高中物理单元测试——第二章静电场的应用（较易版02）

高中物理单元测试 —— 第二章 静电场的应用（较易版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）电容器是一种重要的电学元件。两个彼此绝缘又相距很近的导体，就构成一个简单的电容器，它能储存电荷。电容器储存电荷的特性可以用电容C来表征。某电容器在充电过程中，其电容C与电容器两极间电压U之间的关系，下列图像中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】电容C是电容的基本属性，不会随着电压U而变化，D选项的图线符合题意。 故选D。 2．（本题4分）以下措施，可以增大平行板电容器电容的是（　　） A．增大两板带电量 B．增大两板间电压 C．增大两板间的距离 D．增大两板正对面积 【答案】D 【详解】平行板电容器电容与电荷量和板间电压无关，根据可知，要增大电容，可减小两板间的距离或增大两板正对面积，或在两板间插入电介质。 故选D。 3．（本题4分）对于下列几幅图所涉及物理现象或原理的说法正确的是（　　） A．甲图中在高压电线旁边与大地相连的两条导线起尖端放电的作用 B．乙图中燃气灶中的点火器应用了摩擦起电的原理 C．丙图中采用金属丝的织物制成工作服的原理是静电吸附 D．丁图中武当山主峰上有一座金殿，常出现雷火炼殿的奇观，因为金殿顶部除海马等屋脊上的装饰外，很少有带尖的结构，不易放电 【答案】D 【详解】A．甲图中在高压电线旁边与大地相连的两条导线起静电屏蔽的作用。故A错误； B．乙图中燃气灶中的点火器应用了尖端放电的原理。故B错误； C．丙图中采用金属丝的织物制成工作服的原理是静电屏蔽。故C错误； D．丁图中武当山主峰上有一座金殿，常出现雷火炼殿的奇观，因为金殿顶部除海马等屋脊上的装饰外，很少有带尖的结构，不易产生尖端放电。故D正确。 故选D。 4．（本题4分）某科学博物馆有一个令人印象深刻的实验演示：将人安置在一个巨大的金属笼内，即使外加于金属笼的高电压产生巨大火花，金属笼内的人依然毫发无伤。依据前述实验结果，若将一导体球壳置于电场中，则下列电场线分布示意图，何者正确？（各选项中实线代表不偏折的电场线，虚线代表垂直射入或穿出导体球壳表面的电场线）（　　） A．    ` B． C． D． 【答案】D 【详解】导体球壳放置在电场中，导体球壳处于静电平衡状态，内部电场强度为0，即没有电场线，导体球壳是等势体，根据电场线方向与等势线方向垂直，可知导体球壳表面的电场线垂直导体球壳表面。 故选D。 5．（本题4分）如图所示是使用静电计探究平行板电容器电容与哪些因素有关的实验装置。充电后的平行板电容器A板带正电且安装在绝缘支架上，用导线将A板与静电计的金属小球相连，将带负电的B板与静电计的金属外壳同时接地，要使静电计的指针张角变小，可采用的方法是（　　） A．增大A板与B板之间的水平距离 B．将玻璃板插入A板与B板之间 C．A板位置不动，将B板稍微竖直向上平移 D．B板位置不动，将A板稍微竖直向上平移 【答案】B 【详解】A．由题意可知，极板所带的电荷量保持不变，根据电容器的决定式，可知增大A板与B板之间的水平距离，d变大，则C变小，根据公式可知，电势差变大，所以张角变大，故A错误； B．同上述分析可知，将玻璃板插入极板间，则C变大，根据公式可知，电势差减小，则张角减小，故B正确； C．同上述分析，当B板向上平移时，S减小，则C变小，因此电势差增大，张角增大，故C错误； D．同上述分析，当A板向上平移时，S减小，则C变小，因此电势差增大，张角增大，故D错误。 故选B。 6．（本题4分）如图1为示波管的原理图，如果在电极之间所加的电压按图2所示的规律变化，在电极之间所加的电压按图3所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】因为在电极之间所加的电压保持不变，可知在方向上的偏转位移保持不变，在方向上电压按正弦规律变化，即方向上偏转位移在正负最大值之间变化。 故选C。 7．（本题4分）如图所示为匀强电场的电场强度E随时间t变化的图像。当t=0时，在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子，设带电粒子只受电场力的作用，下列说法中正确的是（　　） A．带电粒子将始终向同一个方向运动 B．带电粒子在第1s末的速度等于第2s末的速度 C．2s末带电粒子的速度为零 D．0～3s内，电场力做的总功为零 【答案】D 【详解】A．由题意可知，粒子在第1s内的加速度大小为 在第2s内的加速度大小为 故粒子在第1s内以做匀加速直线运动，第2s内以做匀减速直线运动，历时0.5s速度减小为零，然后反向做匀加速直线运动，依此定性画出粒子的图像，如图所示 故粒子做往复运动，并未始终向同一个方向运动，A错误； B．由图像可知，粒子在第1s末的速度与第2s末的速度大小相等，方向相反，B错误； C．2s末粒子的速度不为零，C错误； D．0～3s过程，粒子的初末速度均为零，据动能定理可知，电场力做的总功为零，D正确。 故选D。 二、多选题 8．（本题6分）一空心金属球壳内球心右侧放一带正电点电荷，于是在球内外形成如图所示电场，其中a在球心，b在球壳内壁，c在球壳内，d在球外，若以无穷远电势为0，下列说法正确的是（　　） A．球壳内壁没有净电荷 B．c点电场强度小于a点电场强度 C．球壳接地后c点电势会增大 D．a、b两点电势差小于a、d两点的电势差 【答案】BD 【详解】A．根据静电感应原理,球壳内壁有负电荷，A错误； B．空心球壳达到静电平衡，c点电场强度为零，故c点电场强度小于a点电场强度，B正确； C．球壳接地后c点电势为零，即电势减小，C错误； D．由图可知，b点的电势高于d点的电势，即，由电势差的定义式有，，故，D正确。 故选BD。 9．（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。 10．（本题6分）如图所示，长轻质绝缘细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右且足够大的匀强电场中的点，绳与竖直方向的夹角，小球的质量，重力加速度，，。下列说法正确的是（     ） A．若将小球移至悬点正下方的最低点，然后由静止释放，小球能获得的最大速率为 B．若将小球移至悬点正下方的最低点，然后由静止释放，小球能获得的最大速率为 C．小球静止于点时，若将细绳剪断，0.4 s内小球的机械能增加量为 D．小球静止于点时，若将细绳剪断，0.4 s内小球的机械能增加量为 【答案】AC 【详解】AB．球在点静止，受力平衡，由平衡条件得 解得 从悬点正下方最低点释放小球后，最大速度出现在平衡位置点（合力为零，速度最大），对小球从最低点到点过程用动能定理 解得，故A正确，B错误； CD．剪断细绳后，小球机械能的增加量等于电场力做的功（重力做功不改变机械能）。 水平方向加速度 内水平位移 电场力做功（即机械能增加量），故C正确，D错误。 故选AC。 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） (1)如图甲所示为探究平行板电容器电容大小决定因素的实验。给电容器充电后与电源断开，即保持________（选填“电压”或“电荷量”）不变。若将B板下移，静电计指针偏角_______（选填“变小”“变大”或“不变”）；若将B板右移，静电计指针偏角________（选填“变小”“变大”或“不变”）。 (2)“探究电容器充放电”的实验装置示意图如图乙所示，已知灵敏电流计G的0刻度在表盘中央位置，经判断：当电流从左接线柱流入时指针左偏；电流从右接线柱流入时指针右偏。将开关S扳到a，让电源给电容器充电结束后，若向电容器中间插入一层有机玻璃板，则在插入过程中灵敏电流计指针_______偏；电容器充电结束后，将开关S扳到b放电的过程中，灵敏电流计指针会_______偏。（均选填“左”或“右”） (3)若将灵敏电流计换成电流传感器，先将开关接a，待电容器充电后将开关扳到b，利用传感器记录电容器放电过程，得到该电容器放电过程的图像如图丙所示。已知电源电压保持为3V，则电容器的电容________F（结果保留两位有效数字）。 【答案】(1) 电荷量 变大 变小 (2) 右 左 (3) 【详解】（1）[1]给电容器充电后与电源断开，即保持电荷量不变； [2]若将B板下移，则极板正对面积减小，根据可知，电容减小，根据可知，两极板间的电势差增大，则静电计指针偏角变大； [3]若将B板右移，板间距离减小，根据可知，电容增大，根据可知，两极板间的电势差减小，则静电计指针偏角变小。 （2）[1]电源给电容器充电结束后，电容器两极板电势差等于电源电压，若向电容器中间插入一层有机玻璃板，根据可知，电容增大，而不变，则电容器所带电荷量增大，电容器充电，电流从右接线柱流入灵敏电流计，则指针右偏； [2]电容器充电结束后，将开关S扳到b放电的过程中，电流从左接线柱流入灵敏电流计，则指针左偏； （3）根据可知，图像与时间轴围成的面积表示电荷量，由图可知，图像与时间轴围成的面积约有17个小方格，则有 电容器的电容为 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，两带电金属板间的电场可视为匀强电场，金属板外无电场，两极板间的距离为d，上极板正中央有一小孔，一质量为m、带电荷量为＋q的小球从小孔正上方高h处静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零，空气阻力不计，重力加速度为g。求： (1)小球到达小孔处的速度v的大小 (2)两极板间的电场强度E。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据动能定理 解得 （2）根据动能定理 解得 14．（本题13分）如图所示，一带电荷量为、质量为的小物块处于一倾角为的足够长的光滑绝缘斜面上，当整个装置处于一水平向左的匀强电场中时，小物块恰好处于静止状态。重力加速度为，， 则 (1)求电场强度的大小； (2)若将小物块沿斜面下移距离为，小物块电势能如何改变，改变了多少？ 【答案】(1) (2)增加， 【详解】（1）小物块受力分析，如图 由受力平衡得 解得 （2）电场力做功 电势能增加量为 15．（本题16分）如图甲所示，真空中竖直放置中心带有小孔O、的平行金属板A、B，板间电压为U，电场方向水平向右。C、D是水平放置的平行金属板，，板长和板间距均为L，连线的延长线与金属板C、D距离相等。从O点由静止释放质量为m、电量为的带电粒子不计粒子的重力。求： (1)粒子刚进入偏转电场时速度大小； (2)粒子射出偏转电场时偏转角的正切值； (3)如图乙，取走金属板A、B，在C、D左边界处放置一线状粒子源、可向两极板间持续不断水平向右发射速度为、质量为m、电荷量为的粒子，形成均匀分布的粒子流。在距离金属板右侧L处竖直放置一长度为L的荧光屏，其上端与金属板下极板处于同一水平线上。不计粒子间相互作用，求能打到荧光屏上的粒子数占粒子源发射粒子总数的百分比。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）粒子在加速电场中，根据动能定理，有 解得 （2）在偏转电场中，粒子水平方向做匀速直线运动，有 粒子在偏转电场中的加速度为 粒子在竖直方向上的末速度为 则粒子射出偏转电场时偏转角的正切值为 联立解得 （3）由第（2）问可知，粒子射出偏转电场时的偏转量为 则离板进入的粒子刚好从板下边缘出射，沿出射速度做匀速直线运动打至荧光屏上，此时水平方向的位移为，则从出射打至荧光屏上的时间为 竖直方向的速度为 离荧光屏上边缘的距离 联立解得 由于粒子从粒子源均匀分布射出后运动一样，因此离板处的粒子刚好打到荧光屏的上边缘，故打到荧光屏上的粒子数占粒子源发射粒子总数的百分比 解得 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（较易版02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）电容器是一种重要的电学元件。两个彼此绝缘又相距很近的导体，就构成一个简单的电容器，它能储存电荷。电容器储存电荷的特性可以用电容C来表征。某电容器在充电过程中，其电容C与电容器两极间电压U之间的关系，下列图像中正确的是（　　） A． B． C． D． 2．（本题4分）以下措施，可以增大平行板电容器电容的是（　　） A．增大两板带电量 B．增大两板间电压 C．增大两板间的距离 D．增大两板正对面积 3．（本题4分）对于下列几幅图所涉及物理现象或原理的说法正确的是（　　） A．甲图中在高压电线旁边与大地相连的两条导线起尖端放电的作用 B．乙图中燃气灶中的点火器应用了摩擦起电的原理 C．丙图中采用金属丝的织物制成工作服的原理是静电吸附 D．丁图中武当山主峰上有一座金殿，常出现雷火炼殿的奇观，因为金殿顶部除海马等屋脊上的装饰外，很少有带尖的结构，不易放电 4．（本题4分）某科学博物馆有一个令人印象深刻的实验演示：将人安置在一个巨大的金属笼内，即使外加于金属笼的高电压产生巨大火花，金属笼内的人依然毫发无伤。依据前述实验结果，若将一导体球壳置于电场中，则下列电场线分布示意图，何者正确？（各选项中实线代表不偏折的电场线，虚线代表垂直射入或穿出导体球壳表面的电场线）（　　） A．    ` B． C． D． 5．（本题4分）如图所示是使用静电计探究平行板电容器电容与哪些因素有关的实验装置。充电后的平行板电容器A板带正电且安装在绝缘支架上，用导线将A板与静电计的金属小球相连，将带负电的B板与静电计的金属外壳同时接地，要使静电计的指针张角变小，可采用的方法是（　　） A．增大A板与B板之间的水平距离 B．将玻璃板插入A板与B板之间 C．A板位置不动，将B板稍微竖直向上平移 D．B板位置不动，将A板稍微竖直向上平移 6．（本题4分）如图1为示波管的原理图，如果在电极之间所加的电压按图2所示的规律变化，在电极之间所加的电压按图3所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是（　　） A． B． C． D． 7．（本题4分）如图所示为匀强电场的电场强度E随时间t变化的图像。当t=0时，在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子，设带电粒子只受电场力的作用，下列说法中正确的是（　　） A．带电粒子将始终向同一个方向运动 B．带电粒子在第1s末的速度等于第2s末的速度 C．2s末带电粒子的速度为零 D．0～3s内，电场力做的总功为零 二、多选题 8．（本题6分）一空心金属球壳内球心右侧放一带正电点电荷，于是在球内外形成如图所示电场，其中a在球心，b在球壳内壁，c在球壳内，d在球外，若以无穷远电势为0，下列说法正确的是（　　） A．球壳内壁没有净电荷 B．c点电场强度小于a点电场强度 C．球壳接地后c点电势会增大 D．a、b两点电势差小于a、d两点的电势差 9．（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 10．（本题6分）如图所示，长轻质绝缘细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右且足够大的匀强电场中的点，绳与竖直方向的夹角，小球的质量，重力加速度，，。下列说法正确的是（     ） A．若将小球移至悬点正下方的最低点，然后由静止释放，小球能获得的最大速率为 B．若将小球移至悬点正下方的最低点，然后由静止释放，小球能获得的最大速率为 C．小球静止于点时，若将细绳剪断，0.4 s内小球的机械能增加量为 D．小球静止于点时，若将细绳剪断，0.4 s内小球的机械能增加量为 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） (1)如图甲所示为探究平行板电容器电容大小决定因素的实验。给电容器充电后与电源断开，即保持________（选填“电压”或“电荷量”）不变。若将B板下移，静电计指针偏角_______（选填“变小”“变大”或“不变”）；若将B板右移，静电计指针偏角________（选填“变小”“变大”或“不变”）。 (2)“探究电容器充放电”的实验装置示意图如图乙所示，已知灵敏电流计G的0刻度在表盘中央位置，经判断：当电流从左接线柱流入时指针左偏；电流从右接线柱流入时指针右偏。将开关S扳到a，让电源给电容器充电结束后，若向电容器中间插入一层有机玻璃板，则在插入过程中灵敏电流计指针_______偏；电容器充电结束后，将开关S扳到b放电的过程中，灵敏电流计指针会_______偏。（均选填“左”或“右”） (3)若将灵敏电流计换成电流传感器，先将开关接a，待电容器充电后将开关扳到b，利用传感器记录电容器放电过程，得到该电容器放电过程的图像如图丙所示。已知电源电压保持为3V，则电容器的电容________F（结果保留两位有效数字）。 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，两带电金属板间的电场可视为匀强电场，金属板外无电场，两极板间的距离为d，上极板正中央有一小孔，一质量为m、带电荷量为＋q的小球从小孔正上方高h处静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零，空气阻力不计，重力加速度为g。求： (1)小球到达小孔处的速度v的大小 (2)两极板间的电场强度E。 14．（本题13分）如图所示，一带电荷量为、质量为的小物块处于一倾角为的足够长的光滑绝缘斜面上，当整个装置处于一水平向左的匀强电场中时，小物块恰好处于静止状态。重力加速度为，， 则 (1)求电场强度的大小； (2)若将小物块沿斜面下移距离为，小物块电势能如何改变，改变了多少？ 15．（本题16分）如图甲所示，真空中竖直放置中心带有小孔O、的平行金属板A、B，板间电压为U，电场方向水平向右。C、D是水平放置的平行金属板，，板长和板间距均为L，连线的延长线与金属板C、D距离相等。从O点由静止释放质量为m、电量为的带电粒子不计粒子的重力。求： (1)粒子刚进入偏转电场时速度大小； (2)粒子射出偏转电场时偏转角的正切值； (3)如图乙，取走金属板A、B，在C、D左边界处放置一线状粒子源、可向两极板间持续不断水平向右发射速度为、质量为m、电荷量为的粒子，形成均匀分布的粒子流。在距离金属板右侧L处竖直放置一长度为L的荧光屏，其上端与金属板下极板处于同一水平线上。不计粒子间相互作用，求能打到荧光屏上的粒子数占粒子源发射粒子总数的百分比。 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 $