2020春新教材高中物理 第10章 静电场中的能量章末检测 新人教版必修第三册

章末检测(时间：90分钟满分100分)一、选择题(本大题共10个小题，共60分。在每小题所给的四个选项中，第15题只有一项符合题目要求，第610题有多项符合题目要求，每小题满分6分。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.下列说法中正确的是()a.电场线密集处场强大，电势高b.沿电场线方向场强减小，电势降低c.在电势高处电荷具有的电势能也大d.场强为零处，电势不一定为零解析电场线密集处场强大，电势不一定高，a错误；沿电场线方向电势降低，但场强不一定减小，b错误；正电荷在电势高处具有较大电势能，但对于负电荷，此现象正好相反，c错误；场强大小与电势高低无必然关系，d正确。答案d2.如图所示，在粗糙的水平面上固定一个点电荷q，在m点无初速度释放一个带有恒定电荷量的小物块，小物块在q的电场中运动到n点停止，则从m到n的过程中，下列说法错误的是()a.小物块所受的静电力逐渐减小b.小物块具有的电势能逐渐减小c.m点的电势一定高于n点的电势d.小物块电势能的减少量一定等于克服摩擦力做的功解析小物块在从m运动到n的过程中，一定受到向右的摩擦力，所以库仑力一定向左。随着由m运动到n，离电荷q距离越来越大，所以小物块受到的静电力即库仑力一定减小，a正确；由动能定理可得mgxwe0，即wemgx，静电力做正功，小物块具有的电势能减小，其减少量等于克服滑动摩擦力做的功值，b、d正确；因点电荷q的电性未知，不能判断m、n两点电势的高低，c错误。答案c3.某静电场的电场线分布如图所示，图中p、q两点的电场强度的大小分别为ep和eq，电势分别为p和q，则()a.epeq，pq b.epeq，pqc.epq d.epeq，peq，沿电场线的方向电势降低，pq。答案a4.一带电粒子仅在静电力作用下从a点开始以v0做直线运动，其vt图像如图所示。粒子在t0时刻运动到b点，3t0时刻运动到c点，下列判断正确的是()a.a、b、c三点的电势关系为bacb.a、b、c三点的场强大小关系为ecebeac.粒子从a点经b点运动到c点，电势能先增加后减少d.粒子从a点经b点运动到c点，静电力先做正功后做负功解析由题图vt图像知道带电粒子在0t0时间内做减速运动，静电力做负功，电势能增大；在t03t0时间内做反方向加速运动，静电力做正功，电势能减小，选项c正确，d错误；因为不知道带电粒子电性，本题中无法判断电势的高低，选项a错误；图像中斜率表示带电粒子的加速度，qema，可知a、b、c三点中eb最大，选项b错误。答案c5.水平放置的平行金属板a、b连接一恒定电压，两个质量相等的电荷m和n同时分别从极板a的边缘和两极板的正中间沿水平方向进入板间电场，两电荷恰好在板间某点相遇，如图所示。若不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用，则下列说法正确的是()a.电荷m的比荷大于电荷n的比荷b.两电荷在电场中运动的加速度相等c.从两电荷进入电场到两电荷相遇，静电力对电荷m做的功等于静电力对电荷n做的功d.电荷m进入电场的初速度大小与电荷n进入电场的初速度大小一定相同解析若两板间电压为u，间距为d，长为l。则由题意：vntvmtlt2t2由式分析得vm、vn不一定相同，d错误；由式分析得，a正确；由进一步分析可得两个电荷的加速度aman，静电力对电荷所做的功wmwn，b、c错误。答案a6.位于a、b处的两个带有不等量负电荷的点电荷在平面内电势分布如图所示，图中实线表示等势线，相邻等势线间电势差相等，则()a.a点和b点的电场强度相同b.正电荷从c点移到d点，静电力做正功c.负电荷从a点移到c点，静电力做正功d.正电荷从e点沿图中虚线移到f点，电势能先减小后增大解析a点的等势面比b点的稀疏，故a点的电场强度比b点的小，而且两点场强方向也不同，a项错误；c点电势低于d点，正电荷从c点移到d点，即正电荷向高电势处移动，静电力做负功，b项错误；a点电势低于c点，从a到c，把负电荷移向高电势处，静电力做正功，c项正确；从e沿题图中虚线到f，电势先变低后变高，故沿此方向移动正电荷，静电力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，d项正确。答案cd7.平行板a、b组成电容器，充电后与静电计相连，要使静电计指针张角变大，下列措施可行的是()a.a板向上移动b.b板向右移动c.a、b板间插入电介质d.减少极板上的电荷量解析a板向上移动，正对面积s减小，或b板向右移动，距离d增大，根据c，电容c均减小，由u知电势差u变大，静电计指针偏转角度增大，a、b正确；a、b板间插入电介质，相对介电常数r增大，根据c，电容c增大，则u知电势差u变小，静电计指针偏转角度减小，c错误；由u得，减小电荷量q，电势差u变小，静电计指针偏转角度减小，d错误。答案ab8.如图所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相等，实线为一个带负电的质点仅在静电力作用下通过该区域的运动轨迹，p、q是轨迹上的两点。下列说法中正确的是()a.三个等势面中，等势面c的电势最低b.带电质点一定是从q点向p点运动c.带电质点通过p点时的加速度比通过q点时大d.带电质点通过p点时的动能比通过q点时小解析根据轨迹弯曲的方向和负电荷可知，电场线向上，故c点电势最低，故a正确；根据已知条件无法判断粒子的运动方向，故b错误；等差等势面p处密，p处电场强度大，静电力大，加速度大，c正确；负电荷在电势高处电势能小动能大，故d正确。答案acd9.两个点电荷q1和q2固定在x轴上o、d两点，两者之间连线上各点电势高低如图中曲线所示(obbd)，取无穷远处电势为零，由图可知()a.b点电场强度为零b.q1为负电荷，q2为正电荷c.q1电荷量一定大于q2电荷量d.将电子沿x轴从a点移到c点，静电力一直做正功解析由e知，b点的电场强度不为零，a错误；因无穷远处电势为零，所以负点电荷电场中的电势为负，正点电荷电场中的电势为正，结合题图可知，q1为负电荷，q2为正电荷，b正确；由题图可知，电势零点离d点较近，故q1电荷量一定大于q2电荷量，c正确；将电子沿x轴从a点移到c点，电势一直升高，电子的电势能一直减小，静电力一直做正功，d正确。答案bcd10.(2019全国卷，21)如图，电荷量分别为q和q(q0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上，a、b是正方体的另外两个顶点。则()a.a点和b点的电势相等b.a点和b点的电场强度大小相等c.a点和b点的电场强度方向相同d.将负电荷从a点移到b点，电势能增加解析b点距q近，a点距q近，则b点的电势高于a点的电势，a错误；如图所示，a、b两点的电场强度可视为e3与e4、e1与e2的合场强。其中e1e3，e2e4，且知e1e3，e2e4，故合场强ea与eb大小相等、方向相同，b、c正确；由于ab，负电荷从低电势移至高电势过程中，电场力做正功，电势能减少，d错误。答案bc二、计算题(本大题共4个小题，共40分。写出必要的文字说明和具体的解题步骤。)11.(8分)一长为l的绝缘细线，一端固定于o点，另一端拴一质量为m、带电荷量为q的小球，处于如图所示的水平向右的匀强电场中。开始时，将线与小球拉成水平，小球静止在a点，释放后小球由静止开始向下摆动，当细线转过60角时，小球到达b点速度恰好为零。试求：(重力加速度为g)(1)a、b两点的电势差uab；(2)匀强电场的场强大小。解析(1)小球由a到b过程中，由动能定理得mglsin 60quab0，所以uab。(2)根据匀强电场中电势差与电场强度的关系，可得e。答案(1)(2)12.(8分)电荷量为q1104 c的带正电小物块置于粗糙的绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向的匀强电场，场强e与时间t的关系及物块速度v与时间t的关系分别如图甲、乙所示，若重力加速度g取10 m/s2，求：(1)物块的质量m；(2)物块与水平面之间的动摩擦因数；(3)物块运动2 s过程中，其电势能的改变量。解析由题图可知e13104 n/c，e22104 n/c，a12 m/s2e1qmgma1e2qmg0由代入数据得m0.5 kg，0.4epe1ql1e2ql2(31041104212104110421) j7 j。电势能减少7 j。答案(1)0.5 kg(2)0.4(3)电势能减少7 j13.(10分)如图所示，在e103 v/m的水平向左匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道竖直放置，轨道与一水平绝缘轨道mn连接，半圆轨道所在竖直平面与电场线平行，其半径r0.4 m，一带正电荷q104 c的小滑块质量为m0.04 kg，与水平轨道间的动摩擦因数0.2，g取10 m/s2，求：(1)要使小滑块能运动到半圆轨道的最高点l，滑块应在水平轨道上离n点多远处释放？(2)这样释放的滑块通过p点时对轨道的压力是多大？(p为半圆轨道中点)解析(1)滑块刚能通过轨道最高点的条件是mgm，v2 m/s滑块由释放点到最高点过程，由动能定理得qexmgx2mgrmv2代入数据得x20 m。(2)在pl段，由动能定理得mgrqermv2mv在p点由牛顿第二定律fnqe代入数据得fn1.5 n由牛顿第三定律得f压fn1.5 n。答案(1)20 m(2)1.5 n14.(14分)一束电子流经u15 000 v的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，两极板间电压u2400 v，两极板间距d2.0 cm，板长l15.0 cm。(1)求电子在两极板间穿过时的偏移量y；(2)若平行板的右边缘与屏的距离l25.0 cm，求电子打在屏上的位置与中心o的距离y(o点位于平行板水平中线的延长线上)；(3)若另一个质量为m(不计重力)的二价负离子经同一电压u1加速，再经同一偏转电场，射出偏转电场的偏移量y和打在屏上的偏移量y各是多大？解析(