1、江苏省苏州高新区第一中学2020-2021学年度高一物理单元检测必修第三册第十章静电场中的能量满分100分 时间75分钟一、单选题（本大题共11小题，共44分）1. 如图甲所示，直线AB是某孤立点电荷电场中的一条电场线，一个电子仅在电场力作用下沿该电场线从A点运动到B点，其电势能随位置变化的关系如图乙所示.设A、B两点的电势分别为A、B，电子在A、B两点的动能分别为EkA、EkB.则关于该孤立点电荷的位置及电势、电子动能大小的说法正确的是()A. 孤立点电荷带负电，位于B点的右侧，AB，EkAEkBB. 孤立点电荷带正电，位于A点的左侧，AB，EkAEkBC. 孤立点电荷带正电，位于B点的右侧
2、，AEkBD. 孤立点电荷带负电，位于A点的左侧，AB，EkAEkB2. 如图所示，水平放置的平行板电容器上极板带正电，所带电荷量为Q，板间距离为d，上极板与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地.在两极板正中间P点有一个静止的带电油滴，现将电容器的上极板竖直向下移动一小段距离.下列说法正确的是( )A. 油滴带正电 B. 静电计指针张角不变C. 油滴向上运动 D. P点的电势不变3. 如图所示，O为两个等量异种电荷连线的中点，P为连线中垂线上的一点，对O、P两点的比较正确的是()A. O=P，E0P，E0=EpC. 负电荷在P点的电势能大D. O、P两点所在直线为等势线4. 某区域的
3、电场线分布如图所示，A，B为同一条电场线上的两点，则下列说法中正确的是( )A. 电势AB B. 电场强度的大小EAEBC. 将正电荷从A点移到B点电场力做负功D. 将负电荷放在A、B两点具有的电势能EPAEPB5. 真空中有一竖直向上的匀强电场，其场强大小为E，电场中的A、B两点固定着两个等量异号点电荷+Q、Q，A、B两点的连线水平，O为其连线的中点，c、d是两点电荷连线垂直平分线上的两点，OC=Od，a、b两点在两点电荷的连线上，且与c、d两点的连线恰好形成一个菱形，则下列说法中正确的是()A. a、b两点的电势不同，a点的电势低于b点的电势B. c、d两点的电场强度大小相同，方向不相同C
4、. 将质子从a点移到c点的过程中，电场力对质子做负功D. 电子在O点时的电势能小于其在b点时的电势能6. 将一原来不带电的金属小球N放在一带电小球M的旁边，它们在周围空间产生电场，其电场线分布如图所示则下列说法中正确的是A. 同一带电粒子在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力B. 一带正电的粒子从A点由静止释放，仅在电场力作用下，一定沿电场线运动到B点C. 一带负电粒子在A点的电势能小于在B点的电势能D. 小球N左端带负电、右端带正电，所以它左端的电势一定低于右端的电势7. 如图所示，在两等量点电荷连线上有D、E、F三点，且DE=EF.K、M、L分别为过D、E、F三点的等势面一不计重力的带负
5、电粒子，从点a射入电场，运动轨迹如图中实线所示，以|Wab|表示该粒子从a到b电场力做功的数值，以|Wbc|表示该粒子从b到c电场力做功的数值，则下列说法不正确的是()A. |Wab|Wbc|B. |Wab|Wbc|C. 粒子由a到b，动能减少D. a点的电势较b点的电势高8. 如图所示，在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷+Q、Q，虚线是以+Q所在点为圆心、L2为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称。下列判断正确的是 ( )A. a、c两点电势相同B. b、d两点电势相同C. b、d两点电场强度相同D. 将一试探电荷+q沿圆周由a点移
6、至c点，+q的电势能增大9. 如图甲所示，两个点电荷Q1、Q2固定在x轴上，其中Q1位于原点O，a、b是它们连线延长线上的两点。现有一带负电的粒子q以一定的初速度沿x轴从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用)，设粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb，其速度随坐标2变化的图象如图乙所示，则以下判断正确的是A. ab连线的中点电势最低 B. a点的电势比b点的电势高C. x=3L处场强一定为零 D. Q2带负电且电荷量大于Q110. 如图所示，A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个边长为10cm的正六边形的六个顶点，A、B、C三点电势分别为3V、4V、5V，正六边形所在平面与电场线平
7、行，下列说法中错误的是()A. 通过CD和AF的直线应为电场中的两条等势线B. 匀强电场的电场强度大小为10V/mC. 匀强电场的电场强度方向由C指向AD. 将一个电子由B点移到D点，电子的电势能将减少1.61019J11. 如图所示，斜面长为L、倾角为30的固定光滑绝缘斜面处于电场(图中未画出)中，一电荷量为q、质量为m的带负电小球，以大小为v0的初速度由斜面底端的A点开始沿斜面向上运动，到达斜面顶端的速度大小仍为v0。重力加速度大小为g。下列说法错误的是（ ）A. 小球在A、B两点的电势能相等B. 小球由A点运动至B点的过程中，其所受电场力做的功为mgL2C. A、B两点的电势差为mgL2
8、qD. 若该电场是由点电荷Q产生的，则Q可能是负电荷二、填空题（本大题共1小题，共17.0分）12. (一)（2分）三个相同的金属球，原来有两个小球带电量大小相等，相互间的吸引力为F，用第三个不带电的小球，依次接触两个带电球后再移走，则原来两个带电小球之间的相互吸引力变为_F。（二）（4分）一个平行板电容器，电容为200pF，充电后两板间电压为100V，则电容器带电_C;断开电源后，将两板距离减半，两板间电压为_V。（三）（4分）如图所示，在匀强电场中有a、b、c三点，a、b相距4cm，b、c相距10cm.将一个带电荷量为2108C的电荷从a点移到b点时，电场力做功为4106:J.将此电荷从b
9、点移到c点时电场力做功为_J，a、c间电势差为_V（四）（3分）静电计是测量电势差的仪器。指针偏转角度越大，金属外壳和上方金属小球间的电势差越大，实验装置如图。在本实验中，静电计指针和A板等电势，静电计金属壳和B板等电势，因此指针偏转角越大表示A、B两极板间的电势差越大。现对电容器充电后断开开关。若按图下方的说明来做实验，则甲图中两板间电势差_；乙图中两板间电势差_；丙图中两板间电势差_。（“变大”、“变小”或“不变”）（五）（4分）如图所示，一个验电器用金属网罩罩住，当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时，验电器的箔片_(填“张开”或“不张开”)，我们把这种现象称之为_。此时，金属网罩的
10、感应电荷在网罩内部空间会激发一个电场，它的场强大小为_，方向为_。三、计算题（本大题共4小题，共39.0分）13. （9分）将带电量为6106C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3105J的功，再从B移到C，电场力做了1.2105J的功，则：(1)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能分别为多少？(2)如果规定B点的电势为零，则C点的电势为多少？(3)求A、C两点间的电势差。14. （10分）如图所示，一质量为m，电荷量为e的质子从静止开始经加速电压U加速后，紧挨A板水平进入竖直方向的偏转电场中，已知A、B板的长度及板间距离都是L，A板电势比B板电势高2U，紧挨A、B的右
11、侧有平面直角坐标系，坐标原点与A板右端重合，第四象限有竖直向上的匀强电场，电场强度为E。(1) 质子从加速电场射出时的速度v1是多大？(2) 质子射出偏转电场时的偏转角是多大？(3) 质子进入第四象限后经过多长的时间t速度方向变为水平？15. （10分）如图所示，匀强电场的电场强度大小E=2.0103N/C，方向水平向右，沿电场线方向有A、B两点，A、B两点间的距离d=0.20m。将电荷量q=+2.010-8C的正点电荷从A点移至B点。求：(1)电荷所受电场力F的大小及方向；(2)电荷从A点移至B点的过程中，电场力所做的功及AB两点的电势差UAB；(3)已知B点的电势B=300V，那么A点的电
12、势A是多少伏特？在A点放一个电荷量为q=-1.010-8C的负点电荷，那么A点电势是多少？此电荷的电势能是多少？16. （10分）如图所示，在平面直角坐标系xOy中，第I象限存在沿y轴负方向的水平匀强电场，在y轴负半轴上的某处固定着一点电荷(设匀强电场与点电荷电场以x轴为界互不影响)，一质量为m，电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成=60角射入第IV象限，此后在点电荷作用下做匀速圆周运动，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出，OP=3R.不计粒子重力，静电力常量为k，求：(1)M、N两点间的电势差UMN；(2)固定x轴下侧平面
13、内的点电荷电量Q答案和解析1.【答案】A【解答】电势能Ep=q，由于电子为负电荷，q0，根据EpAB，电场线从高电势指向低电势，所以电场线从A到B，电子从A到B沿电场线移动，电场力做负功，动能减小，所以EkAEkB。由于电荷量不变，所以电势随x变化的趋势与Ep随x变化趋势相同，而x的斜率即x=Ud=E，由图像可判断斜率逐渐增大，即从A到B电场线逐渐变密集，孤立点电荷在B点右侧且为负电荷。故A正确，BCD错误。故选A。2.【答案】D【解答】A.根据受力平衡可知，油滴所受电场力方向向上，与电场强度方向相反，故油滴带负电，故A错误；B.根据C=QU、C=s4kd联立得出：，故若仅将电容器的上极板竖直
14、向下移动一小段距离，则电势差变小，静电计指针张角减小，故B错误；C.根据E=Ud，C=QU，C=s4kd，F=Eq联立得出，根据可知，电场力大小和板间距离无关，故若仅将电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，则油滴将不动，故C错误；D.下极板接地，电势为零，板间场强E=4kQS，与板间距离无关，所以场强不变，P点与下极板间距离不变，根据UP0=P=EdP0知P点的电势不变，故D正确。故选D。3.【答案】D4.【答案】A【解答】A.沿电场线电势降低，电势AB，故A正确；B.电场线密集的地方，电场强度大，电场强度的大小EAB，将负电荷放在A、B两点具有的电势能EPA|Wbc|.故A正确，B错误CD.
15、由图看出，电荷的轨迹向左弯曲，则知其所受的电场力大致向左，所以等量异种点电荷中正电荷在左侧，负电荷在右侧，a点的电势高于b点的电势，粒子由a到b过程中，电势能增大，动能减小，故CD正确。故选B。8.【答案】B【解答】A.c点在两个电荷连线的中点上，也是在两个电荷连线的中垂线上，所以它的电势和无穷远处的电势相等，而正电荷周围的电场的电势都比它高，即c点的电势在四个点中是最低的，a点的电势大于c点的电势，故A错误；B.该电场中的电势关于x轴对称，所以bd两点的电势相等，故B正确；C.该电场中的电场强度关于X轴对称，所以bd两点场强大小相等，方向是对称的，不相同的，故C错误；D.c点的电势低于a点的
16、电势，试探电荷+q沿圆周由a点移至c点，电场力做正功，+q的电势能减小，故D错误。故选B。9.【答案】C【解答】CD.观察速度位移图像，在2L到3L做加速运动，3L到4L做减速运动，3L处加速度为0，x=3L处的场强一定为零，即：kQ1x12=kQ2x22，x2Q2；根据从a点开始经b点向远处运动先加速后减速知，Q1带正电，Q2带负电，故CD正确；AB.a点的动能比b点的动能小，a点的电势能比b点的电势能大，且运动电荷为负电荷，所以a点的电势比b点的电势低，由于Q1带正电，Q2带负电，且Q1Q2，a处的电势能低于3L处的，故ABD错误。故选C。10.【答案】B【解答】AC.C、A两点的电势差为
17、2V，且C、A两点的电势分别为5V，3V，由U=Ed可知CA连线中点的电势为4V，因此EB连线是电势为4V的等势线，与此平行的DC、FA是电势为5V、3V的等势线，电场强度方向垂直等势线并由高电势点指向低电势点，即由C指向A，故AC正确；B.电场强度为：，故B错误；D.将一个电子由B点移到D点，电场力做的功为W=eUBD=1.61019J，电势能减少1.61019J，故D正确。故选B。11.【答案】A【解答】A.小球从A运动到B的过程中，动能变化量为零，则重力势能增加，电势能减小，小球在B点的电势能一定小于小球在A点的电势能，故A错误；B.因动能变化量为零，故电场力做的功与克服重力做的功相等，
18、为：，故B正确；C.根据W=qUAB可得：UAB=Wq=mgL2q，故C正确；D.由A到B的过程中，重力做负功，由于小球到达到B点的速度仍然等于v0，所以电场力一定做正功，因为小球带负电，则BA，如果点电荷Q带负电，且距离A点较近，带负电的小球从A到B过程重力做负功，电场力做正功，正功与负功相等是有可能的，故D正确。故选A。12.【答案】(一)18(二)2108 50(三)5106 450(四)变大 变小 变小(五)不张开 静电屏蔽 E 水平向左13.【答案】解：(1)规定B点的电势能为零，从A点到B点，负电荷的电势能增加，可知A点的电势能为EPA=-310-5J；(2)从B移到C，电场力做了
19、1.2105J的功WBC=qUBC，UBC=WBCq=1.21056106V=2VC=BUBC=02V=2V(3)从A经B到C的过程中，电场力做的功是而WAC=qUAC代入数据可知AC间的电势差为UAC=3V。14.【答案】解：(1)质子在加速电场中被加速，根据动能定理，则有：eU=12mv12；解得：v1=2eUm；(2)质子垂直进入电场后，做类平抛运动，将运动分解成水平与竖直方向，水平方向做匀速直线运动，则有：L=v1t；竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，则有：y=12at2；由牛顿第二定律，则有：a=e2ULm；联立上两式，解得：y=122eULmLv12=L2；且竖直方向的速度为v
20、y=at=2eUm；因此质子射出偏转电场时的偏转角，即tan=vyv1=1；解得：=45；(3)进入第四象限，在竖直方向上做匀减速直线运动，有：t=vya根据牛顿第二定律有：a=eEm解得：t=1E2Ume。15.【答案】解：(1)电荷所受电场力F的大小为：F=qE=2.01032.0108N=4.0105N正电荷的受力方向与场强方向相同，故力的方向向右；(2)电荷从A点移至B点的过程中，电场力所做的功为：W=Fd=4.01050.20J=8.0106JAB两点间的电势差是：UAB=WABq=8.01062.0108=400V；(3)根据电势差的定义式UAB=AB，可得A=700V电势反映电场本身的能的性质，与有无试探电荷无关，则A电势不变，A=700V，根据EP=qA可得：EP=1.0108700J=7106J16.【答案】解：(1)设粒子过N点时的速度为v，有，解得v=2v0，粒子从M点运动到N点的过程，由动能定理有qUMN=12mv212mv02，联立解得：UMN=3mv022q；(2)设带电粒在第四象限内的运动半径为r，由几何关系得OP=r+r2=3R，由牛顿第二定律有：kQqr2=mv2r，联立解得：Q=8mRv02kq。
