高中物理单元测试——第二章静电场的应用（适中版02）

高中物理单元测试 —— 第二章 静电场的应用（适中版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）下列关于电容器和电容的说法中，正确的是（　　） A．根据可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，跟两板间的电压成反比 B．电容器的电容国际单位是安培 C．将电容器两极板和电源的两极相连，使极板分别带上等量的异种电荷，这个过程叫做电容器的放电 D．电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与加在两板上的电压无关 【答案】D 【详解】A．是比值定义式，电容表征电容器容纳电荷的本领大小，由电容器本身的特性决定，与两极板间的电压、所带的电荷量无关。故A错误； B．电容器的电容国际单位是法拉，故B错误； C．将电容器两极板和电源的两极相连，使极板分别带上等量的异种电荷，这个过程叫做电容器的充电，故C错误； D．电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与加在两板上的电压无关。故D正确。 故选D。 2．（本题4分）一平行板电容器带电荷量为Q时，两极板间电压为U，板间场强大小为E。若它所带电荷量变为，其他条件不变，下列说法正确的是（　　） A．两极板间电压不变 B．它的电容不变 C．板间场强大小不变 D．它的电容变为原来的2倍 【答案】B 【详解】A．根据 平行板电容器带电荷量增大为原来的两倍，则两极板间电压增大为原来的两倍，A错误； BD．电容器电容由它的构造决定，可以由决定式 分析决定，与Q和U无关，所以它的电容不变，B正确，D错误； C．根据 板间场强大小增大为原来的两倍，C错误。 故选B。 3．（本题4分）如图所示，高高的建筑物顶端都设置有避雷针，避雷针通过导线和大地相连，而且避雷针的末端都比较尖锐，这样做的目的是（　　） A．防止电压过高时发生放电现象 B．更容易使避雷针和云层之间发生放电现象 C．防止与大地相连的导线中电流过大 D．使避雷针发生静电屏蔽现象从而保护建筑物 【答案】B 【详解】首先明确尖端放电原理：导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中的带电粒子在强电场作用下剧烈运动，会使空气电离，从而容易发生放电现象。避雷针末端尖锐，就是利用了尖端放电原理。当带电云层靠近建筑物时，避雷针的尖端处电荷密度大，附近电场强，更容易使避雷针和云层之间发生放电现象，将云层所带电荷导入大地，从而保护建筑物。B正确。 故选B。 4．（本题4分）下列各图中，验电器原不带电，玻璃棒带正电，关于验电器下方金属箔片可能的带电情况，下列说法正确的是（　　） A．甲中带负电 B．乙中带正电 C．乙中不带电 D．丙中带负电 【答案】B 【详解】A．玻璃棒带正电，与验电器金属球接触时，验电器会通过接触带电，金属箔片应带正电，故A错误。 BC．玻璃棒带正电，靠近验电器金属球时，会发生静电感应：金属球带负电，金属箔片带正电（同种电荷相互排斥使箔片张开），故B正确，C错误。 D．验电器放在金属网笼中（静电屏蔽），外部电场不会影响内部。但玻璃棒带正电，金属网笼会感应带电，金属网外表面带负电、内表面带正电，金属网内部电场处处为0，即由于静电屏蔽，验电器金属箔片最终不带电，故D错误。 故选B。 5．（本题4分）如图，带有等量异种电荷的平行板电容器与静电计相连，电容器上极板带正电，静电计金属外壳和电容器下极板均接地，两板间P点处固定一负电荷。下列说法正确的是（　　） A．静电计的指针张角变大，则表明电容器的带电量增大 B．将电容器上极板向下平移至虚线位置，静电计的指针张角变大 C．将电容器上极板向下平移至虚线位置，P处电荷的电势能不变 D．在两极板间插入云母片的过程中，P处电荷的电势能减小 【答案】C 【详解】A．静电计的指针张角变大，说明电容器两板间电势差增大，电容器的带电量可认为是不变的，故A错误； B．将电容器上极板向下平移至虚线位置，两板间距离d变小，根据可知电容C变大，根据可知，两板间电压减小，则静电计的指针张角变小，故B错误； C．根据 将电容器上极板向下平移至虚线位置，两板间的电场强度不变，根据U=Ed可知P点和下极板之间的电势差不变，下极板接地，则P点电势不变，所以P处电荷的电势能不变，故C正确； D．根据可知，在两极板间插入云母片的过程中，极板间电场强度变小，根据U=Ed可知，P处的电势降低，对负电荷来说，电势越低电势能越大，所以P处电荷的电势能增大，故D错误。 故选C。 6．（本题4分）如图1所示为示波管的结构图，若偏转电极和之间没有加电压，电子束从电子枪射出后沿直线运动，在荧光屏中心产生一个亮斑。现在偏转电极加上如图2所示的电压，在偏转电极加上不同的电压，则在荧光屏上看到的波形对应正确的是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】AB．为恒定电压，说明X方向偏转量固定，所有点的横坐标不变，最终波形应为一条竖直直线，不可能出现X方向延伸的正弦曲线，故AB错误； C．内为正恒定值，X坐标固定为正，这段时间完成正半周变化，只能在X正位置得到一段竖直短线；内为负恒定值，X坐标固定为负，完成负半周变化，只能在X负位置得到一段竖直短线，不会得到C图中X方向展开的双波形，故C错误； D．是周期与相同的锯齿波扫描电压，X偏转位移与时间成正比（X坐标代表时间），Y偏转位移对应每个时刻的大小，最终会在荧光屏上展开得到一个完整的、与变化规律一致的正弦波形，故D正确。 故选D。 7．（本题4分）如图甲所示，电子原静止在两平行金属板A、B间的a点，t=0时刻开始A、B板间的电势差按如图乙所示规律变化，则下列说法中正确的是（　　） A．t1时刻电子的位移最大 B．t2时刻电子的动能最大 C．电子可能在极板间做往复运动 D．电子能从小孔P飞出，且飞出的动能不大于eU0 【答案】D 【详解】ABC．t=0时刻，B板的电势比A板高，电子在t1时间内向B板加速，t1时刻加速结束，t1~t2电子减速，并在t2时刻速度刚好为零，之后一直重复这样的运动，直到从小孔P飞出，故t1时刻电子的位移不是最大，t2时刻电子动能也不是最大的，选项ABC错误； D．由上述分析可知，电子的最大动能为，所以电子最终从P点飞出时的动能都小于等于，选项D正确。 故选D。 二、多选题 8．（本题6分）如图，原来不带电的金属球壳内壁接地，将一带正电的小球放入其中，但不与球壳接触，则（　　）    A．球壳内壁带负电 B．球壳外壁带负电 C．球壳外壁带正电 D．若将接地线去掉再移去带正电的小球，球壳外壁带负电 【答案】AD 【详解】ABC．由静电屏蔽知识可得，未接地前电场线分布特点如图，球壳内壁带负电，球壳外壁带正电。    球壳是个等势体，无论是内壳还是外壳接地，都是大地上的电子受电场力作用逆着电场线与外壳正电中和，使外壳不带电，球壳内壁仍带负电，故A正确，BC错误； D．若将接地线去掉再移出正电荷，则负电荷都分布在外表面，壳外壁带负电，故D正确。 故选AD。 9．（本题6分）某实验小组为探究新材料的热膨胀特性，设计了如图所示的装置，平行板电容器的上极板固定，下极板通过该材料支撑，可随其尺寸变化上下移动。电容器与输出电压恒定的电源连接，并接入电流传感器。若材料温度升高，电流传感器检测到如图所示的电流方向，则（　　） A．电容器处于放电过程 B．两极板间的电压增大 C．电容器的电容增大 D．两极板间的距离减小 【答案】CD 【详解】A．由图可知，电流从电源正极流出，说明电容器在充电，故A错误； B．电容器两极板电压为电源输出电压，则电容器两极板间电压不变，故B错误； C．由于电容器在充电，其两极板上的电荷量增加，又由于U不变，由可知，电容器电容变大，故C正确； D．由公式可知，电容器电容变大，和S不变，则d减小，即两极板间距离减小，故D正确。 故选CD。 10．（本题6分）如图甲所示，在与竖直平面平行的匀强电场中，有一质量为m、带电量为+q的小球（可视为质点）。小球在长为l的绝缘轻绳牵引下，绕其悬点O在竖直面内沿逆时针方向做完整的圆周运动。直径AC竖直，直径BD水平。从A点开始，小球的电势能与转过的角度θ的关系如图乙所示，已知重力加速度g，则（　　） A．该电场的电场强度大小为 B．CA两点的电势差 C．轻绳在D、B两点拉力大小的差值为 D．轻绳在D、B两点拉力大小的差值为3mg 【答案】AD 【详解】由图乙可知和时的电势能相同，故MN两点电势相等，MN连线为等势线，电场线与等势线垂直，由此可以判断电场强度的方向如图所示 小球在电场中电势能的变化量最大为2mgl，所以小球在电场中最大的电势差的绝对值为 所以该电场的电场强度的大小为，A正确； B．CA两点的电势差，B错误； CD．如图所示 对小球在D点进行受力分析，由牛顿第二定律得 对小球在B点进行受力分析，由牛顿第二定律得 小球从B点到D点的过程中，由动能定理得 解得，C错误，D正确。 故选AD。 三、实验题 11．（本题6分）实验小组为加深对电容器的理解进行了如下实验。 (1)图甲所示的电容器充电后与电源断开，电容器的______（选填“电荷量”或“电压”）将不变。当把左极板稍微向左移动时，可以发现，静电计指针偏角将______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 (2)用如图乙所示的电路观察电容器的充放电现象，实验器材有电源E、电容器C、理想电压表、电流传感器、计算机、定值电阻R、单刀双掷开关、开关、导线若干。 ①闭合开关，将接1，电压表示数增大，最后稳定在12.6V。关于此过程的说法正确的是______。（填选项前的字母） A、电容器在放电 B、电容器的电容增大 C、通过定值电阻R的电流先增大后逐渐减小为零 ②再将接2，此时通过定值电阻R的电流方向为______（选填“a→b”或“b→a”）。通过传感器将电流信息传入计算机，画出电流随时间变化的I－t图像，如图丙所示，t＝2s时，I＝1.20mA，图中M（阴影部分）、N区域面积比为8：7，可求出R＝______kΩ（结果保留两位有效数字）。 【答案】(1) 电荷量 增大 (2) C b→a 4.9 【详解】（1）[1]电容器充电后与电源断开，电容器的电荷量不会随其他物理量的变化而发生改变； [2]当把左极板稍微向左移动时，板间距d增大，根据电容器的决定式 可知电容减小；又电容器的电荷量不变，根据 可知电容器两极板间的电压增大，所以静电计指针偏角将增大。 （2）①[1]AB．闭合开关S2，将S1接1，电容器开始充电，电容不变，故AB错误； C．当电路刚接通后，通过定值电阻R的电流从0增大到某一最大值，后随着电容器的不断充电，电路中的充电电流在减小，当充电结束电路稳定后，此时电路相当于开路，电流为0，故C正确。 故选C。 ②[2]根据电路图可知充电结束后电容器上极板带正电，将S1接2，电容器放电，此时通过定值电阻R的电流方向为b→a； [3]I-t图像与横轴围成的面积表示放电电荷量，M、N区域面积比为8：7，可得0时刻、2s末电容器的电荷量之比为 可得 12．（本题9分）某校学习小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下： 待测电容器；电流传感器（内阻不计）；电压表；干电池（1.5V，内阻忽略不计）；定值电阻；单刀双掷开关；导线若干； 实验过程如下：①按图甲所示的电路图正确连接电路；②将开关S与“1”端连接，电源向电容器充电；③将开关S掷向“2”端，测得电流随时间变化的图线如图丙中的实线所示。请回答下列问题： (1)充电完成时，电压表示数如图乙所示，则其大小为______V。 (2)在电容器充电与放电过程中，通过电流传感器的电流方向______（选填“相同”或“相反”）。 (3)开关与“2”端相连，电压表示数将______（填“逐渐变大”、“逐渐变小”或“不变”）。 (4)电容器的电容______F（保留2位有效数字） (5)若将定值电阻换为，重复③。则电流随时间变化的图线应该是图丁中的曲线______（选填“”或“”）。 【答案】(1)1.50 (2)相反 (3)逐渐变小 (4) (5) 【详解】（1）由图可知，电压表的分度值为0.1V，需要估读到分度值下一位，读数为1.50V。 （2）在电容器充电过程中，通过电流传感器的电流方向向右；在电容器放电过程中，通过电流传感器的电流方向向左；则在电容器充电与放电过程中，通过电流传感器的电流方向相反。 （3）开关与“2”端相连，电容器放电，所带的电荷量减少，根据 可知电容器两端的电压减小，则电压表示数将逐渐变小。 （4）由图像得到开始时电流为 故电容器两端的初始电压为 根据可知图像所围成的面积表示电荷量，每一小格表示的电荷量为 不足半格舍去，大于半格算一格，由图可知有30个小格，则电容器初始所带电荷量为 电容器的电容为 （5）若将定值电阻换为，电阻变大，则放电的电流变小，根据可知放电时间变长，故为曲线c。 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，一粒子质量为m，带电量为＋q，以初速度v与水平方向成θ＝37°角射入匀强电场区域，重力加速度为g。sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求： (1)若粒子恰好做匀速直线运动，匀强电场的场强大小和方向； (2)若粒子做直线运动，匀强电场最小的场强大小，并说明方向。 【答案】(1)，方向竖直向上 (2)，方向垂直于粒子初速度方向斜向上 【详解】（1）若粒子恰好做匀速直线运动，则粒子受力平衡，即 解得 匀强电场的场强方向竖直向上。 （2）若粒子做直线运动，则合力方向沿粒子运动方向，根据牛顿第二定律有 解得 方向垂直于粒子初速度方向斜向上。 14．（本题13分）如图所示的电路，电压为U的直流电源与定值电阻、滑动变阻器以及水平放置的平行板电容器构成回路，定值电阻阻值大小为，平行板间距为d。当调节滑动变阻器时，质量为m的带电小球在板间恰好能做匀速直线运动。不计空气阻力，重力加速度大小为g。求： （1）小球的带电量大小； （2）调节滑动变阻器，求小球在板间运动时加速度大小。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）当时，平行板间电压为 对小球分析，根据平衡条件有 由 联立解得，小球的带电量大小为 （2）当时，平行板间电压为 对小球分析，根据牛顿第二定律有 联立可得，小球在板间运动时加速度大小为 15．（本题16分）如图所示，竖直放置的平行板电容器两板间电势差为，xOy平面坐标系第象限内分布着沿y轴正方向的匀强电场，一个带负电的粒子从电容器左板处由静止开始加速，穿过右板后垂直于y轴从P点处射入电场，并从x轴上的A点处射出。已知P点的纵坐标为1m，A点的横坐标为2m，带电粒子的电荷量与质量的比值，不考虑带电粒子所受的重力。 (1)求带电粒子从平行板电容器射出时的速度大小； (2)粒子打在A点的速度； (3)求匀强电场的场强E； (4)若在过y轴上的B点处放一张感光胶片，感光胶片与x轴平行，B点的纵坐标为－1m。带电粒子打到感光胶片上会使胶片曝光。求感光胶片上曝光点的横坐标。 【答案】(1) (2)，方向与x轴正向夹角 (3) (4) 【详解】（1）带电粒子从平行板电容器加速，由动能定理有 解得   解得 （2）粒子进入第一象限后，做类平抛运动，轴方向有 轴方向有 解得 A点合速度大小 粒子打在A点的速度方向与轴正方向夹角为，斜向右下。 （3）竖直方向 解得 （4）设粒子从A到感光胶片时的水平位移为d，则 所以感光胶片上曝光点的横坐标 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 —— 第二章 静电场的应用（适中版02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）下列关于电容器和电容的说法中，正确的是（　　） A．根据可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，跟两板间的电压成反比 B．电容器的电容国际单位是安培 C．将电容器两极板和电源的两极相连，使极板分别带上等量的异种电荷，这个过程叫做电容器的放电 D．电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与加在两板上的电压无关 2．（本题4分）一平行板电容器带电荷量为Q时，两极板间电压为U，板间场强大小为E。若它所带电荷量变为，其他条件不变，下列说法正确的是（　　） A．两极板间电压不变 B．它的电容不变 C．板间场强大小不变 D．它的电容变为原来的2倍 3．（本题4分）如图所示，高高的建筑物顶端都设置有避雷针，避雷针通过导线和大地相连，而且避雷针的末端都比较尖锐，这样做的目的是（　　） A．防止电压过高时发生放电现象 B．更容易使避雷针和云层之间发生放电现象 C．防止与大地相连的导线中电流过大 D．使避雷针发生静电屏蔽现象从而保护建筑物 4．（本题4分）下列各图中，验电器原不带电，玻璃棒带正电，关于验电器下方金属箔片可能的带电情况，下列说法正确的是（　　） A．甲中带负电 B．乙中带正电 C．乙中不带电 D．丙中带负电 5．（本题4分）如图，带有等量异种电荷的平行板电容器与静电计相连，电容器上极板带正电，静电计金属外壳和电容器下极板均接地，两板间P点处固定一负电荷。下列说法正确的是（　　） A．静电计的指针张角变大，则表明电容器的带电量增大 B．将电容器上极板向下平移至虚线位置，静电计的指针张角变大 C．将电容器上极板向下平移至虚线位置，P处电荷的电势能不变 D．在两极板间插入云母片的过程中，P处电荷的电势能减小 6．（本题4分）如图1所示为示波管的结构图，若偏转电极和之间没有加电压，电子束从电子枪射出后沿直线运动，在荧光屏中心产生一个亮斑。现在偏转电极加上如图2所示的电压，在偏转电极加上不同的电压，则在荧光屏上看到的波形对应正确的是（     ） A． B． C． D． 7．（本题4分）如图甲所示，电子原静止在两平行金属板A、B间的a点，t=0时刻开始A、B板间的电势差按如图乙所示规律变化，则下列说法中正确的是（　　） A．t1时刻电子的位移最大 B．t2时刻电子的动能最大 C．电子可能在极板间做往复运动 D．电子能从小孔P飞出，且飞出的动能不大于eU0 二、多选题 8．（本题6分）如图，原来不带电的金属球壳内壁接地，将一带正电的小球放入其中，但不与球壳接触，则（　　）    A．球壳内壁带负电 B．球壳外壁带负电 C．球壳外壁带正电 D．若将接地线去掉再移去带正电的小球，球壳外壁带负电 9．（本题6分）某实验小组为探究新材料的热膨胀特性，设计了如图所示的装置，平行板电容器的上极板固定，下极板通过该材料支撑，可随其尺寸变化上下移动。电容器与输出电压恒定的电源连接，并接入电流传感器。若材料温度升高，电流传感器检测到如图所示的电流方向，则（　　） A．电容器处于放电过程 B．两极板间的电压增大 C．电容器的电容增大 D．两极板间的距离减小 10．（本题6分）如图甲所示，在与竖直平面平行的匀强电场中，有一质量为m、带电量为+q的小球（可视为质点）。小球在长为l的绝缘轻绳牵引下，绕其悬点O在竖直面内沿逆时针方向做完整的圆周运动。直径AC竖直，直径BD水平。从A点开始，小球的电势能与转过的角度θ的关系如图乙所示，已知重力加速度g，则（　　） A．该电场的电场强度大小为 B．CA两点的电势差 C．轻绳在D、B两点拉力大小的差值为 D．轻绳在D、B两点拉力大小的差值为3mg 三、实验题 11．（本题6分）实验小组为加深对电容器的理解进行了如下实验。 (1)图甲所示的电容器充电后与电源断开，电容器的______（选填“电荷量”或“电压”）将不变。当把左极板稍微向左移动时，可以发现，静电计指针偏角将______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 (2)用如图乙所示的电路观察电容器的充放电现象，实验器材有电源E、电容器C、理想电压表、电流传感器、计算机、定值电阻R、单刀双掷开关、开关、导线若干。 ①闭合开关，将接1，电压表示数增大，最后稳定在12.6V。关于此过程的说法正确的是______。（填选项前的字母） A、电容器在放电 B、电容器的电容增大 C、通过定值电阻R的电流先增大后逐渐减小为零 ②再将接2，此时通过定值电阻R的电流方向为______（选填“a→b”或“b→a”）。通过传感器将电流信息传入计算机，画出电流随时间变化的I－t图像，如图丙所示，t＝2s时，I＝1.20mA，图中M（阴影部分）、N区域面积比为8：7，可求出R＝______kΩ（结果保留两位有效数字）。 12．（本题9分）某校学习小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下： 待测电容器；电流传感器（内阻不计）；电压表；干电池（1.5V，内阻忽略不计）；定值电阻；单刀双掷开关；导线若干； 实验过程如下：①按图甲所示的电路图正确连接电路；②将开关S与“1”端连接，电源向电容器充电；③将开关S掷向“2”端，测得电流随时间变化的图线如图丙中的实线所示。请回答下列问题： (1)充电完成时，电压表示数如图乙所示，则其大小为______V。 (2)在电容器充电与放电过程中，通过电流传感器的电流方向______（选填“相同”或“相反”）。 (3)开关与“2”端相连，电压表示数将______（填“逐渐变大”、“逐渐变小”或“不变”）。 (4)电容器的电容______F（保留2位有效数字） (5)若将定值电阻换为，重复③。则电流随时间变化的图线应该是图丁中的曲线______（选填“”或“”）。 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，一粒子质量为m，带电量为＋q，以初速度v与水平方向成θ＝37°角射入匀强电场区域，重力加速度为g。sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求： (1)若粒子恰好做匀速直线运动，匀强电场的场强大小和方向； (2)若粒子做直线运动，匀强电场最小的场强大小，并说明方向。 14．（本题13分）如图所示的电路，电压为U的直流电源与定值电阻、滑动变阻器以及水平放置的平行板电容器构成回路，定值电阻阻值大小为，平行板间距为d。当调节滑动变阻器时，质量为m的带电小球在板间恰好能做匀速直线运动。不计空气阻力，重力加速度大小为g。求： （1）小球的带电量大小； （2）调节滑动变阻器，求小球在板间运动时加速度大小。 15．（本题16分）如图所示，竖直放置的平行板电容器两板间电势差为，xOy平面坐标系第象限内分布着沿y轴正方向的匀强电场，一个带负电的粒子从电容器左板处由静止开始加速，穿过右板后垂直于y轴从P点处射入电场，并从x轴上的A点处射出。已知P点的纵坐标为1m，A点的横坐标为2m，带电粒子的电荷量与质量的比值，不考虑带电粒子所受的重力。 (1)求带电粒子从平行板电容器射出时的速度大小； (2)粒子打在A点的速度； (3)求匀强电场的场强E； (4)若在过y轴上的B点处放一张感光胶片，感光胶片与x轴平行，B点的纵坐标为－1m。带电粒子打到感光胶片上会使胶片曝光。求感光胶片上曝光点的横坐标。 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 $