2021年高中物理新人教版必修第一册 第十单元 静电场中的能量 达标检测卷 A卷 教师版

新教材2021年高二上学期第十单元达标检测卷此卷只装订不密封班级姓名准考此卷只装订不密封班级姓名准考证号考场号座位号注意事项：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。一、选择题(本题共12小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2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【答案】D【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。2．如图所示，匀强电场中某电场线上的两点A，B相距0.2m，正点电荷q＝10－6C从A移到B，电场力做功2×10－6J，则()A．该电场的场强为10V/mB．该电场的方向由B向AC．A、B间的电势差为10VD．B点的电势比A点的高【答案】A【解析】根据电场力做功公式V，场强E＝eq\f(U,d)＝10V/m，故A正确；由A向B电场力做正功，电场力由A向B，电荷带正电，电场力方向与场强方向相同，场强由A向B，故B错误；A、B间的电势差为2V，故C错误；场强由A向B，沿电场线方向电势降低，故D错误。3．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φP和φQ，则()A．EP＞EQ，φP＜φQB．EP＞EQ，φP＞φQC．EP＜EQ，φP＞φQD．EP＜EQ，φP＜φQ【答案】B【解析】图中P点电场线密，电场强度大，EP＞EQ，沿电场线的方向电势降低，φP＞φQ。4．如图所示，为某一电容器中所带电荷量和两端电压之间的关系图线，若将该电容器两端的电压从40V降低到36V，对电容器来说正确的是()A．是充电过程B．是放电过程C．该电容器的电容为5×10－2FD．该电容器的电荷量变化量为0.2C【答案】B【解析】由Q＝CU知，U降低，Q减小，故为放电过程，A错误，B正确；C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(0.2,40)F＝5×10－3F，C错误；ΔQ＝CΔU＝5×10－3×4C＝0.02C，D错误。5．某同学设想了一个奇妙的静电实验。如图所示，在带电体C附近，把原来不带电的绝缘导体A、B相碰一下后分开，然后分别接触一个小电动机的两个接线柱，小电动机便开始转动。接着再把A、B移到C附近，A、B相碰一下分开，再和小电动机两接线柱接触。重复上述步骤，小电动机便能不停地转动。下列说法正确的是()A．小电动机一直转动下去，成为永动机B．A、B相接触放在C附近时，A的电势高于B的电势C．A、B相接触放在C附近时，A内部中心点的场强大于B内部中心点的场强D．A、B相接触放在C附近，由于静电感应，A左端带负电B右端带正电【答案】D【解析】上述过程在把A、B分开的过程中要克服A、B之间的静电力做功，这是把机械能转化为电能，然后再把电能转化为机械能，因此还要外力做功消耗机械能，小电动机不能成为永动机，A错误；由于A、B相接触放在C附近，所以A和B是等势体，电势相等，B错误；A、B相接触放在C附近时，A、B是等势体，内部合场强始终为零，则A内部中心点的场强等于B内部中心点的场强，C错误；A、B相接触放在C附近，由于静电感应，A左端带负电B右端带正电，D正确。6．一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v－t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φB＞φA＞φCB．A、B、C三点的场强大小关系为EC＞EB＞EAC．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【答案】C【解析】由题图v－t图像知道带电粒子在0～t0时间内做减速运动，静电力做负功，电势能增大；在t0～3t0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，qE＝ma，可知A、B、C三点中EB最大，选项B错误。7．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【答案】A【解析】若两板间电压为U，间距为d，长为L。则由题意：vNt＋vMt＝L①，eq\f(UqN,2dmN)t2＋eq\f(d,2)＝eq\f(UqM,2dmM)t2②，由①式分析得vM、vN不一定相同，D错误；由②式分析得eq\f(qM,mM)＞eq\f(qN,mN)，A正确；由eq\f(qM,mM)＞eq\f(qN,mN)进一步分析可得两个电荷的加速度aM＞aN，静电力对电荷所做的功WM＞WN，B、C错误。8．如图，电荷量分别为q和－q(q>0)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反D．将负电荷从a点移到b点，电势能增加【答案】B【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E1∥E3，E2∥E4，且知E1＝E3，E2＝E4，故合场强Ea与Eb大小相等、方向相同，B正确，C错误；由于φa＜φb，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。9．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【答案】CD【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。10．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【答案】AB【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＝eq\f(εrS,4πkd)，电容C均减小，由U＝eq\f(Q,C)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εr增大，根据C＝eq\f(εrS,4πkd)，电容C增大，则U＝eq\f(Q,C)知电势差U变小，静电计指针偏转角度减小，C错误；由U＝eq\f(Q,C)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。11．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【答案】ACD【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。12．两个点电荷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(OB＞BD)，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【答案】BCD【解析】由E＝eq\f(Δφ,Δx)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。二、非选择题(本题共6小题，共52分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(6分)在“用DIS描绘电场的等势线”实验中，按图示连接电路。在电极A、B的连线上等距离地取a、b、c、d、e共5个基准点。已知电压传感器红色探针的电势高于黑色探针的电势时，读数为正。(1)若电压传感器的红色探针接触a点，黑色探针接触b点时，读数为负，则电极A接在电源的_____极上。（选填“正”或“负”）(2)若传感器的两个探针分别接触a点和b点时的示数为U1；分别接触b点和c点时的示数为U2，则|U1|_____|U2|。（选填“＞”“＜”或“＝”）【答案】(1)负(2)＞【解析】(1)根据题意，当正接线柱的电势高于负接线柱时，电压传感器的读数为正，则当电压传感器的读数为负时，可以知道a点的电势低于b的电势，则知电极A接在电源的负极。(2)根据等量异种电荷电场线的分布情况得知，a、b间场强大于b、c间场强，根据U＝Ed分析得知，a、b间的电势差大于b、c间的电势差，故有|U1|＞|U2|。14．(6分)如图所示，在《实验：探究影响平行板电容器电容的因素》中，给平行板电容器充上一定量的电荷后，将电容器的两极板A、B分别跟静电计的指针和外壳相连（接地）。现请回答下列问题：(1)如果该电容器的电容为C，所带电量为Q，则两极板间的电势差为_____；(2)将A极板向右移动少许，则静电计指针的偏转角将_____；将B极板向上移动少许，则静电计指针的偏转角将_____；将一块玻璃板插入A、B两极板之间，则静电计指针的偏转角将_____；（均选填“增大”“减小”或“不变”）(5)如果在操作过程中，手无意中触摸了B极板，则观察到的实验现象_____发生变化。（选填“会”或“不会”）【答案】(1)eq\f(Q,C)(2)减小增大减小(3)不会【解析】(1)根据电容的定义式C＝eq\f(Q,U)，可知，如果该电容器的电容为C，所带电量为Q，则两极板间的电势差U＝eq\f(Q,C)。(2)根据电容的决定式C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，将A极板向右移动少许，板间距离d减小，电容增大，静电计上的电荷减少，则静电计指针的偏转角将减小；将B极板向上移动少许，正对面积S减小，则电容减小，静电计上的电荷会增多，指针的偏转角将增大；将一块玻璃板插入A、B两极板之间，介电常数εr增大，电容增大，静电计上的电荷减少，则静电计指针的偏转角将减小。15．(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mgLsin60°＋qUAB＝0所以UAB＝－eq\f(\r(3)mgL,2q)。(2)根据匀强电场中电势差与电场强度的关系，可得E＝eq\f(UBA,L－Lcos60°)＝eq\f(\r(3)mg,q)。16．(8分)电荷量为q＝1×10－4C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10m/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2s过程中，其电势能的改变量。【解析】由题图可知E1＝3×104N/C，E2＝2×104N/C，a1＝2m/s2E1q－μmg＝ma1①E2q－μmg＝0②由①②代入数据得m＝0.5kg，μ＝0.4ΔEp＝－E1ql1－E2ql2＝－7J电势能减少7J。17．(10分)如图所示，在E＝103V/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R＝0.4m，一带正电荷q＝10－4C的小滑块质量为m＝0.04kg，与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，g取10m/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mg＝meq\f(v2,R)，v＝eq\r(gR)＝2m/s滑块由释放点到最高点过程，由动能定理得：qEx－μmgx－2mgR＝eq\f(1,2)mv2代入数据得x＝2