高中物理单元测试——第十章静电场中的能量（较易版02）

**基本信息** 高中物理第十章静电场中的能量单元复习卷，以基础巩固为主，通过电子显微镜电场、电容式位移传感器等科技情境，结合实验探究与综合计算，落实物理观念与科学思维，适配单元复习需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|电势、电场强度、电容器基本概念|第3题结合电子显微镜电场线分布，考查电势能与电场力，体现科学思维中的模型建构| |多选题|3/18|电势能、带电粒子运动轨迹|第9题通过等势线与轨迹，分析粒子电性及动能变化，强化科学推理| |实验题|2/15|电容器电容影响因素、充放电规律|第11题用控制变量法探究电容，第12题结合i-t图像求电容，落实科学探究| |解答题|3/39|电场力做功、场强叠加、粒子在交变电场中运动|第15题综合交变电场与匀强电场，考查运动分析与能量转化，体现物理观念中的能量观念|

高中物理单元测试 —— 第十章 静电场中的能量（较易版02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）关于静电场中的电势，下列说法正确的是（　　） A．不带电的导体电势一定等于零 B．电场强度为零的点电势一定为零 C．沿电场线方向电势一定减小 D．同一电场线上的各点电势一定相等 2．（本题4分）关于电势、电势差下列说法中正确的是（　　） A．电场中某点的电势大小与零电势点的选取无关 B．Uab为正值，则a点的电势低于b点 C．电势是矢量，有大小还有方向 D．一正电荷由静止在匀强电场开始运动，则该电荷的运动方向是电势降低的方向（忽略重力） 3．（本题4分）电子显微镜是利用电场控制电子运动的，其电场的部分简化图如图所示，电场线的分布形状为“束腰”式。a、b、c、d为电场中的四个点，下列说法正确的是（   ） A．电子在a点的电势能一定大于在d点的电势能 B．若将电子沿不同路径从a点移动到d点，其中沿电场线运动时电场力做功最小 C．电子在c点所受的电场力大于在b点所受的电场力 D．电子在电场中任意位置由静止释放时，仅在电场力的作用下一定沿着电场线运动 4．（本题4分）如图所示，在与纸面平行的匀强电场中有a、b、c三点，其电势分别为、、，a、b、c三点的连线构成一等边三角形。下列图中箭头表示a点电场的方向，正确的是（　　） A． B． C． D． 5．（本题4分）随着科技的发展，现在已经能够制成电容较大的电容器。一电容器上标有“5.5V，1.0F”的字样，如图所示。关于该电容器的叙述正确的是（　　） A．击穿电压为5.5V B．额定电压为5.5V C．储存的电荷量一定为5.5C D．只有加5.5V电压时，电容才是1.0F 6．（本题4分）如图所示，A、B、C为圆的内接正三角形，O为圆心，半径。在平面内存在一个匀强电场。已知A点电势为2V，B点电势为5V；电子从B点移动到C点电场力不做功。则（　　） A．电场强度大小为1V/m B．电场方向与BC的夹角为锐角 C．O点的电势为4V D．O点的电势为3V 7．（本题4分）如图，相互平行的竖直金属板A、B、C分别与两电源的正、负极相连，板上均有小孔，且三个小孔在同一水平线上，之间的距离小于之间的距离。一个质子从靠近A板小孔的位置由静止出发，恰好运动到C板的小孔时速度为零。不计质子重力，下列说法正确的是（　　） A．质子在间与间运动的时间相等 B．质子在间与间运动的加速度大小相等 C．若仅将板C向右移动，则质子在间运动的加速度不变 D．若仅将板C向右移动，则质子仍然能到达C板的小孔处 二、多选题 8．（本题6分）如图所示，为一电容式位移传感器的示意图，电容器两固定极板间有一可移动的电介质板，电介质板与被测物体相连。电容器接入恒压电源后，通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位置，若物体向左平行于极板移动，下列说法中正确的是（　　） A．在电介质板移出电容器的过程中，电容器的电容增大 B．在电介质板移出电容器的过程中，由a→b的电流流过电流计 C．在电介质板移出电容器的过程中，A极板电荷量增大 D．在电介质板移出电容器前后，两极板间的电压相同 9．（本题6分）如图所示，一电荷量大小为的带电粒子在电场中运动，虚线描绘出了其运动轨迹，实线表示等势线，A、B、C、D、F是轨迹与等势线的交点。已知带电粒子在经过A点时动能为150eV，各等势线的电势均标注在图中，不计粒子重力，下列说法正确的是（　　） A．电场的方向垂直等势线向上 B．粒子带负电 C．带电粒子从A运动到F时，其动能先减小后增大 D．粒子经过C点时的动能为70eV 10．（本题6分）绝缘的水平面上存在着沿水平方向的电场，带负电滑块（可视为质点）在水平面上不同位置所具有的电势能Ep如图甲所示，P点是图线最低点。现将滑块由x=1m处以v=2m/s的初速度沿x轴正方向运动（如图乙），滑块质量m=1kg、与水平面间的动摩擦因数μ=0.1，g取10m/s²，则（　　） A．电场中x=3m处的电势最高 B．滑块沿x轴正方向运动过程中，运动至x=3m速度最大 C．滑块运动至x=3m处，速度大小为2m/s D．滑块有可能到达x=4m处 三、实验题 11．（本题6分）如图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”，其中电容器左侧极板和静电计外壳接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连。 (1)本实验用到的物理方法是__________。 A．理想实验法 B．微小放大法 C．控制变量法 D．等效替代法 (2)使电容器充电后与电源断开，只将左极板向左平移少许，则电容器的电容__________（填“增大”“减小”或“不变”），静电计指针偏转角__________（填“变大”“变小”或“不变”）。 12．（本题9分）电容器是一种重要的电学组件，在电工、电子技术中应用广泛。使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化。图甲中为直流电源，实验前电容器不带电。先使S与“1”端相连给电容器充电，充电结束稳定时，电容器两板间电压为8V。之后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的i-t曲线如图乙所示（不考虑实验过程中空气和导线绝缘层的缓慢漏电）。 (1)乙图中阴影部分的面积______；（选填“>”、“<”或“=”） (2)由甲、乙两图可判断阻值______。（选填“>”、“<”或“=”） (3)计算机测得，则该电容器的电容为______；（保留两位有效数字） 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，在水平向右的匀强电场中，将带电荷量为的点电荷由A点沿直线移至B点，电场力做功，已知A、B间的距离为。直线与电场线的夹角为37°，，求： (1)A、B两点间的电势差； (2)该匀强电场的电场强度大小。 14．（本题13分）如图所示，在一水平向右、电场强度为的匀强电场中有一电量为点电荷M，以M为圆心、半径为的圆周上有A、B两点，B在M正上方，A在M正右方，一电荷量为的正点电荷从A运动到B，静电力常量，、，求： （1）B点的场强大小及其方向与水平方向夹角； （2）若取A点为零电势点，则点电荷在B点的电势能为多大？B点的电势又为多大？    15．（本题16分）某粒子控制装置内部由两部分构成，如图甲所示，一部分由平行金属板A，B构成，A，B与电源（图中未画出）连接，其中A板接地，B板的电势变化规律如图乙所示，周期，两板间距离；另一部分由虚线、间的匀强电场构成，电场方向与两虚线垂直，方向如图甲所示，电场强度大小，与B板夹角。A两小孔处有一粒子源，能连续均匀地释放初速度为0，比荷的带正电粒子。不计粒子重力与粒子间的相互作用。求： (1)时刻释放的粒子在A、B两板间运动的时间； (2)若无粒子从边界穿出，求与之间的最小距离； (3)从时刻起，一个周期内从B板飞出的粒子数与粒子源所释放的粒子数之比。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $ 高中物理单元测试 —— 第十章 静电场中的能量（较易版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）关于静电场中的电势，下列说法正确的是（　　） A．不带电的导体电势一定等于零 B．电场强度为零的点电势一定为零 C．沿电场线方向电势一定减小 D．同一电场线上的各点电势一定相等 【答案】C 【详解】AB．静电场中，电势具有相对性，与零电势参考面选取有关，故AB错误； CD．沿电场线方向电势降低，同一电场线上的各点，电势一定不相等，故C正确，D错误。 故选C。 2．（本题4分）关于电势、电势差下列说法中正确的是（　　） A．电场中某点的电势大小与零电势点的选取无关 B．Uab为正值，则a点的电势低于b点 C．电势是矢量，有大小还有方向 D．一正电荷由静止在匀强电场开始运动，则该电荷的运动方向是电势降低的方向（忽略重力） 【答案】D 【详解】A．电场中某点的电势大小都是相对零电势点来说的。零电势点不同，某点的电势大小可能就不同，故A错误； B．根据公式 得Uab为正值，则a点的电势高于b点，故B错误； C．电势是标量，只有大小没有方向，故C错误； D．一正电荷忽略重力，由静止在匀强电场中开始运动，该正电荷运动的方向为受到的静电力的方向，也是电场线的方向，而沿着电场线方向电势降低，故D正确。 故选D。 3．（本题4分）电子显微镜是利用电场控制电子运动的，其电场的部分简化图如图所示，电场线的分布形状为“束腰”式。a、b、c、d为电场中的四个点，下列说法正确的是（   ） A．电子在a点的电势能一定大于在d点的电势能 B．若将电子沿不同路径从a点移动到d点，其中沿电场线运动时电场力做功最小 C．电子在c点所受的电场力大于在b点所受的电场力 D．电子在电场中任意位置由静止释放时，仅在电场力的作用下一定沿着电场线运动 【答案】C 【详解】A．根据沿电场方向电势降低，可知a点的电势高于d点的电势，根据 由于电子带负电，所以电子在a点的电势能一定小于在d点的电势能，故A错误； B．根据 若将电子沿不同路径从a点移动到d点，由于电势差一定，所以沿不同路径电场力做功相等，故B错误； C．根据电场线的疏密程度可知，c点的场强大于b点的场强，则电子在c点所受的电场力大于在b点所受的电场力，故C正确； D．电子在电场中任意位置由静止释放时，若释放位置的电场线不是直线，则仅在电场力的作用下不沿着电场线运动，故D错误。 故选C。 4．（本题4分）如图所示，在与纸面平行的匀强电场中有a、b、c三点，其电势分别为、、，a、b、c三点的连线构成一等边三角形。下列图中箭头表示a点电场的方向，正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】匀强电场中任意两点连线间中点的电势等于这两点电势的平均值，则ab中点d的电势为 可知连线为该匀强电场的等势面，电场线垂直于等势面且由高电势指向低电势，故电场方向沿ab方向且由a指向b。 故选B。 5．（本题4分）随着科技的发展，现在已经能够制成电容较大的电容器。一电容器上标有“5.5V，1.0F”的字样，如图所示。关于该电容器的叙述正确的是（　　） A．击穿电压为5.5V B．额定电压为5.5V C．储存的电荷量一定为5.5C D．只有加5.5V电压时，电容才是1.0F 【答案】B 【详解】AB．电容器上标有5.5V的字样，表示该电容的额定电压为5.5V，故A错误，B正确； C．由公式可知，该电容器储存的电荷量与电容器的电压成正比，只有当电容器两端电压为时，储存的电荷量才为5.5C，故C错误； D．电容器上标有1.0F的字样，表明电容器的电容为1.0F，由电容器的定义式可知，电容器的电容与电容器的电压和电荷量无关，则该电容器的电容总是1.0F，故D错误。 故选B。 6．（本题4分）如图所示，A、B、C为圆的内接正三角形，O为圆心，半径。在平面内存在一个匀强电场。已知A点电势为2V，B点电势为5V；电子从B点移动到C点电场力不做功。则（　　） A．电场强度大小为1V/m B．电场方向与BC的夹角为锐角 C．O点的电势为4V D．O点的电势为3V 【答案】C 【详解】AB．因为电子从B点移动到C点电场力不做功，即B、C两点的电势差为零，故BC为等势线，可电场线与BC垂直，电场强度的大小为 其中 代入数据，解得，故AB错误； CD．根据几何关系有 场线与BC垂直，故在匀强电场中，根据可得 解得V，故C正确，D错误。 故选C。 7．（本题4分）如图，相互平行的竖直金属板A、B、C分别与两电源的正、负极相连，板上均有小孔，且三个小孔在同一水平线上，之间的距离小于之间的距离。一个质子从靠近A板小孔的位置由静止出发，恰好运动到C板的小孔时速度为零。不计质子重力，下列说法正确的是（　　） A．质子在间与间运动的时间相等 B．质子在间与间运动的加速度大小相等 C．若仅将板C向右移动，则质子在间运动的加速度不变 D．若仅将板C向右移动，则质子仍然能到达C板的小孔处 【答案】D 【详解】A．从A板小孔的位置到C板的小孔的位置，质子先加速运动，后减速运动， 又知道，所以，A错误； B．加速阶段加速度大小 减速阶段加速度大小 又知道，所以，B错误； C．质子在间运动的加速度大小 若仅将板C向右移动，则变大，变小，故C错误； D．未移动C板情况下，对质子列全程动能定理 若仅将板C向右移动，对质子列全程动能定理 联立解得质子达C板小孔处的速度，故质子仍然能到达C板的小孔处，D正确。 故选D。 二、多选题 8．（本题6分）如图所示，为一电容式位移传感器的示意图，电容器两固定极板间有一可移动的电介质板，电介质板与被测物体相连。电容器接入恒压电源后，通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位置，若物体向左平行于极板移动，下列说法中正确的是（　　） A．在电介质板移出电容器的过程中，电容器的电容增大 B．在电介质板移出电容器的过程中，由a→b的电流流过电流计 C．在电介质板移出电容器的过程中，A极板电荷量增大 D．在电介质板移出电容器前后，两极板间的电压相同 【答案】BD 【详解】A．在电介质板移出电容器的过程中，由，可知电容器的电容减小，故A错误； BD．在电介质板移出电容器的过程中，电容器的电容减小，电容器与电源相连时，两极板间电压由电源决定，保持不变，则电容器放电，由a到b的电流流过电流计，故BD正确； C．由于电容器放电，则A极板电荷量减少，故C错误。 故选BD。 9．（本题6分）如图所示，一电荷量大小为的带电粒子在电场中运动，虚线描绘出了其运动轨迹，实线表示等势线，A、B、C、D、F是轨迹与等势线的交点。已知带电粒子在经过A点时动能为150eV，各等势线的电势均标注在图中，不计粒子重力，下列说法正确的是（　　） A．电场的方向垂直等势线向上 B．粒子带负电 C．带电粒子从A运动到F时，其动能先减小后增大 D．粒子经过C点时的动能为70eV 【答案】CD 【详解】A．沿电场线方向电势降低，电场线与等势线垂直，因此电场的方向垂直等势线向下，故A错误； B．垂直于等势线方向，粒子先减速后加速，加速度方向和电场方向相同，因此粒子带正电，故B错误； C．带电粒子从A运动到F时，电场力先做负功再做正功，因此粒子动能先减小后增大，故C正确； D．电势能的增加量等于动能的减小量 解得，故D正确； 故选CD。 10．（本题6分）绝缘的水平面上存在着沿水平方向的电场，带负电滑块（可视为质点）在水平面上不同位置所具有的电势能Ep如图甲所示，P点是图线最低点。现将滑块由x=1m处以v=2m/s的初速度沿x轴正方向运动（如图乙），滑块质量m=1kg、与水平面间的动摩擦因数μ=0.1，g取10m/s²，则（　　） A．电场中x=3m处的电势最高 B．滑块沿x轴正方向运动过程中，运动至x=3m速度最大 C．滑块运动至x=3m处，速度大小为2m/s D．滑块有可能到达x=4m处 【答案】AC 【详解】A．滑块在处电势能最小，根据，且滑块带负电，可知处的电势最高，故A正确； C．滑块从处运动到处，根据功能关系可得 解得滑块运动至处，速度大小为，故C正确； B．根据图像斜率的绝对值 由题图可知，从处到处，滑块受到的电场力逐渐减小，且滑块从处运动到处，电场力做功等于克服摩擦力做功，所以电场力先大于摩擦力后小于摩擦力，则滑块沿x轴正方向运动过程中，合力先做正功，后做负功，根据动能定理可知，滑块的速度先增加后减少，即处速度不是最大，故B错误； D．滑块在处的电势能与在处的电势能相等，滑块从处到处，需要克服摩擦力做功 可知滑块不可能到达处，故D错误。 故选AC。 三、实验题 11．（本题6分）如图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”，其中电容器左侧极板和静电计外壳接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连。 (1)本实验用到的物理方法是__________。 A．理想实验法 B．微小放大法 C．控制变量法 D．等效替代法 (2)使电容器充电后与电源断开，只将左极板向左平移少许，则电容器的电容__________（填“增大”“减小”或“不变”），静电计指针偏转角__________（填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】(1)C (2) 减小 变大 【详解】（1）本实验通过控制一些变量不变，研究其他变量对电容的影响，使用的是控制变量法。 故选C。 （2）[1]根据电容的决定式，可知左极板向左平移少许，极板间距离增大，电容减小； [2]由于与电源断开，极板电荷量不变，根据，可知极板间电势差增大，静电计指针偏转角变大。 12．（本题9分）电容器是一种重要的电学组件，在电工、电子技术中应用广泛。使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化。图甲中为直流电源，实验前电容器不带电。先使S与“1”端相连给电容器充电，充电结束稳定时，电容器两板间电压为8V。之后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的i-t曲线如图乙所示（不考虑实验过程中空气和导线绝缘层的缓慢漏电）。 (1)乙图中阴影部分的面积______；（选填“>”、“<”或“=”） (2)由甲、乙两图可判断阻值______。（选填“>”、“<”或“=”） (3)计算机测得，则该电容器的电容为______；（保留两位有效数字） 【答案】(1) (2) (3)0.15 【详解】（1）图乙中阴影面积代表充放电中电容器上的总电量，所以两者相等，即 （2）由图乙可知充电瞬间电流大于放电瞬间电流，且充电瞬间电源电压与放电瞬间电容器两极板电压相等，由欧姆定律可知 所以 （3）由阴影面积代表电容器上的电量得 则电容器的电容 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，在水平向右的匀强电场中，将带电荷量为的点电荷由A点沿直线移至B点，电场力做功，已知A、B间的距离为。直线与电场线的夹角为37°，，求： (1)A、B两点间的电势差； (2)该匀强电场的电场强度大小。 【答案】(1)40V (2)100V/m 【详解】（1）由题意可知，点电荷从A到B电场力做功，则A、B两点间的电势差为 （2）AB沿电场线上的方向的距离 由 可得该匀强电场的电场强度大小 14．（本题13分）如图所示，在一水平向右、电场强度为的匀强电场中有一电量为点电荷M，以M为圆心、半径为的圆周上有A、B两点，B在M正上方，A在M正右方，一电荷量为的正点电荷从A运动到B，静电力常量，、，求： （1）B点的场强大小及其方向与水平方向夹角； （2）若取A点为零电势点，则点电荷在B点的电势能为多大？B点的电势又为多大？    【答案】（1）15N/C，37°；（2），1.2V 【详解】（1）点电荷在B点的场强大小为 则B点的场强大小为 B点的场强与水平方向夹角满足 解得 （2）若取A点为零电势点，正点电荷从A运动到B，电场力做功为 又 解得点电荷在B点的电势能为 根据 可得B点的电势为 15．（本题16分）某粒子控制装置内部由两部分构成，如图甲所示，一部分由平行金属板A，B构成，A，B与电源（图中未画出）连接，其中A板接地，B板的电势变化规律如图乙所示，周期，两板间距离；另一部分由虚线、间的匀强电场构成，电场方向与两虚线垂直，方向如图甲所示，电场强度大小，与B板夹角。A两小孔处有一粒子源，能连续均匀地释放初速度为0，比荷的带正电粒子。不计粒子重力与粒子间的相互作用。求： (1)时刻释放的粒子在A、B两板间运动的时间； (2)若无粒子从边界穿出，求与之间的最小距离； (3)从时刻起，一个周期内从B板飞出的粒子数与粒子源所释放的粒子数之比。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）粒子在A、B板间加速，电场强度 加速度 代入数据得 由 解得 （2）粒子从B板飞出速度 进入MN、PQ电场，垂直电场方向匀速，沿电场方向匀减速。 垂直电场方向分速度 沿电场方向分速度 沿电场方向加速度 粒子沿电场方向减速到0的位移 结合动能定理 代入数据可得 （3）分析可知只有在开始的0到时间内发出的粒子才可以向B板运动，设在时刻的粒子刚好到达B板，可得 解得 故可知从时刻起，一个周期内从B板飞出的粒子数与粒子源所释放的粒子数之比为 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $