福建省建甌市高中物理 第2章 電勢(shì)能與電勢(shì)差單元測(cè)試 新人教版選修3-1（通用）

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1、第2章 電勢(shì)能與電勢(shì)差 單元測(cè)試 (分值：100分　時(shí)間：60分鐘) 一、選擇題(本大題共7個(gè)小題，每小題6分．共42分．每小題至少有一個(gè)答案是正確的，把正確答案的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)．) 1．下列說(shuō)法中，正確的是(　　) A．當(dāng)兩個(gè)正點(diǎn)電荷相互靠近時(shí)，它們之間的庫(kù)侖力增大，它們的電勢(shì)能也增大 B．當(dāng)兩個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷相互靠近時(shí)，它們之間的庫(kù)侖力增大，它們的電勢(shì)能也增大 C．一個(gè)正點(diǎn)電荷與一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷相互靠近時(shí)，它們之間的庫(kù)侖力增大，它們的電勢(shì)能也增大 D．一個(gè)正點(diǎn)電荷與一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷相互靠近時(shí)，它們之間的庫(kù)侖力減小，它們的電勢(shì)能也減小 【解析】　兩同種電荷靠近時(shí)要克服電場(chǎng)斥力做功

2、，系統(tǒng)的電勢(shì)能增大；兩異種電荷靠近時(shí)，電場(chǎng)引力做正功，系統(tǒng)的電勢(shì)能減少．由此判斷A、B正確，C、D錯(cuò)誤． 【答案】　AB 2．關(guān)于等勢(shì)面的說(shuō)法，正確的是(　　) A．電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)，由于不受電場(chǎng)力作用，所以說(shuō)電場(chǎng)力不做功 B．在同一個(gè)等勢(shì)面上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等 C．兩個(gè)不等電勢(shì)的等勢(shì)面可能相交 D．若相鄰等勢(shì)面的電勢(shì)差相等，則等勢(shì)面的疏密程度能反映場(chǎng)強(qiáng)的大小 【解析】　等勢(shì)面由電勢(shì)相等的點(diǎn)組成，電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直，因此電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力不做功，但并不是不受電場(chǎng)力的作用，A錯(cuò)．等勢(shì)面上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小不一定相等，等勢(shì)面不可能相交，B、C錯(cuò)．等差等勢(shì)面的疏密反映場(chǎng)強(qiáng)的大小

3、，D對(duì)． 【答案】　D 3．下列關(guān)于靜電場(chǎng)的說(shuō)法正確的是(　　) A．在點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中沒(méi)有場(chǎng)強(qiáng)相等的兩點(diǎn)，但有電勢(shì)相等的兩點(diǎn) B．正電荷只在電場(chǎng)力作用下，一定從高電勢(shì)向低電勢(shì)運(yùn)動(dòng) C．場(chǎng)強(qiáng)為零處，電勢(shì)不一定為零；電勢(shì)為零處，場(chǎng)強(qiáng)不一定為零 D．初速為零的正電荷在電場(chǎng)力作用下一定沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng) 【解析】　由于場(chǎng)強(qiáng)是矢量，A對(duì)；若正電荷具有初速度，只在電場(chǎng)力作用下，不一定從高電勢(shì)點(diǎn)向低電勢(shì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)；電勢(shì)具有相對(duì)性，零電勢(shì)點(diǎn)是可任意選取的，故C對(duì)；初速為零的正電荷若在電場(chǎng)線不為直線的電場(chǎng)中，只在電場(chǎng)力作用下，其將不沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)． 【答案】　AC 4. 圖1 如

4、圖1所示，在一勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域中，有A、B、C、D四點(diǎn)恰好位于一平行四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)上，已知A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)分別為φA＝1 V，φB＝4 V，φC＝0，則D點(diǎn)電勢(shì)φD的大小為(　　) A．－3 V　　　　　　　 B．0 C．2 V D．1 V 【解析】　在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，由于AD與BC平行且相等，故UAD＝UBC，即φA－φD＝φB－φC，代入數(shù)據(jù)解得φD＝－3 V. 【答案】　A 5. 圖2 如圖2所示的直線是真空中某電場(chǎng)的一條電場(chǎng)線，A、B是這條直線上的兩點(diǎn)，一帶正電粒子以速度vA經(jīng)過(guò)A點(diǎn)向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，粒子以速度vB經(jīng)過(guò)B點(diǎn)，且vB與vA方向相反，不計(jì)粒子重力，下

5、面說(shuō)法正確的是(　　) A．A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定大小B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) B．A點(diǎn)的電勢(shì)一定高于B點(diǎn)的電勢(shì) C．粒子在A點(diǎn)的速度一定小于在B點(diǎn)的速度 D．粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能一定小于在B點(diǎn)的電勢(shì)能 【解析】　粒子受電場(chǎng)力方向向左，粒子帶正電，故場(chǎng)強(qiáng)向左，B錯(cuò)D對(duì)；一條電場(chǎng)線無(wú)法判斷場(chǎng)強(qiáng)大小，故A錯(cuò)；粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，A點(diǎn)速度大于B點(diǎn)速度，C錯(cuò)． 【答案】　D 6．板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時(shí)，兩極板間電勢(shì)差為U1，板間場(chǎng)強(qiáng)為E1.現(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q，板間距變?yōu)閐，其他條件不變，這時(shí)兩極板間電勢(shì)差為U2，板間場(chǎng)強(qiáng)為E2，下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．U2＝U

6、1，E2＝E1 B．U2＝2U1， E2＝4E1 C．U2＝U1，E2＝2E1 D．U2＝2U1，E2＝2E1 【解析】　U1＝，E1＝.當(dāng)板間距變?yōu)閐時(shí)，由C＝可知電容變?yōu)?C，而帶電荷量也變?yōu)?Q，故U2＝＝U1，E2＝＝2＝2E1，故C選項(xiàng)正確． 【答案】　C 7. 圖3 如圖3所示，電子在電勢(shì)差為U1的加速電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，然后射入電勢(shì)差為U2的兩塊平行板間的電場(chǎng)中，入射方向跟極板平行．整個(gè)裝置處在真空中，重力可忽略．在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角θ變大的是(　　) A．U1變大、U2變大 B．U1變小、U2變大 C．U

7、1變大、U2變小 D．U1變小、U2變小 【解析】　設(shè)進(jìn)入偏轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)的速度為v0，偏轉(zhuǎn)極板長(zhǎng)為L(zhǎng)，兩板間距為d，則由U1q＝mv，t＝，vy＝·t，tan θ＝，知：tan θ＝，故選項(xiàng)B正確． 【答案】　B 二、非選擇題(本題共5個(gè)小題，共58分．計(jì)算題要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位．) 8. 圖4 (9分)如圖4所示，虛線是在某實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)際繪出的某一平面靜電場(chǎng)中的一簇等勢(shì)線，若帶電粒子從a點(diǎn)射入電場(chǎng)后，僅在電場(chǎng)作用下恰能沿圖中實(shí)線運(yùn)動(dòng)，b點(diǎn)是其運(yùn)動(dòng)軌跡上的另一點(diǎn)，用Ea、φa、va、Eb、φb、vb分別表示a點(diǎn)和b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)和粒子的速率，則Ea_

8、________Eb、φa__________φb、va_______vb(三個(gè)空均選填“大于”、“小于”或“不能比較”) 【解析】　因?yàn)榈葎?shì)線越密處的場(chǎng)強(qiáng)越大，Ea大于Eb；由曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知，帶電粒子所受電場(chǎng)力必指向軌跡內(nèi)側(cè)，且垂直于等勢(shì)面，故粒子從a點(diǎn)到b點(diǎn)過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，va大于vb.僅由題給的條件不能判斷帶電粒子的電性以及a點(diǎn)和b點(diǎn)的電勢(shì)高低． 【答案】　大于　不能比較　大于 9. 圖5 (11分)如圖5所示，在豎直向下，場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，長(zhǎng)為l的絕緣細(xì)桿可繞固定軸O在豎直面內(nèi)無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)小球A、B固定于桿的兩端，A、B的質(zhì)量分別為m1和m2(m1

9、)，A帶負(fù)電，電荷量為q1，B帶正電，電荷量為q2.桿從靜止開(kāi)始由水平位置轉(zhuǎn)到豎直位置，在此過(guò)程中電場(chǎng)力做功為_(kāi)_______，在豎直位置處兩球的總動(dòng)能為_(kāi)_______． 【解析】　由于場(chǎng)強(qiáng)方向向下，A球帶負(fù)電受到向上的電場(chǎng)力．B球帶正電受到向下的電場(chǎng)力，且m1

10、分))如圖6所示，在真空中的O點(diǎn)放一點(diǎn)電荷Q＝1.0×10－9 C，直線MN過(guò)O點(diǎn)，OM＝30 cm，M點(diǎn)放一點(diǎn)電荷q＝－2×10－10 C，求： (1)M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大?。? (2)若M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)的電勢(shì)高15 V，則電荷q從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，它的電勢(shì)能變化了多少？ 【解析】　(1)根據(jù)E＝得M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) E＝9.0×109×＝100 N/C. (2)電荷q從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做功 WMN＝qUMN＝－2×10－10×15 J＝－3×10－9 J. 這一過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加3×10－9 J. 【答案】　(1)100 N/C　(2)電勢(shì)能增加了3×10－9 J 11.

11、 圖7 (12分)如圖7所示，在一塊足夠大的鉛板A的右側(cè)固定著一小塊放射源P，P向各個(gè)方向放射出電子，速率為107 m/s.在A板右方距A為2 cm處放置一個(gè)與A平行的金屬板B，在B、A之間加上直流電壓．板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E＝3.64×104 N/C，方向水平向左．已知電子質(zhì)量m＝9.1×10－31 kg、電荷量e＝1.6×10－19 C，求電子打在B板上的范圍． 【解析】　 電子離開(kāi)放射源后做勻變速運(yùn)動(dòng)．初速度垂直板的電子直接沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到B板的O點(diǎn)．其他電子打在以O(shè)點(diǎn)為中心的周?chē)骋晃恢茫O(shè)初速度與板平行的電子打在B板上的N點(diǎn)，且距O點(diǎn)最遠(yuǎn)． 電子豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)＝v0t ①

12、 水平方向上的分運(yùn)動(dòng)d＝·t2 ② 將v0＝107 m/s，e＝1.6×10－19 C， m＝9.1×10－31 kg，E＝3.64×104 N/C， d＝2×10－2 m代入①②求得 ＝2.5×10－2 m＝2.5 cm. 即電子打在B板上的范圍是以O(shè)為圓心，以2.5 cm為半徑的圓面． 【答案】　以O(shè)為圓心，以2.5 cm為半徑的圓面 12．(14分)如圖8所示，質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球從距地面一定高度的O點(diǎn)，以初速度v0沿著水平方向拋出，已知在小球運(yùn)動(dòng)的區(qū)域里，存在著一個(gè)與小球的初速度方向相反的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如果測(cè)得小球落地時(shí)的速度方向恰好是豎直向下的，且已知小球飛行的水平距離為L(zhǎng)，求： 圖8 (1)電場(chǎng)強(qiáng)度E為多大？ (2)小球落地點(diǎn)A與拋出點(diǎn)O之間的電勢(shì)差為多大？ (3)小球落地時(shí)的動(dòng)能為多大？ 【解析】　(1)分析水平方向的分運(yùn)動(dòng)有： v＝2aL＝，所以E＝. (2)A與O之間的電勢(shì)差 UAO＝E·L＝ . (3)設(shè)小球落地時(shí)的動(dòng)能為EkA，空中飛行的時(shí)間為t，分析水平方向和豎直方向的分運(yùn)動(dòng)有： v0＝·t，vA＝gt，EkA＝mv 解得：EkA＝. 【答案】　(1)　(2) 　(3)