静电场中的能量 过关检测 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.docx

第十章 静电场中的能量过关模拟检测卷(时间:75分钟满分:100分)一、选择题(共10题,第17题为单项选择题,每题4分;第810题为多项选择题,每题6分,共46分)1.关于电场强度和电势,下列说法正确的是()A.电场强度为零的地方,电势一定为零B.在静电场中,沿电场方向电势逐渐降低C.电荷一定会沿电场线方向移动D.将一正的试探电荷从电势较低的等势面移到电势较高的等势面,静电力做正功2.为了避免遭受雷击,在高大的建筑物上安装尖端导体避雷针,云层中的大量电荷可以通过避雷针直接引入大地,从而达到保护建筑物的目的。下图是某次避雷针放电时,其带电云层和避雷针之间三条等势线的分布示意图(图中虚线表示),图中实线上A点和B点为空气分子被电离后的某个电荷运动轨迹上的两点,该电荷的重力不计,则()A.避雷针周围的电场方向指向避雷针尖端B.越靠近避雷针尖端附近电势变化越快C.同一电荷在A点的加速度大于在B点的加速度D.由于不知道电荷电性,无法比较该电荷在A点和B点的电势能大小3.如图所示的匀强电场的电场强度为1.0×103 N/C,ab平行于电场线,lab=lcd=4 cm,lac=lbd=3 cm。下列计算结果正确的是()A.a、b之间的电势差为40 VB.a、c之间的电势差为50 VC.将q=-5×10-3 C的点电荷沿矩形路径abdca移动一周,静电力做的功是-0.25 JD.将q=-5×10-3 C的点电荷沿abd从a移到d,静电力做的功是0.25 J4.如图所示,在直角三角形所在的平面内有匀强电场,其中A点电势为0 V,B点电势为3 V,C点电势为6 V。已知ACB=30°,AB边长为3 m,D为AC的中点。现将一点电荷放在D点,且点电荷在C点产生的电场强度为2 N/C,则放入点电荷后,B点电场强度为()A.4 N/CB.5 N/CC.22 N/CD.5 N/C5.下图为某电容传声器结构示意图,当人对着传声器讲话时,膜片会振动。若某次膜片振动时,膜片与极板间的距离增大,在此过程中()电容传声器结构示意图A.膜片与极板组成的电容器的电容增大B.极板所带电荷量增大C.膜片与极板间的电场强度增大D.电阻R中有电流通过6.如图所示,在平面直角坐标系xOy内,固定有A、B、C、D四个电荷量均为Q的点电荷,它们关于两坐标轴对称,其中A、B带正电,C、D带负电,它们产生电场的等势面如图中虚线所示,坐标轴上abcd是图中正方形的四个顶点,则()A.b、d两点电势相等,电场强度不相等B.b、d两点电场强度相同,电势不相等C.将电子沿路径aOc移动,静电力做正功D.将电子沿路径abc移动,静电力先做负功,后做正功7.(2022·湖南卷)如图所示,四根完全相同的均匀带正电绝缘长棒对称放置在长方体的四条长边a、b、c、d上。移去a处的绝缘棒,假定另外三根绝缘棒电荷分布不变。关于长方体几何中心O点处电场强度方向和电势的变化,下列说法正确的是()A.电场强度方向垂直指向a,电势减小B.电场强度方向垂直指向c,电势减小C.电场强度方向垂直指向a,电势增大D.电场强度方向垂直指向c,电势增大8.(2023·辽宁卷)图甲为金属四极杆带电粒子质量分析器的局部结构示意图,图乙为四极杆内垂直于x轴的任意截面内的等势面分布图,相邻两等势面间电势差相等,则()A.P点电势比M点的低B.P点电场强度大小比M点的大C.M点电场强度方向沿z轴正方向D.沿x轴运动的带电粒子,电势能不变9.如图所示,水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场,一质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出,从B点进入电场,到达C点时速度方向恰好水平,A、B、C三点在同一直线上,且lAB=2lBC,由此可知()A.静电力为3mgB.小球带负电C.小球从A到B与从B到C的运动时间相等D.小球从A到B与从B到C的速度变化量相同10.图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面,已知平面b上的电势为2 V。一电子经过a时的动能为10 eV,从a到d的过程中克服静电力所做的功为6 eV。下列说法正确的是()A.平面c上的电势为零B.该电子可能到达不了平面fC.该电子经过平面d时,其电势能为4 eVD.该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍二、非选择题(共5题,实验题2题,计算题3题,共54分)11.(6分)如图所示,有的计算机键盘的每一个键下面连一小块金属片,与该金属片隔有一定空气间隙的是另一片小的固定金属片,这两片金属片组成一个小电容器。该电容器的电容C可用公式C=Sd计算,式中常量=9×10-12 F/m,S表示金属片的正对面积,d表示两金属片间的距离。当键被按下时,此小电容器的电容C发生变化,与之相连的电子线路就能检测出是哪个键被按下了,从而给出相应的信号。设每个金属片的正对面积为50 mm2,键未按下时两金属片间的距离为0.6 mm。如果电容变化0.25 pF,电子线路恰能检测出必要的信号,则键至少需被按下 mm。 12.(10分)A、B、C是一条电场线上的三点,以B点为零电势点,一个电子从A移到B和C,静电力做功分别为3.2×10-19 J和9.6×10-19 J,则电场线的方向为,A点的电势A=,C点的电势C=。若C点为零电势点,则A点的电势A=,B点的电势B=。 13.(10分)一水平放置的平行板电容器的两极板间距离为d,极板分别与电池两极相连,上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)。小孔正上方d2处的P点有一带电粒子,该粒子从静止开始下落,经过小孔进入电容器,并在下极板处(未与极板接触)返回。若将下极板向上平移d2,求仍从P点由静止开始下落的相同粒子下落的最大高度。14.(12分)如图所示,ABCD是竖直放在E=103 V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道,BCD是半径为10 cm的半圆环,lAB=15 cm,一质量m=10 g,电荷量q=1×10-4 C的带正电的小球由静止在静电力作用下自A点沿轨道运动,g取10 m/s2,求:(1)小球运动到C点的速度大小;(2)小球在C点时对轨道的压力大小。15.(16分)如图所示,用长为2l的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B并置于光滑绝缘的水平面上,A球的电荷量为+2q,B球的电荷量为-3q,构成一个带电系统(它们均可视为质点,不计轻杆的质量,也不考虑两者间相互作用的库仑力)。现让小球A处在有界匀强电场区域MPQN内。已知虚线MP位于细杆的中垂线上,虚线NQ与MP平行且间距足够长。匀强电场的电场强度大小为E,方向水平向右。释放带电系统,让它从静止开始运动,忽略带电系统运动过程中所产生的磁场影响。求:(1)带电系统运动的最大速度;(2)带电系统运动过程中,B球电势能增加的最大值;(3)带电系统回到初始位置所用的时间。参考答案一、选择题1.B 2.B 3.A 4.C 5.D 6.B 7.A8.CD 9.ABD 10.AB二、非选择题11.0.1512.CBA-2 V4 V-6 V-4 V13.解:粒子从小孔正上方d2处由静止开始下落到下极板处返回,由动能定理有mgd2+d-qUdd=0,与电池两极相连,电容器极板间电压不变,将下极板向上平移d2后,设粒子下落至距上极板x处返回,由动能定理有mgd2+x-qUd2x=0,联立两式得x=d4,下落的最大高度H=x+d2=3d4。14.解:(1)小球从A经B到C的过程中,静电力做正功,重力做负功,根据动能定理得qE(lAB+R)-mgR=12mv2代入数据,解得v=3 m/s。(2)在C点,支持力和静电力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律得F支-qE=mv2R,解得,F支=0.4 N,根据牛顿第三定律可知,小球在C点时对轨道的压力大小为0.4 N。15.解:(1) 从A、B在电场中的受力方向可知,小球B刚要进入电场时带电系统具有最大速度,从释放带电系统到小球B刚要进入电场的过程中,根据动能定理有2qEl=12×2mvmax2-0,vmax=2qElm。(2)当带电系统速度第一次为零时,B球克服静电力做功最多,B球增加的电势能最多,设B球在电场中的最大位移为x,由动能定理有2qE(l+x)-3qEx=0,得x=2l,所以B球电势能增加的最大值为Wmax=3qE×2l=6qEl。(3)设带电系统由静止释放到小球B刚要进入电场的过程中,带电系统运动的时间为t1,则有l=12a1t12,a1=qEm;设小球B进入电场后至小球A刚运动到带电系统速度为零时(最右端)的过程中,带电系统运动的时间为t2,则有2l=12a2t22,a2=qE2m。根据对称性可知,带电系统从出发点回到出发点的过程中所用总时间为t=2t1+2t2,解得t=62mlqE。学科网（北京）股份有限公司