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2021年高中物理 第十章 静电场中的能量 章末质量评估新人教版必修3

2021年高中物理 第十章 静电场中的能量 章末质量评估新人教版必修3

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- 10 -

章末质量评估(二)
(时间:90分钟　满分:100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分.每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下图为某电场中的一根电场线,电场线上有A、B两点,一电子从A点运动到B点.下列说法正确的是(　　)

A.该电场线是客观存在的
B.A点的电场强度一定比B点的电场强度大
C.A点的电势比B点的电势低
D.电子在A点的电势能比在B点的电势能小
答案:D
2.如图所示,实线为方向未知的三条电场线,虚线1、2、3分别为等势线,已知lMN=lNQ,A、B两带电粒子从等势线2上的O点以相同的初速度飞出,仅在静电力作用下,两粒子的运动轨迹分别如a、b所示,则 (　　)

A.A一定带正电,B一定带负电
B.A的加速度减小,B的加速度增大
C.M、N两点的电势差|UMN|等于N、Q两点的电势差|UNQ|
D.A粒子到达等势线3的动能变化量比B粒子到达等势线1的动能变化量小
答案:B
3.平行板电容器与电池始终保持相连,在右极板由虚线位置平移到如图所示的实线位置的过程中,设两板间的电压为U、电场强度为E、电容器电容为C、电荷量为Q,下列说法正确的是 (　　)

A.电路是断路,不可能有电荷定向移动
B.有电荷从A到B定向移动,电流方向为顺时针
C.U不变,E变大,C变小,Q变小
D.U不变,E变小,C变大,Q变大
答案:B
4.下图是示波管的示意图,从电子枪发出的电子通过两对偏转电极,如果偏转电极不加电压,则电子沿直线打在荧光屏的中心O,当在两对偏转电极上同时加上电压后,电子将偏离中心打在某个位置.现已标出偏转电极所加电压的正负极,从示波管的右侧来看,则电子会打在荧光屏上　 (　　)

A.1位置 B.2位置 C.3位置 D.4位置
答案:B
5.质子(11H)、氘核(12H)、α粒子(24He)从同一位置从静止先通过同一加速电场后,又垂直于偏转电场方向进入偏转电场,最后穿出偏转电场.已知加速电压是U1,偏转电压是U2,离开偏转电场后粒子的偏转角是θ,则 (　　)
A.增大U1或减小U2可使θ增大
B.增大偏转电极间的距离或减小偏转电极板的长度可使θ增大
C.三种粒子穿出偏转电场后就分开了
D.三种粒子穿出偏转电场后不能分开
答案:D
6.有两个平行板电容器,它们的电容之比为5∶4,它们的电荷量之比为5∶1,两极板间距离之比为4∶3,则两极板间电压之比和电场强度之比分别为
(　　)
A.4∶1　1∶3 B.1∶4　3∶1
C.4∶1　3∶1 D.4∶1　4∶3
答案:C
7.据报道,暗物质粒子探测卫星“悟空”首先探测到宇宙射线能谱在1.4×
1012 eV处的异常波动.1 eV表示一个电子经过1 V电压加速后增加的动能,则1.4×1012 eV约为(　　)
A.1.4×1012 J B.2.2×10-7 J
C.1.6×10-19 J D.8.8×1030 J
答案:B
8.A、B两物体质量均为m,其中A带正电,电荷量为q,B不带电,通过劲度系数为k的绝缘轻质弹簧相连放在水平地面上,如图所示,开始时二者都处于静止状态.现在施加竖直向上的匀强电场,电场强度E=2mgq,式中g为重力加速度.若不计空气阻力,不考虑A物体电荷量的变化,则下列判断正确的是 (　　)

A.刚施加电场的瞬间,A物体的加速度方向向上,大小为g
B.B物体刚要离开地面时,A物体的速度大小为2gmk
C.从开始到B物体刚要离开地面的过程,A物体速度先增大后减小
D.从开始到B物体刚要离开地面的任意一段时间内,A物体的机械能增量一定等于电势能的减少量
答案:B
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分.每小题有多个选项符合题目要求.全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内A、B、C三点的位置如图所示,三点的电势分别为9 V、13.5 V、5.5 V.下列说法正确的是 (　　)

A.电场强度的大小为2.5 V/cm
B.坐标原点处的电势为2 V
C.电子在A点的电势能比在B点的高4.5 eV
D.电子从B点运动到C点,静电力做功为-1.0×10-18 J
答案:AC
10.如图为静电植绒的原理图.带负电的金属网中盛有绒毛,真空中带负电的绒毛一旦与布匹上的黏合剂接触就粘贴在布匹上.则带负电的绒毛从带负电的金属网到布匹的运动过程中 (　　)

A.做匀速运动
B.做加速运动
C.电势能逐渐增大
D.运动经过处各点电势逐渐升高
解析:绒毛带负电,金属网间的电场强度方向向上,所以绒毛所受的静电力向下,做加速运动,选项A错误,选项B正确;静电力对绒毛做正功,其电势能逐渐减小,选项C错误;绒毛运动过程中越来越靠近带正电的金属网,电势逐渐升高,选项D正确.
答案:BD
11.如图所示,A、B为等量异种点电荷连线上的点且关于正电荷位置对称,C、B位于两电荷连线的中垂线上,则下列说法正确的是 (　　)

A.A、B两点的电场强度大小关系为EA>EB
B.B、C两点的电场强度大小关系为EB>EC
C.若将一带正电的试探电荷从A移到B处,静电力不做功
D.若将一带正电的试探电荷从C移到B处,静电力不做功
答案:BD
12.带正电的微粒放在电场中,电场强度的大小和方向随时间变化的规律如图所示.带电微粒只在静电力的作用下由静止开始运动,则下列说法正确的是 (　　)

A.微粒在0~1 s内的加速度与1~2 s内的加速度相同
B.微粒将沿着一条直线运动
C.微粒做往返运动
D.微粒在第1 s内的位移与第3 s内的位移相同
解析:带电粒子在电场中0~1 s,1~2 s受到的静电力大小相等,方向相反,故加速度大小相等,方向相反,带电粒子先加速后减速,沿着一条直线运动,故选项B、D正确.
答案:BD
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(9分)小明同学想根据学习的知识,估测一个电容器的电容.他从实验室找到8 V的稳压直流电源、单刀双掷开关、电流传感器(与计算机相连,能描绘出电流i随时间t变化的图线)、定值电阻和导线若干,连成如图甲所示的电路.实验过程如下,完成相应的填空.

甲 乙
(1)先使开关S与1端相连,电源给电容器充电(充满).
(2)开关S掷向2端,电容器放电,此时电路中有短暂的电流.流过电阻R的电流方向为　　　　(选填“从右向左”或“从左向右”). 
(3)传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的i-t曲线如图乙所示.
(4)根据图线估算出电容器在全部放电过程中释放的电荷量为　　　　C. 
(5)根据前面的信息估算出该电容器的电容为　　　　F.(结果保留两位有效数字) 
答案:(2)从右向左　(4)2.56×10-3　(5)3.2×10-4
14.(9分)图甲是一种测量电容器电容的实验电路图,实验时通过对高阻值电阻放电,用电流传感器记录电流随时间的变化图线,进而测出电容器充电至电压U时所带电荷量Q,从而再求出待测电容器的电容C.某同学在一次实验时的情况如下:
A.按电路图接好电路;
B.接通开关S,调节电阻箱R的阻值,记下此时电流传感器的示数I0=500 μA,电压表的示数U0=8.0 V,I0、U0分别是电容器放电时的初始电流和电压;
C.断开开关S,利用计算机和电流传感器,记录下电流随时间的变化关系,结果如图乙所示.

甲 乙
(1)实验中电阻箱所接入阻值为R=　　　　Ω; 
(2)由上述i-t图像求出该电容器的放电总电荷量为　　　　C;(结果保留两位有效数字) 
(3)该电容器电容为　　　F.(结果保留两位有效数字) 
答案:(1)1.6×104　(2)6.2×10-4　(3)7.8×10-5
15.(9分)如图所示,一个质子以初速度v0=5×106 m/s水平射入一个由两块带电的平行金属板组成的区域.两板距离d=20 cm,设金属板之间电场是匀强电场,电场强度E=3×105 N/C.质子质量 m=1.67×10-27 kg,电荷量q=1.60×10-19 C.求质子由板上小孔射出时的速度大小.

答案:6×106 m/s
16.(9分)如图所示,区域Ⅰ、Ⅱ分别存在着有界匀强电场E1、E2,已知区域Ⅰ宽l1=0.8 m,区域Ⅱ宽l2=0.4 m,E1=102 V/m且方向与水平方向成45°角斜向右上方,E2=20 V/m且方向竖直向下.电荷量为q=1.6×10-3 C,质量m=1.6×
10-3 kg的带电小球(可视为质点)在区域Ⅰ的左边界由静止释放.g取10 m/s2.求:

(1)小球在电场区域Ⅰ中运动的加速度大小和时间;
(2)小球离开电场区域Ⅱ的速度大小和方向.
答案:(1)10 m/s2　0.4 s　(2)5 m/s　速度方向与水平方向夹角为37°
17.(12分)如图所示,在绝缘水平面上,有相距为l的A、B两点,分别固定着两个电荷量均为Q的正点电荷.O为AB连线的中点,C、D是AB连线上两点,其中lAC=lBD=l4.一质量为m、电荷量为+q的小滑块(可视为质点)以初动能Ek0从C点出发,沿AB直线向D运动,其中小滑块第一次经过O点时的动能为2Ek0,第一次到达D点时的动能恰好为0,小滑块最终停在O点,已知静电力常量为k.求:
(1)小滑块与水平面间滑动摩擦力的大小;
(2)小滑块刚要到达D点时加速度的大小和方向;
(3)小滑块运动的总路程s.

答案:(1)2Ek0l　(2)128kQq9ml2+2Ek0ml,方向由D指向O　(3)1.25l
18.(12分)如图所示,在光滑绝缘的水平面上,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,组成一静止的带电系统,A球的电荷量为+2q,B球的电荷量为-3q.虚线NQ与MP平行且相距3l,开始时MP恰为杆的中垂线.视小球为质点,不计轻杆的质量,现在在虚线MP、NQ间加上水平向右的匀强电场E.求:

(1)B球刚进入电场时带电系统的速度大小;
(2)B球的最大位移的大小以及从开始到最大位移处时B球电势能的变化量;
(3)带电系统运动的周期.
解析:(1)设B球刚进入电场时带电系统速度为v1,由动能定理2qEl=12×2mv12,解得v1=2qElm.
(2)带电系统向右运动分三段:B球进入电场前、带电系统在电场中、A球出电场.设A球离开NQ的最大位移为x,由动能定理得2qE·2l-3qE(l+x)=0,
解得x=l3,则s总=2l+x=73l.
B球从刚进入电场到速度第一次为0时位移为43l,
其电势能的变化量为ΔEp=-W电=3qE·43l=4qEl.
(3)向右运动分三段,取向右为正方向,
第一段加速:a1=2qE2m=qEm,t1=v1a1=2mlqE.
第二段减速:a2=-qE2m,
设A球出电场时速度为v2,由动能定理得
-qEl=12×2m(v22-v12),
解得v2=qElm,
则t2=v2-v1a2=2(2-1)mlqE.
第三段再减速:则其加速度a3及时间t3为
a3=-3qE2m,t3=0-v2a3=23mlqE,
所以带电系统运动的周期为
T=2(t1+t2+t3)=62-83mlqE.
答案:(1)2qElm　(2)73l　4qEl　(3)62-83mlqE