高中物理魯科版1第二章電勢能與電勢差 2023版第2章章末綜合測評2

章末綜合測評(二)(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分．在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8～10題有多項符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分．)1．關于靜電場的電場強度和電勢，下列說法正確的是()A．電場強度的方向處處與等電勢面垂直B．電場強度為零的地方，電勢也為零C．隨著電場強度的大小逐漸減小，電勢也逐漸降低D．任一點的電場強度總是指向該點電勢降落的方向【解析】根據電場強度與電勢的關系解題．電場線(電場強度)的方向總是與等電勢面垂直，選項A正確；電場強度和電勢是兩個不同的物理量，電場強度等于零的地方，電勢不一定等于零，選項B錯誤；沿著電場線方向，電勢不斷降落，電勢的高低與電場強度的大小無必然關系，選項C錯誤；電場線(電場強度)的方向總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，而且是電勢降落最快的方向，選項D錯誤．【答案】A2．關于電荷的電勢能，下列說法正確的是()A．電荷在電場強度大的地方，電勢能一定大B．電荷在電場強度為零的地方，電勢能一定為零C．只在靜電力的作用下，電荷的電勢能一定減少D．只在靜電力的作用下，電荷的電勢能可能增加，也可能減少【解析】電場強度與電勢能無關，電勢能有相對性，可以人為規定零勢能面，故A、B均錯誤；只在靜電力作用下，若電荷從靜止開始運動，電場力做正功電勢能減少，若電荷在靜電力作用下在電場中做減速運動，則電場力做負功電勢能增大，故C錯誤，D正確．【答案】D3．如圖1所示，勻強電場場強E＝50V/、B兩點相距L＝20cm，且A、B連線與電場線的夾角為60°，則A、B兩點間的電勢差UAB為()【導學號：34022136】圖1A．－10V B．10VC．－5V D．－5eq\r(3)V【解析】A、B兩點間的電勢差U＝Ed＝ELcos60°＝50××eq\f(1,2)V＝5V，根據電場線的方向可知φA＜φB，故UAB＝－5V，選項C正確．【答案】C4．如圖2所示，O為兩個等量異種電荷連線的中點，P為連線中垂線上的一點，比較O、P兩點的電勢和場強大小()圖2A．φO＝φP，EO＞EPB．φO＝φP，EO＝EPC．φO＞φP，EO＝EPD．φO＝φP，EO＜EP【解析】根據等量異種電荷電場的分布情況可知，中垂線是等勢線，故φO＝φP，根據電場線的疏密知，EO>EP，故A項正確．【答案】A5．如圖3所示，一帶電粒子在電場中沿曲線AB運動，從B點穿出電場，a、b、c、d為該電場中的等勢面，這些等勢面都是互相平行的豎直平面，不計粒子所受重力，則()圖3A．該粒子一定帶負電B．此電場不一定是勻強電場C．該電場的電場線方向一定水平向左D．粒子在電場中運動過程動能不斷減少【解析】由于不能確定電場線方向，故不能確定粒子帶負電，A、C錯誤；等勢面互相平行，故一定是勻強電場，B錯誤；粒子受電場力一定沿電場線指向軌跡凹側，而電場線和等勢面垂直，由此可確定電場力一定做負功，故動能不斷減少，D正確．【答案】D6.如圖4所示，平行板電容器帶有等量異種電荷，與靜電計相連，靜電計金屬外殼和電容器下極板都接地．在兩極板間有一固定在P點的點電荷，以E表示兩板間的電場強度，Ep表示點電荷在P點的電勢能，θ表示靜電計指針的偏角．若保持下極板不動，將上極板向下移動一小段距離至圖中虛線位置，則()【導學號：34022137】圖4A．θ增大，E增大 B．θ增大，Ep不變C．θ減小，Ep增大 D．θ減小，E不變【解析】由題意可知平行板電容器的帶電荷量Q不變，當下極板不動，上極板向下移動一段距離時，兩極板間距d減小，則電容C變大，由U＝eq\f(Q,C)可知U變小，則靜電計指針的偏角θ減小．又因為兩板間電場強度E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4πkQ,εrS)，Q、S不變，則E不變．因為E不變，則點電荷從P點移動到下極板(電勢為零)電場力做功不變，電勢能的變化相同，則點電荷在P點的電勢能Ep不變，故只有選項D正確．【答案】D7．如圖5所示，a、b兩個帶正電的粒子，以相同的速度先后垂直于電場線從同一點進入平行板間的勻強電場后，a粒子打在B板的a′點，b粒子打在B板的b′點，若不計重力，則()圖5A．a的電荷量一定大于b的電荷量B．b的質量一定大于a的質量C．a的比荷一定大于b的比荷D．b的比荷一定大于a的比荷【解析】據題意，帶電粒子在勻強電場中做類平拋運動，其水平位移為：x＝vt，豎直位移為：y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)eq\f(qE,m)t2，當a、b以相同速度垂直電場線進入電場后，有：x＝veq\r(\f(2my,qE))，由于v、y、E相等，而b粒子水平位移大，故b的eq\f(m,q)大，a的eq\f(q,m)大，故選C.【答案】C8．如圖6(a)，直線MN表示某電場中一條電場線，a、b是線上的兩點，將一帶負電荷的粒子從a點由靜止釋放，粒子從a運動到b過程中的v-t圖線如圖(b)所示，設a、b兩點的電勢分別為φa、φb，場強大小分別為Ea、Eb，粒子在a、b兩點的電勢能分別為Wa、Wb，不計重力，則有()【導學號：34022138】圖6A．φa＞φb B．Ea＞EbC．Ea＜Eb D．Wa＞Wb【解析】由v-t圖象的斜率減小可知由a到b的過程中，粒子的加速度減小，所以場強減小，Ea＞Eb；根據動能定理，速度增大，可知電勢能減小，Wa＞Wb，可得選項BD正確．【答案】BD9．如圖7所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點是P，直徑MN水平．a、b是兩個完全相同的帶正電小球(視為點電荷)，b固定在M點，a從N點靜止釋放，沿半圓槽運動經過P點到達某點Q(圖中未畫出)時速度為零．則小球a()【導學號：34022139】圖7A．從N到Q的過程中，重力與庫侖力的合力先增大后減小B．從N到P的過程中，速率先增大后減小C．從N到Q的過程中，電勢能一直增加D．從P到Q的過程中，動能減少量小于電勢能增加量【解析】小球a從N到Q的過程中，重力不變，庫侖力F逐漸增大，庫侖力F與重力的夾角逐漸變小，因此，F與mg的合力逐漸變大，A錯誤；從N到P的過程中，重力沿速度方向的分力等于F沿速度反方向的分力時，速率最大，B正確；從N到Q，F一直做負功，電勢能一直增加，C正確；從P到Q，根據能量守恒知電勢能的增加量和重力勢能的增加量之和等于動能的減少量，所以電勢能的增加量小于動能的減少量，D錯誤．【答案】BC10．如圖8所示，A、B、C、D是勻強電場中的四個點，D是BC的中點，A、B、C構成一直角三角形，AB＝Lm，電場線與三角形所在的平面平行，已知A點的電勢為5V，B點的電勢為－5V，C點的電勢為15V，據此可以判斷()【導學號：34022140】圖8A．場強方向由C指向BB．場強方向垂直AD連線指向BC．場強大小為eq\f(10,L)V/mD．場強大小為eq\f(20,\r(3)L)V/m【解析】根據B、C點的電勢可以確定其中點D的電勢為5V，A、D的連線為一條等勢線，電場線與等勢面垂直，且由高等勢面指向低等勢面，故場強方向垂直AD連線指向B，A錯誤，B正確；勻強電場的場強E＝eq\f(UAB,d)，其中UAB＝10V，d＝Lcos30°，解得E＝eq\f(20,\r(3)L)V/m，C錯誤，D正確．【答案】BD二、計算題(本題共3小題，共40分．按題目要求作答．)11．(12分)如圖9所示，在真空中的O點放一點電荷Q＝×10－9C，直線MN過O點，OM＝30cm，M點放一點電荷q＝－2×10－10C，求：圖9(1)M點的場強大小；(2)若M點的電勢比N點的電勢高15V，則電荷q從M點移到N點，它的電勢能變化了多少？【解析】(1)根據E＝eq\f(kQ,r2)得M點的場強E＝×109×eq\f×10－9,30×10－22)N/C＝100N/C.(2)電荷q從M點移到N點，電場力做功WMN＝qUMN＝－2×10－10×15J＝－3×10－9J.這一過程中電場力做負功，電勢能增加3×10－9J.【答案】(1)100N/C(2)電勢能增加了3×10－9J12．(12分)如圖10所示，在水平方向的勻強電場中，用長為L的絕緣細線拴住一質量為m，電荷量為q的小球，線的上端固定，開始時連線帶球拉成水平，突然松開后，小球由靜止開始向下擺動，當細線轉過60°角時的速度恰好為零．求：圖10(1)A、B兩點的電勢差UAB為多大？(2)電場強度為多大？【解析】(1)取帶電小球為研究對象，由動能定理得mgLsin60°＋qUAB＝0，故UAB＝－eq\f(\r(3)mgL,2q).(2)由E＝eq\f(U,d)得電場強度為E＝eq\f(－UAB,L1－cos60°)＝eq\f(\r(3)mg,q).【答案】(1)－eq\f(\r(3)mgL,2q)(2)eq\f(\r(3)mg,q)13．(16分)如圖11所示，電子由靜止開始經加速電場加速后，沿平行于板面的方向射入偏轉電場，并從另一側射出．已知電子質量為m，電荷量為e，加速電場電壓為U0.偏轉電場可看做勻強電場，極板間電壓為U，極板長度為L，板間距為d.圖11(1)忽略電子所受重力，求電子射入偏轉電場時初速度v0和從電場射出時沿垂直板面方向的偏轉距離Δy；(2)分析物理量的數量級，是解決物理問題的常用方法．在解決(1)問時忽略了電子所受重力，請利用下列數據分析說明其原因．已知U＝×102V，d＝×10－2m，m＝×10－31kg，e＝×10－19C，g取10m/s2.(3)極板間既有靜電場也有重力場．電勢反映了靜電場各點的能的性質，請寫出電勢φ的定義式．類比電勢的定義方法，在重力場中建立“重力勢”φG的概念，并簡要說明電勢和“重力勢”的共同特點.【導學號：34022141】【解析】(1)根據功和能的關系，有eU0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)電子射入偏轉電場的初速度v0＝eq\r(\f(2eU0,m))在偏轉電場中，電子的運動時間Δt＝eq\f(L,v0)＝Leq\r(\f(m,2eU0))偏轉距離Δy＝eq\f(1,2)a(Δt)2＝eq\f(UL2,4U0d).(2)考慮電子所受重力和電場力的數量級，有重力G＝mg～10－29N電場力F＝eq\f(eU,d)～10－15