2022年高中物理第章电势能与电势差章末综合测评鲁科版选修- .pdf

1 第 2 章 电势能与电势差( 时间： 60 分钟满分： 100 分) 一、选择题 ( 本题共 10 小题，每小题6 分在每小题给出的四个选项中，第17 题只有一项符合题目要求，第 810 题有多项符合题目要求全部选对的得6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得0 分 ) 1关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是( ) A电场强度的方向处处与等电势面垂直B电场强度为零的地方，电势也为零C随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低D任一点的电场强度总是指向该点电势降落的方向【解析】根据电场强度与电势的关系解题电场线 ( 电场强度 ) 的方向总是与等电势面垂直， 选项 A正确； 电场强度和电势是两个不同的物理量，电场强度等于零的地方，电势不一定等于零，选项B错误；沿着电场线方向，电势不断降落， 电势的高低与电场强度的大小无必然关系， 选项 C错误；电场线 ( 电场强度 ) 的方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，而且是电势降落最快的方向，选项D错误【答案】A 2关于电荷的电势能，下列说法正确的是( ) A电荷在电场强度大的地方，电势能一定大B电荷在电场强度为零的地方，电势能一定为零C只在静电力的作用下，电荷的电势能一定减少D只在静电力的作用下，电荷的电势能可能增加，也可能减少【解析】电场强度与电势能无关，电势能有相对性，可以人为规定零势能面，故A、B均错；只在静电力作用下，若电荷从静止开始运动，电场力做正功电势能减少，若电荷在静电力作用下在电场中做减速运动，则电场力做负功电势能增大，故D正确【答案】D 3如图 1 所示，匀强电场场强E50 V/m.A、B两点相距L20 cm，且A、B连线与电场线的夹角为60，则A、B两点间的电势差UAB为( ) 【导学号： 34660070】图 1 A 10 V B10 V C 5 V D 53 V 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 2 【解析】A、B两点间的电势差UEdELcos 60 500.2 12 V5 V，根据电场线的方向可知AB，故UAB 5 V，选项 C正确【答案】C 4如图 2 所示，O为两个等量异种电荷连线的中点，P为连线中垂线上的一点，比较O、P两点的电势和场强大小( ) 图 2 AOP，EOEPBOP，EOEPCOP，EOEPDOP，EOEP【解析】根据等量异种电荷电场的分布情况可知，中垂线是等势线，故OP，根据电场线的疏密知，EOEP，故 A项正确【答案】A 5如图3 所示，一带电粒子在电场中沿曲线AB运动，从B点穿出电场，a、b、c、d为该电场中的等势面，这些等势面都是互相平行的竖直平面，不计粒子所受重力，则( ) 图 3 A该粒子一定带负电B此电场不一定是匀强电场C该电场的电场线方向一定水平向左D粒子在电场中运动过程动能不断减少【解析】由于不能确定电场线方向，故不能确定粒子带负电，A、C 错误；等势面互相平行，故一定是匀强电场，B错误；粒子受电场力一定沿电场线指向轨迹凹侧，而电场线名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 3 和等势面垂直，由此可确定电场力一定做负功，故动能不断减少，D正确【答案】D 6如图 4 所示，B、D在以点电荷Q为圆心的圆上，B、C在以QB连线中点为圆心的圆上，将一检验电荷从A点分别移到B、C、D各点时，电场力做功是( ) 【导学号： 34660071】图 4 AWABWACBWADWABCWACWADDWABWAD【解析】由题图可知，B、D在同一个等势面上，C点的电势比B点高，所以从A点向B、C、D三点移动电荷时，移至B、D两点电场力做功是一样多的，移至C点时电场力做功比移至B、D点少【答案】D 7如图 5 所示，a、b两个带正电的粒子，以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，a粒子打在B板的a点，b粒子打在B板的b点，若不计重力，则( ) 图 5 Aa的电荷量一定大于b的电荷量Bb的质量一定大于a的质量Ca的比荷一定大于b的比荷Db的比荷一定大于a的比荷【解析】据题意，带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，其水平位移为：xvt，竖直位移为：y12at212qEmt2，当a、b以相同速度垂直电场线进入电场后，有：xv2myqE，由于v、y、E相等，而b粒子水平位移大，故b的mq大，a的qm大，故选C. 【答案】C 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 4 8(2014海南高考) 如图 6(a) ，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点，将一带负电荷的粒子从a点由静止释放，粒子从a运动到b过程中的v-t图线如图 (b)所示，设a、b两点的电势分别为a、b，场强大小分别为Ea、Eb，粒子在a、b两点的电势能分别为Wa、Wb，不计重力，则有( ) 【导学号： 34660072】图 6 AabBEaEbCEaEbDWaWb【解析】由v-t图象的斜率渐小可知由a到b的过程中， 粒子的加速度渐小，所以场强渐小，EaEb；根据动能定理，速度增大，可知势能减小，WaWb，可得选项BD正确【答案】BD 9如图 7 所示，两块平行金属板正对着水平放置，两板分别与电源正、负极相连当开关闭合时，一带电液滴恰好静止在两板间的M点则 ( ) 图 7 A当开关闭合时，若减小两板间距，液滴仍静止B当开关闭合时，若增大两板间距，液滴将下降C开关再断开后，若减小两板间距，液滴仍静止D开关再断开后，若增大两板间距，液滴将下降【解析】当开关闭合时，电容器两极板间电压为定值，等于电源电压，设为U，两板间的距离为d，带电液滴处于平衡状态，则mgqUd，当两板间的距离减小时，所受电场力大于重力，液滴将向上做匀加速运动，A错误；两板间的距离增大时，所受电场力小于重力，液滴将向下做匀加速运动，B正确；当开关断开后， 电容器无法放电， 两板间的电荷量不变，设为Q，此时两板间的场强大小EUdQCdQS，可见场强大小与两板间距离无关，即场强大小保持不变，电场力不变，液滴保持静止，C正确， D错误【答案】BC 10如图 8 所示，A、B、C、D是匀强电场中的四个点，D是BC的中点，A、B、C构成一直角三角形，ABLm ，电场线与三角形所在的平面平行，已知A点的电势为5 V，B点的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 5 电势为 5 V，C点的电势为15 V ，据此可以判断( ) 【导学号： 34660073】图 8 A场强方向由C指向BB场强方向垂直AD连线指向BC场强大小为10L V/m D场强大小为203L V/m 【解析】根据B、C点的电势可以确定其中点D的电势为5 V，A、D的连线为一条等势线，电场线与等势面垂直，且由高等势面指向低等势面，故场强方向垂直AD连线指向B，A错误，B正确； 匀强电场的场强EUABd，其中UAB10 V，dLcos 30，解得E203L V/m ，C错误， D正确【答案】BD 二、计算题 ( 本题共 3 小题，共 40 分按题目要求作答) 11(12 分) 如图 9 所示，在真空中的O点放一点电荷Q1.0 109C，直线MN过O点，OM 30 cm，M点放一点电荷q210 10 C，求：图 9 (1)M点的场强大小；(2) 若M点的电势比N点的电势高 15 V，则电荷q从M点移到N点，它的电势能变化了多少？【解析】(1) 根据EkQr2得M点的场强E9.0 1091.0 10922 N/C100 N/C. (2) 电荷q从M点移到N点，电场力做功WMNqUMN2101015 J 3109 J. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 6 这一过程中电场力做负功，电势能增加3109 J. 【答案】(1)100 N/C (2) 电势能增加了3109 J 12(12 分) 如图 10 所示，在水平方向的匀强电场中，用长为L的绝缘细线拴住一质量为m，电荷量为q的小球，线的上端固定，开始时连线带球拉成水平，突然松开后，小球由静止开始向下摆动，当细线转过60角时的速度恰好为零求：图 10 (1)A、B两点的电势差UAB为多大？(2) 电场强度为多大？【解析】(1) 取带电小球为研究对象，由动能定理得mgLsin 60 qUAB0，故UAB3mgL2q. (2) 由EUd得电场强度为EUABL3mgq. 【答案】(1) 3mgL2q(2)3mgq13(16 分) 如图 11 所示，一质量m51 03 kg( 忽略重力 )的微粒带正电，其电荷量为q1104 C从距上极板5 cm 处以 2 m/s 的水平初速度进入长为20 cm、板间距也为20 cm 的两极板间，如果两极板不带电，微粒将运动到距极板最右端10 cm 的竖直荧光屏上的O点现将两极板间加200 V 的电压，带电微粒打到荧光屏上的A点【导学号： 34660074】图 11 (1) 带电微粒从进入电场到到达荧光屏上的A点所经历的时间为多少？(2)OA两点的间距为多少？(3) 带电微粒进入电场到打到荧光屏上的A点过程中电场力对其做功多少？【解析】(1) 设板长为l1，极板最右端到荧光屏的距离为l2，微粒初速度为v，由于名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 7 带电微粒在水平方向上的速度始终不变，则tl1l2v0.2 0.12 s 0.15 s. (2) 设微粒在两极板间的偏转位移为y，则y12at2qUl212mdv2110 42251030.2 22 m0.1 m. 在类平抛运动中，利用速度的反向延长线交于水平位移的中点再根据三角形相似，求得OA长为 0.2 m. (3)WqEyqUyd11042000.10.2 J 0.01 J. 【答案】(1)0.15 s (2)0.2 m (3)0.01 J 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -