第2章 电势能与电势差（单元测试）物理鲁科版2019必修第三册

2025-2026学年高二年级必修三物理单元检测卷 第2章 电势能与电势差 （考试时间：90分钟，分值：100分。） 1、 单项选择题：本题共8个小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1．目前许多国产手机都有指纹解锁功能，用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器。这样在指纹凸起处和凹下处形成的电容器的电容大小不同，此时传感器给所有的电容器充电后达到某一电压值，然后电容器放电，电容小的电容器放电较快。根据放电快慢的不同，就可以探测到指纹凸起部分和凹下部分的位置，从而形成指纹图像数据。根据以上信息，下列说法正确的是（　　） A．在指纹凸起处形成的电容器电容较大 B．充电后在指纹凹下处形成的电容器的电荷量大 C．在指纹凸起处形成的电容器放电较快 D．潮湿的手指头对指纹识别没有影响 【答案】A 【详解】A．根据电容的决定式可知极板与指纹凸起距离d小，构成的电容器电容大，A正确； BC根据可知充电后在指纹凸起处形成的电容器的电荷量大，则放电时间长，放电慢，故BC错误； D．潮湿的手与传感器之间有水填充，改变了原来匹配成平行板电容器的电容，所以会影响指纹解锁和指纹识别，D错误。故选A。 2.细胞电转染的原理简化如图所示，两带电的平行金属板间，由于细胞的存在形成如图所示的电场。其中实线为电场线，关于y轴对称分布。虚线为带电的外源DNA进入细胞膜的轨迹，M、N为轨迹上的两点，P点与N点关于y轴对称，DNA分子可看成点电荷，只受电场力。下列说法正确的是（　　） A．DNA分子带正电 B．N、P两点的电场强度相同 C．DNA分子在M点的加速度比在N点大 D．DNA分子在M点的动能比在N点小 【答案】D 【详解】A．由DNA分子的运动轨迹可知DNA分子带负电，故A错误； B．N、P两点的电场强度方向沿该点处电场线的切线方向，方向不相同，故B错误； C．由电场线的疏密表示电场强度的大小可知，N点的电场强度大于M点的电场强度，由牛顿第二定律可知DNA分子在M点的加速度比在N点小，故C错误； D．DNA分子由M点到N点过程中，根据轨迹可知，电场力做正功，动能增加，即DNA分子在M点的动能比在N点小，故D正确。 故选D。 3．某种气体—电子放大器的局部结构是由两块夹有绝缘介质的平行金属薄膜构成，其上存在等间距小孔，其中相邻两孔截面上的电场线和等势线的分布如图所示。下列说法正确的是（　　） A．a点所在的线是等势线 B．b点的电场强度比c点大 C．b、c两点间的电势差的值比a、c两点间的大 D．将电荷沿图中的线从d→e→f→g移动时电场力做功为零 【答案】C 【详解】A．因上下为两块夹有绝缘介质的平行金属薄膜，则a点所在的线是电场线，选项A错误； B．因c处的电场线较b点密集，则c点的电场强度比b点大，选项B错误； C．因bc两处所处的线为等势线，可知b、c两点间的电势差的值比a、c两点间的大，选项C正确； D．因dg两点在同一电场线上，电势不相等，则将电荷沿图中的线从d→e→f→g移动时电场力做功不为零，选项D错误。 故选C。 4.做心电图时，心脏可视为由两个等量异种点电荷组成的系统。图中显示的是患者体表的瞬时电势分布，实线为等差等势面，数值表示其电势，a、b为两点电荷连线上对称的两点，c、d为连线中垂线上对称的两点，则（　　） A．Uab=2Ubc B．a点与b点的电场强度相同 C．人体内的Cl−在a点的电势能比在b点的电势能大 D．若人体内Na+沿两电荷连线的中垂线从c点运动到d点，电场力先做正功再做负功 【答案】B 【详解】A．由图知 则，故A错误； B．根据等量异号点电荷电场的对称性可知a点与b点的电场强度相同，故B正确； C．根据Ep=qφ，负电荷在电势越高的地方电势能越低，人体内的Cl−在a点的电势能比在b点的电势能小，故C错误； D．等量异号点电荷电场的中垂线电势为0，若人体内Na+沿两电荷连线的中垂线从c点运动到d点，电场力始终不做功，故D错误。 故选B。 5.如图所示，8个完全相同的均匀带电绝缘立方体叠成一个大立方体，取无穷远处电势为零，该立方体中心O点电势为φ1，上表面中心P点电势为φ2下列说法正确的是（　　） A．一个小立方体在O点产生的电势为 B．下层一个小立方体在P点产生的电势为 C．现撤去下层一个小立方体，则O点电势为 D．现撤去下层一个小立方体，则P点电势为 【答案】D 【详解】A.由于电势为标量，则根据题意可知，每个小立方体在O点的电势相等，均为： ，故A错误； B.结合前面分析可知，上层四个小立方体在P点的电势和为： ， 下方四个小立方体在P点的电势和为： ， 则下层一个小立方体在P点产生的电势为： ，故B错误； C.结合前面分析可知，现撤去下层一个小立方体，则O点电势为： ，故C错误； D.结合前面分析可知，撤去下层一个小立方体，则P点电势为： ，故D正确； 故选D。 6.场是物理学中的重要概念，除了电场和磁场，还有引力场。物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的，地球附近的引力场叫做重力场。类比电场的相关概念，下列有关重力场的说法正确的是（　　） A．类比电场强度，地球附近某点的“重力场强度”即为该点的重力加速度 B．“重力场”方向跟正电荷附近的电场方向类似 C．类比电势，重力场中某点的“重力势”反映重力场的能的性质，与零势面的选取无关 D．重力场中某点相对地面的“重力势”即为该点与地面的高度 【答案】A 【详解】A、电场力公式：F＝Eq，而重力公式G＝mg，类比电场强度，地球附近某点的“重力场强度”即为该点的重力加速度，故A正确； B、用于形象描述它所产生的重力场的所谓“重力场线”的分布，重力场的方向指向地球，重力场”方向跟负电荷附近的电场方向类似，故B错误； C、类比电势，重力场中某点的“重力势”反映重力场的能的性质，与零势面的选取有关，故C错误； D、重力场中某点相对地面的“重力势”即为该点与参考面的高度，故D错误 故选A。 7.如图，在一点电荷−Q附近有一不带电的球形导体处于静电平衡，其电势为φ1；现把球形导体左侧接地，达到静电平衡时断开接地并移走−Q后，其电势为φ2；下列说法正确的是（　　） A．接地时电子从大地沿导线向导体移动 B．接地达到静电平衡后，导体左侧半球不带电 C．接地达到静电平衡后，导体左侧半球电荷量不变 D．φ1<φ2 【答案】D 【详解】A．导体处在负电荷的电场中，则电势低于大地的电势，则接地时电子从导体沿导线向大地移动，选项A错误； BC．接地达到静电平衡后，导体所带电荷重新分配，导体左侧半球带正电，左侧半球电荷量发生改变，选项BC错误； D．开始时导体处在负电荷的电场中，则电势低于大地的电势，φ1<0；断开开关并移走-Q后，导体球重新达到静电平衡，但是带正电，电势φ2＞0，可知φ1<φ2 选项D正确。 故选D。 8.如图为茶叶生产中将茶叶与茶梗分离的装置，装置中A、B两带电球间存在电场。茶叶和茶梗自漏斗漏下，经A表面时都带上了正电，再从A表面滑落，通过A、B间电场分离，最后沿光滑绝缘分离器表面落入两侧小桶。已知茶叶的比荷大于茶梗的比荷，忽略茶叶、茶梗之间的库仑力。下列说法正确的是（　　） A．茶叶经过A球时，正电荷从A球上转移到茶叶上 B．M处的电场强度比N处大 C．M处的电势比N处低 D．茶叶落入右桶，茶梗落入左桶 【答案】D 【详解】A．茶叶经过A球时，电子从茶叶上转移到A球上，茶叶带正电，故A错误； B．由于M点的电场线稀疏，N点的电场线密集，故M点的电场强度小于N点的电场强度，故B错误； C．沿电场线的方向，电势逐渐降低，故M点的电势高于N点的电势，故C错误； D．根据牛顿第二定律可知 解得 由于茶叶、茶梗带正电，则电场力产生的加速度方向整体向右，由于茶叶的比荷大于茶梗的比荷，可知茶叶所受电场力产生的加速度大于茶梗所受电场力产生的加速度，即在相等时间内，茶叶的水平分位移大于茶梗的水平分位移，可知，茶叶落入右桶，茶梗落入左桶，故D正确。 故选D。 二、多项选择题：本题共4个小题，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，选对但选不全的得2分，有错选或不答的得0分。 9.“空间电场防病促生”技术的基本原理是通过直流电源在悬挂电极和地面之间产生空间电场，其作用之一是加速植物体内带正电的钾、钙离子等向根部聚集，促进植物快速生长。图中实线为该空间电场线的示意图。下列说法正确的是（　　）    A．悬挂电极应接电源正极 B．图中所示的A、B两点场强相同 C．钾、钙离子向根部聚集过程中电势能减小 D．空气中带负电的尘埃微粒（重力不计）都将沿电场线向悬挂电极聚集 【答案】AC 【详解】A．植物体内带正电的钾、钙离子等向根部聚集，可知钾、钙离子等受到的电场力向下，故悬挂电极应接电源正极，A正确； B．根据对称性可知，A、B两点的场强大小相等，但是方向不同，B错误； C．钾、钙离子向根部聚集过程中，受到的电场力做正功，电势能减小，C正确； D．空气中带负电的尘埃微粒（重力不计）都将向悬挂电极聚集，但因为电场线是曲线，故微粒不能沿电场线运动，D错误。 故选AC。 10.如图所示为测定液面高度的电容式传感器原理图，在金属芯线外面涂上一层电解质，放入导电液体中，金属芯线和液体构成电容器的两极。现将金属芯线和导电液与同一电源（内阻忽略不计）的两极相连，在液面高度h发生变化的过程中，通过两次测量发现该传感器的电容之比为，则下列说法正确的是（　　） A．两次电容器两极板间的距离之比为 B．两次电解质中的场强之比为 C．两次电容器带电量之比为 D．两次电容器两极间的正对面积之比为 【答案】BD 【详解】AD．在液面高度h发生变化的过程中，电容器两极板间的距离保持不变，两极间的正对面积发生变化，通过两次测量发现该传感器的电容之比为，根据电容决定式 可知两次电容器两极间的正对面积之比为 两次电容器两极板间的距离之比为，故A错误，D正确； B．根据，由于极板间电压不变，极板间的距离保持不变，则两次电解质中的场强之比为，故B正确； C．根据，可知两次电容器带电量之比为，故C错误。 故选BD。 11.如图为静电透镜内部静电场中等差等势面的分布示意图，其中对称轴和互相垂直，点为它们的交点。一电子由点以某一初速度射入电场，曲线为其仅在电场力作用下的运动轨迹。、为上两点，它们的场强大小和电势分别为、、、；电子在、两点的电势能和动能分别为、、、。下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】BC 【详解】A．根据轨迹可知D点电子所受电场力沿M'N'向右，由于电子带负电，电场力方向与电场方向相反，即在M′N′线上电场方向向左，随着电场线方向电势降低，所以C点的电势高于D点的电势，即，故A错误； B．根据题图中等差等势面的疏密程度可知C点处的场强大于D点处的场强，即，故B正确； CD．由于电子受到的电场力偏右，可知电子从C点到D点过程，电场力做负功，则电子动能减小，电势能增大，即有，，故C正确，D错误。 故选BC。 12.为研究静电除尘，有人设计了一个长方体容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上下底面是金属板，间距为L，当连接到电压为U的高压电源正负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场。现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，假设这些颗粒都处于静止状态，颗粒带正电，每个颗粒所带电荷量为q，质量为m，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力。则闭合开关后（　　） A．烟尘颗粒在容器中所受的电场力方向向上 B．除尘过程中电场力对所有烟尘颗粒做正功 C．经过时间，烟尘颗粒可以全部被吸附 D．若上下两板间距可调整为4L，则烟尘颗粒在除尘器中能获得的最大速率将变为调整前的2倍 【答案】BC 【详解】A．带正电的颗粒受电场力与电场方向相同，图中电场向下，则电场力向下，故A错误； B．颗粒运动过程中，电场力方向与位移方向相同，电场力做正功，故B正确； C．根据匀变速直线运动规律有 根据牛顿第二定律有 解得 故C正确； D．根据动能定理有 解得最大速率为 若上下两板间距可调整为4L，则烟尘颗粒在除尘器中能获得的最大速率不变，故D错误； 故选BC。 第Ⅱ卷 三、非选择题（本题共6小题，共60分。） 13.（6分）如图甲所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，使电容器带电后与电源断开，将电容器左侧极板和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连。 (1)使用静电计的目的是观察电容器两极板间的_________（选填“电容”“电势差”或“电荷量”）变化情况。 (2)在实验中观察到的现象是_________。（填正确答案前的标号） A．将左极板向上移动一段距离，静电计指针的张角变小 B．向两板间插入陶瓷片时，静电计指针的张角变大 C．将左极板右移，静电计指针的张角变小 D．将左极板拿走，静电计指针的张角变为零 (3)某兴趣小组用两片锡箔纸做电极，用三张电容纸（某种绝缘介质）依次间隔夹着两层锡箔纸，一起卷成圆柱形，然后接出引线，如图乙所示，最后密封在塑料瓶中，电容器便制成了。为增大该电容器的电容，下列方法可行的有__________。（填正确答案前的标号） A．增大电容纸的厚度 B．同时减小锡箔纸和电容纸的面积 C．增大锡箔纸的厚度 D．减小电容纸的厚度 (4)同学们用同一电路分别给两个不同的电容器充电，充电时通过传感器的电流I随时间t变化的图像如图丙中①、②所示，其中①对应电容器C1的充电过程，②对应电容器C2的充电过程，则两电容器中电容较大的是__________（选填“C1”或“C2”）。 【答案】(1)电势差(2)C(3)D(4)C2 （每空2分） 【详解】（1）使用静电计的目的是观察电容器两极板间的电势差变化情况。 （2）A．将左极板向上移动一段距离，则两板正对面积减小，根据可知，电容器的电容C减小，根据，可认为电容器所带电荷量Q一定，则U变大，即静电计指针的张角变大，故A错误； B．向两板间插入陶瓷片时，根据可知，C变大，根据可知，Q一定，则U变小，静电计指针的张角变小，故B错误； C．将左极板右移，根据可知，C变大，根据可知，Q一定，则U变小，静电计指针的张角变小，故C正确； D．把左极板拿走，相当于增大d，根据可知，则C变小，根据可知，U变大，所以静电计指针的张角变大，故D错误。 故选C。 （3）由平行板电容器电容决定式 A．增大电容纸的厚度，d增大，故电容减小，故A错误； B．同时减小锡箔纸和电容纸的面积，S减小，故电容减小，故B错误； C．增大锡箔纸的厚度，对电容无影响，故C错误； D．减小电容纸的厚度，d减小，故电容增大，故D正确。 故选D。 （4）用同一电路分别给两个不同的电容器充电，则充电完成后，两电容器两端电压相同，由于图像与横轴围成的面积表示带电量，由图可知图线②对应的电荷量较大，根据可知，两电容器中电容较大的是C2。 14.（8分）某实验小组探究电容器充、放电过程。器材如下：电容器，电源E（电动势6V，内阻不计），电阻箱R，电阻，电阻，电流表G，电流传感器，单刀双掷开关S、单刀单掷开关、，导线若干。 (1)一位同学设计了如图甲所示的电路，请用笔画线代替导线将图乙实物图连接完整 。 (2)另一名同学设计了如图丙所示的电路。 实验步骤如下： ①闭合，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的曲线如图丁，由图丁可知开关闭合瞬间流经电阻的电流为 mA（结果保留3位有效数字）； ②保持闭合，再闭合，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为 V； ③实验得到放电过程的曲线如图戊，曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.0180C，则电容器的电容C为 。（结果保留2位有效数字） 【答案】(1) (2) 15.0 2 【详解】（1）图乙实物图连接完整，如图 （2）①[1]由图丁可知开关闭合瞬间流经电阻的电流为15.0mA ②[2]放电结束后,电容器两极板之间的电压等于电阻R2两端的电压，根据闭合电路的欧姆定律得 电容器两极板之间的电压 ③[3]充电结束后，电容器两极板之间的电压 根据电容器的定义式 15.（8分）如图所示，真空中固定在O点的点电荷带电荷量Q＝+2×10﹣6C，虚线为另一带电荷量q＝﹣2×10﹣9C的点电荷从无穷远处向O点运动的轨迹。点电荷从无穷远处移动到点A静电力做了1.5×10﹣7J的功；取无穷远处电势为零，轨迹上离O点距离为3cm的B点电势φB＝125V。（静电力常量k＝9.0×109N•m2/C2）求： （1）点电荷在B点时受到的静电力的大小F； （2）点电荷在A点的电势能EpA； （3）A、B两点间的电势差UAB。 【答案】（1）点电荷在B点时受到的静电力的大小为4×10﹣2N； （2）点电荷在A点的电势能为﹣1.5×10﹣7J； （3）A、B两点间的电势差为﹣50V。 【详解】（1）点电荷在B点时受到的静电力大小 将r＝3cm＝0.03m代入解得F＝4×10﹣2N。 （2）根据功能关系有W∞A＝Ep﹣EpA 解得。 （3）A点的电势 A、B两点间的电势差UAB＝φA﹣φB＝75V﹣125V＝﹣50V。 16.（8分）如图所示，质量为m、电荷量为的离子从A处由静止释放，经电场加速后沿图中圆弧虚线匀速率地通过静电分析器，再从P点垂直进入矩形有界匀强电场CDQN，电场左侧QN为离子接收屏。已知静电分析器通道内有均匀辐射方向分布的电场，加速电场的电压为U，圆弧虚线的半径为R，，离子重力不计。求： (1)离子进入静电分析器时速度v的大小； (2)静电分析器圆弧虚线所在处电场强度E的大小； (3)若矩形匀强电场的场强，为确保离子打在屏上，屏QN至少要多长？ 【答案】(1)(2)(3)d 【详解】（1）离子在加速电场中加速，根据动能定理可得 解得 （2）离子在辐向电场中电场力提供向心力，根据牛顿第二定律可得 解得 （3）离子做类平抛运动，有 竖直方向，有y=vt 联立解得y=d 为确保离子打在屏上，屏QN至少为d。 17.（14分）如图，真空中竖直平面内的A、B、C三点构成一个倾角为30°的直角三角形，BC边水平，A、B高度差为h＝0.9m，D点是AC中点，B处固定一正点电荷Q，沿AC方向固定一条内壁光滑的绝缘细管（细管不会影响电荷间的相互作用），现在管内A点由以初速度v0＝3m/s，释放一质量为m＝0.1kg，带电量为q＝+0.1C的小球，g＝10m/s2，小球到达底端C点时速度大小为2v0。求： （1）小球运动到D点时的速度？ （2）UDC＝？ 【答案】（1）小球运动到D点时的速度为3m/s；（2）UDC的大小为4.5V。 【详解】（1）根据几何关系可知AD两点在同一个等势面上，小球从A运动到D的过程中，电场力做功为零，只有重力做功，对A到D过程由动能定理得： mg•h 解得：vD＝3m/s （2）小球由A到C过程，由动能定理得 mg•h+qUDC 解得：UDC＝4.5V 18.（16分）X射线技术是医疗、工业和科学领域中广泛应用的一种非侵入性检测方法。如医院中的X光检测设备就是一种利用X射线穿透物体并捕获其投影图像的仪器，图甲是某种XT机主要部分的剖面图，其工作原理是在如图乙所示的X射线管中，从电子枪逸出的电子（初速度可忽略）被加速、偏转后高速撞击目标靶，实现破坏辐射，从而放出X射线，图乙中、之间的加速电压，M、N两板之间的偏转电压，电子从电子枪中逸出后沿图中虚线射入，经加速电场，偏转电场区域后，打到水平靶台的中心点，虚线与靶台在同一竖直面内，且的长度为。已知电子质量，电荷量，偏转极板和长、间距，虚线距离靶台的竖直高度，不考虑电子的重力、电子间相互作用力及电子从电子枪中逸出时的初速度大小，不计空气阻力。 (1)求电子进入偏转电场区域时速度的大小； (2)求靶台中心点离板右侧的水平距离； (3)若使电子打在靶台上，求、两板之间的电压范围（计算结果保留两位有效数字）。 【答案】(1)(2)(3) 【详解】（1）对电子在加速电场中的加速过程用动能定理有 解得 （2）电子在偏转电场中做类平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，有 在竖直方向上做匀加速直线运动，有 其中加速度 解得 电子离开偏转电场后做匀速直线运动，由几何关系可知，如图 可得 代入数据后得 （3）由题可知，、两点离板右侧的水平距离分别为， 若电子刚好到达点，由几何关系有 解得 所以电子不能到达点，所以有 可得 电子刚好到达点时，由几何关系有 解得 当偏转电压为，电子离开电场时的侧移量为，则 可得 综上得电压范围为 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级必修三物理单元检测卷 第2章 电势能与电势差 （考试时间：90分钟，分值：100分。） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如 需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写 在本试卷上无效。 第Ⅰ卷 1、 单项选择题：本题共8个小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.目前许多国产手机都有指纹解锁功能，用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器。这样在指纹凸起处和凹下处形成的电容器的电容大小不同，此时传感器给所有的电容器充电后达到某一电压值，然后电容器放电，电容小的电容器放电较快。根据放电快慢的不同，就可以探测到指纹凸起部分和凹下部分的位置，从而形成指纹图像数据。根据以上信息，下列说法正确的是（　　） A．在指纹凸起处形成的电容器电容较大 B．充电后在指纹凹下处形成的电容器的电荷量大 C．在指纹凸起处形成的电容器放电较快 D．潮湿的手指头对指纹识别没有影响 2.细胞电转染的原理简化如图所示，两带电的平行金属板间，由于细胞的存在形成如图所示的电场。其中实线为电场线，关于y轴对称分布。虚线为带电的外源DNA进入细胞膜的轨迹，M、N为轨迹上的两点，P点与N点关于y轴对称，DNA分子可看成点电荷，只受电场力。下列说法正确的是（　　） A．DNA分子带正电 B．N、P两点的电场强度相同 C．DNA分子在M点的加速度比在N点大 D．DNA分子在M点的动能比在N点小 3．某种气体—电子放大器的局部结构是由两块夹有绝缘介质的平行金属薄膜构成，其上存在等间距小孔，其中相邻两孔截面上的电场线和等势线的分布如图所示。下列说法正确的是（　　） A．a点所在的线是等势线 B．b点的电场强度比c点大 C．b、c两点间的电势差的值比a、c两点间的大 D．将电荷沿图中的线从d→e→f→g移动时电场力做功为零 4.做心电图时，心脏可视为由两个等量异种点电荷组成的系统。图中显示的是患者体表的瞬时电势分布，实线为等差等势面，数值表示其电势，a、b为两点电荷连线上对称的两点，c、d为连线中垂线上对称的两点，则（　　） A．Uab=2Ubc B．a点与b点的电场强度相同 C．人体内的Cl−在a点的电势能比在b点的电势能大 D．若人体内Na+沿两电荷连线的中垂线从c点运动到d点，电场力先做正功再做负功 5.如图所示，8个完全相同的均匀带电绝缘立方体叠成一个大立方体，取无穷远处电势为零，该立方体中心O点电势为φ1，上表面中心P点电势为φ2下列说法正确的是（　　） A．一个小立方体在O点产生的电势为 B．下层一个小立方体在P点产生的电势为 C．现撤去下层一个小立方体，则O点电势为 D．现撤去下层一个小立方体，则P点电势为 6.场是物理学中的重要概念，除了电场和磁场，还有引力场。物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的，地球附近的引力场叫做重力场。类比电场的相关概念，下列有关重力场的说法正确的是（　　） A．类比电场强度，地球附近某点的“重力场强度”即为该点的重力加速度 B．“重力场”方向跟正电荷附近的电场方向类似 C．类比电势，重力场中某点的“重力势”反映重力场的能的性质，与零势面的选取无关 D．重力场中某点相对地面的“重力势”即为该点与地面的高度 7.如图，在一点电荷−Q附近有一不带电的球形导体处于静电平衡，其电势为φ1；现把球形导体左侧接地，达到静电平衡时断开接地并移走−Q后，其电势为φ2；下列说法正确的是（　　） A．接地时电子从大地沿导线向导体移动 B．接地达到静电平衡后，导体左侧半球不带电 C．接地达到静电平衡后，导体左侧半球电荷量不变 D．φ1<φ2 8.如图为茶叶生产中将茶叶与茶梗分离的装置，装置中A、B两带电球间存在电场。茶叶和茶梗自漏斗漏下，经A表面时都带上了正电，再从A表面滑落，通过A、B间电场分离，最后沿光滑绝缘分离器表面落入两侧小桶。已知茶叶的比荷大于茶梗的比荷，忽略茶叶、茶梗之间的库仑力。下列说法正确的是（　　） A．茶叶经过A球时，正电荷从A球上转移到茶叶上 B．M处的电场强度比N处大 C．M处的电势比N处低 D．茶叶落入右桶，茶梗落入左桶 二、多项选择题：本题共4个小题，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，选对但选不全的得2分，有错选或不答的得0分。 9.“空间电场防病促生”技术的基本原理是通过直流电源在悬挂电极和地面之间产生空间电场，其作用之一是加速植物体内带正电的钾、钙离子等向根部聚集，促进植物快速生长。图中实线为该空间电场线的示意图。下列说法正确的是（　　）    A．悬挂电极应接电源正极 B．图中所示的A、B两点场强相同 C．钾、钙离子向根部聚集过程中电势能减小 D．空气中带负电的尘埃微粒（重力不计）都将沿电场线向悬挂电极聚集 10.如图所示为测定液面高度的电容式传感器原理图，在金属芯线外面涂上一层电解质，放入导电液体中，金属芯线和液体构成电容器的两极。现将金属芯线和导电液与同一电源（内阻忽略不计）的两极相连，在液面高度h发生变化的过程中，通过两次测量发现该传感器的电容之比为，则下列说法正确的是（　　） A．两次电容器两极板间的距离之比为 B．两次电解质中的场强之比为 C．两次电容器带电量之比为 D．两次电容器两极间的正对面积之比为 11.如图为静电透镜内部静电场中等差等势面的分布示意图，其中对称轴和互相垂直，点为它们的交点。一电子由点以某一初速度射入电场，曲线为其仅在电场力作用下的运动轨迹。、为上两点，它们的场强大小和电势分别为、、、；电子在、两点的电势能和动能分别为、、、。下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 12.为研究静电除尘，有人设计了一个长方体容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上下底面是金属板，间距为L，当连接到电压为U的高压电源正负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场。现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，假设这些颗粒都处于静止状态，颗粒带正电，每个颗粒所带电荷量为q，质量为m，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力。则闭合开关后（　　） A．烟尘颗粒在容器中所受的电场力方向向上 B．除尘过程中电场力对所有烟尘颗粒做正功 C．经过时间，烟尘颗粒可以全部被吸附 D．若上下两板间距可调整为4L，则烟尘颗粒在除尘器中能获得的最大速率将变为调整前的2倍 第Ⅱ卷 三、非选择题（本题共6小题，共60分。） 13.（6分）如图甲所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，使电容器带电后与电源断开，将电容器左侧极板和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连。 (1)使用静电计的目的是观察电容器两极板间的_________（选填“电容”“电势差”或“电荷量”）变化情况。 (2)在实验中观察到的现象是_________。（填正确答案前的标号） A．将左极板向上移动一段距离，静电计指针的张角变小 B．向两板间插入陶瓷片时，静电计指针的张角变大 C．将左极板右移，静电计指针的张角变小 D．将左极板拿走，静电计指针的张角变为零 (3)某兴趣小组用两片锡箔纸做电极，用三张电容纸（某种绝缘介质）依次间隔夹着两层锡箔纸，一起卷成圆柱形，然后接出引线，如图乙所示，最后密封在塑料瓶中，电容器便制成了。为增大该电容器的电容，下列方法可行的有__________。（填正确答案前的标号） A．增大电容纸的厚度 B．同时减小锡箔纸和电容纸的面积 C．增大锡箔纸的厚度 D．减小电容纸的厚度 (4)同学们用同一电路分别给两个不同的电容器充电，充电时通过传感器的电流I随时间t变化的图像如图丙中①、②所示，其中①对应电容器C1的充电过程，②对应电容器C2的充电过程，则两电容器中电容较大的是__________（选填“C1”或“C2”）。 14.（8分）某实验小组探究电容器充、放电过程。器材如下：电容器，电源E（电动势6V，内阻不计），电阻箱R，电阻，电阻，电流表G，电流传感器，单刀双掷开关S、单刀单掷开关、，导线若干。 (1)一位同学设计了如图甲所示的电路，请用笔画线代替导线将图乙实物图连接完整 。 (2)另一名同学设计了如图丙所示的电路。 实验步骤如下： ①闭合，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的曲线如图丁，由图丁可知开关闭合瞬间流经电阻的电流为 mA（结果保留3位有效数字）； ②保持闭合，再闭合，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为 V； ③实验得到放电过程的曲线如图戊，曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.0180C，则电容器的电容C为 。（结果保留2位有效数字） 15.（8分）如图所示，真空中固定在O点的点电荷带电荷量Q＝+2×10﹣6C，虚线为另一带电荷量q＝﹣2×10﹣9C的点电荷从无穷远处向O点运动的轨迹。点电荷从无穷远处移动到点A静电力做了1.5×10﹣7J的功；取无穷远处电势为零，轨迹上离O点距离为3cm的B点电势φB＝125V。（静电力常量k＝9.0×109N•m2/C2）求： （1）点电荷在B点时受到的静电力的大小F； （2）点电荷在A点的电势能EpA； （3）A、B两点间的电势差UAB。 16.（8分）如图所示，质量为m、电荷量为的离子从A处由静止释放，经电场加速后沿图中圆弧虚线匀速率地通过静电分析器，再从P点垂直进入矩形有界匀强电场CDQN，电场左侧QN为离子接收屏。已知静电分析器通道内有均匀辐射方向分布的电场，加速电场的电压为U，圆弧虚线的半径为R，，离子重力不计。求： (1)离子进入静电分析器时速度v的大小； (2)静电分析器圆弧虚线所在处电场强度E的大小； (3)若矩形匀强电场的场强，为确保离子打在屏上，屏QN至少要多长？ 17.（14分）如图，真空中竖直平面内的A、B、C三点构成一个倾角为30°的直角三角形，BC边水平，A、B高度差为h＝0.9m，D点是AC中点，B处固定一正点电荷Q，沿AC方向固定一条内壁光滑的绝缘细管（细管不会影响电荷间的相互作用），现在管内A点由以初速度v0＝3m/s，释放一质量为m＝0.1kg，带电量为q＝+0.1C的小球，g＝10m/s2，小球到达底端C点时速度大小为2v0。求： （1）小球运动到D点时的速度？ （2）UDC＝？ 18.（16分）X射线技术是医疗、工业和科学领域中广泛应用的一种非侵入性检测方法。如医院中的X光检测设备就是一种利用X射线穿透物体并捕获其投影图像的仪器，图甲是某种XT机主要部分的剖面图，其工作原理是在如图乙所示的X射线管中，从电子枪逸出的电子（初速度可忽略）被加速、偏转后高速撞击目标靶，实现破坏辐射，从而放出X射线，图乙中、之间的加速电压，M、N两板之间的偏转电压，电子从电子枪中逸出后沿图中虚线射入，经加速电场，偏转电场区域后，打到水平靶台的中心点，虚线与靶台在同一竖直面内，且的长度为。已知电子质量，电荷量，偏转极板和长、间距，虚线距离靶台的竖直高度，不考虑电子的重力、电子间相互作用力及电子从电子枪中逸出时的初速度大小，不计空气阻力。 (1)求电子进入偏转电场区域时速度的大小； (2)求靶台中心点离板右侧的水平距离； (3)若使电子打在靶台上，求、两板之间的电压范围（计算结果保留两位有效数字）。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $