制變量法．(2)使電容器帶電后與電源斷開，電量不變，要探討電容C和兩板間間距d的關(guān)系，要保持兩極板間正對(duì)面積和電介質(zhì)不變，變更兩板間間距d，電容變更，由U＝eq\f(Q,C)，電勢(shì)差U發(fā)生變更，靜電計(jì)指針張角有變更．12．答案：2Q解析：第一次充電后，小球受重力mg、懸線拉力和電場力qE這三個(gè)力而處于平衡狀態(tài)，依據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件(如圖)有qE＝mgtaneq\f(π,6)，依據(jù)電場強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系及電容的定義式得E＝eq\f(Q,Cd)，所以Q＝eq\f(\r(3)mgCd,3q)；其次次充電后，同理可得Q′＝eq\f(\r(3)mgCd,q)，所以其次次充電使電容器正極板增加的電荷量ΔQ＝Q′－Q＝eq\f(2\r(3)mgCd,3q)＝2Q.13．答案：(1)4×10－2N(2)－1.5×10－7J(3)－50V解析：(1)點(diǎn)電荷在B點(diǎn)時(shí)受到的靜電力大小F＝keq\f(Qq,r2)，解得F＝4×10－2N.(2)依據(jù)功能關(guān)系有W∞A＝Ep∞－EpA，解得EpA＝－1.5×10－7J.(3)A點(diǎn)的電勢(shì)φA＝eq\f(EpA,q)＝eq\f(－1.5×10－7,－2.0×10－9)V＝75V，A、B 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB＝φA－φB＝－50V．14．答案：(1)6m/s(2)21.6N解析：(1)重力：G＝mg＝0.12kg×10N/kg＝1.2N，靜電力：F＝qE＝1.6×10－6C×3×106V/m＝4.8N，在A點(diǎn)有：qE－mg＝meq\f(veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)),R)，代入數(shù)據(jù)解得：v1＝6m/s.(2)設(shè)球在B點(diǎn)的速度大小為v2，從A到B，由動(dòng)能定理有：(qE－mg)2R＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))－eq\f(1,2)mveq\o