高中物理单元测试——第二章静电场的应用（较易版01）

高中物理单元测试 —— 第二章 静电场的应用（较易版01）（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）如图是种电容式键盘，每个键下面还有一块可上下移动的小金属片。与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块固定的小金属片。这样两块金属片就组成个小平行板电容器。当键被按下时，引起电容改变的因素是（　　） A．两块金属片间的电压 B．两块金属片上的电量 C．两块金属片间的距离 D．两块金属片的正对面积 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）河南省科技馆内，法拉第笼罩住一群体验者。当强烈的闪电击中法拉第笼时，笼内的人却安然无恙。下列说法正确的是（　　） A．笼子内任意点的电势都为零 B．笼子内任意两点的电势差都为零 C．笼子上的感应电荷在笼内任意点激发的电场强度都为零 D．笼子上的感应电荷在笼外任意点激发的电场强度都为零 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）如图甲所示，某示波器在、不加偏转电压时光斑位于屏幕中心，现给其加如图乙所示的偏转电压，则看到光屏上的图形是（　　） A． B． C． D． 7．（本题4分）如图甲所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图乙所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处。若在t0 时刻由静止释放该粒子，已知粒子在板间运动的时间大于，关于该粒子的运动正确的是（　 　） A．一开始向左运动，最后打到A板上 B．一开始向右运动，最后打到A板上 C．一开始向左运动，最后打到B板上 D．一开始向右运动，最后打到B板上 二、多选题 8．（本题6分）如图所示，一个不带电的导体P正在向带正电的小球Q缓慢靠近，但不接触，也没有发生放电现象，C、B是导体P左、右两端内的点，则下列说法正确的是（    ） A．导体P右端感应后带正电荷 B．导体P内的场强越来越大 C．静电平衡时，导体中B、C两点的电场强度都为零 D．静电平衡时，导体P内部有的点电场强度为零、有的点电场强度不为零 9．（本题6分）蜡烛火焰是一种含有电子、正离子、中性粒子的气体状物质。如图所示，将一根蜡烛放在平行板电容器中间，当电容器两极与电压恒定的直流电源相连后，发现蜡烛火焰在摆动。现将两板间的距离减小，则下列说法正确的是（　　） A．电容器两极板的电容变大 B．极板间的电场使电子向右运动，正离子向左运动，形成电风，使火焰摆动 C．两板间的距离减小的过程中，火焰向中间集中，摆动的幅度变大 D．两板间的距离减小的过程中，火焰将会分叉，甚至火焰会熄灭 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）某同学用电流传感器观察电容器的放电过程。甲图为该实验电路图，其中电源电压恒为6 V。该同学先将开关接1为电容器充电，待电容器充满电再将开关接2，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I－t图像如图乙。 (1)下列说法正确的是 。 A．电容器充电的过程中，负电荷由电源的正极移动到电容器的正极板 B．电容器充电的过程中，电路中的电流不断增大 C．电容器放电的过程中，电容器两极板间的电场强度不断变小 D．电容器放电的过程中，电路中电流不断增大 (2)根据以上数据估算，电容器在整个放电过程中释放的电荷量为_________C．（结果保留三位有效数字） (3)该同学用相同实验装置测得另一电容器放电过程中释放的电荷量Q＝6.6×10－3 C，该电容器的电容为________ F。（结果保留两位有效数字） (4)如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，充电时i－t图线与横轴所围成的面积将________（填“增大”“不变”或“减小”）；充电时间将________（填“变长”“不变”或“变短”）。 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，与光滑绝缘地面垂直的分界面将空间分成左右两个区域，右侧足够大区域有水平向左的有界匀强电场，电场强度大小。一电荷量、质量带正电的物块以初速度从边界点进入电场，物块可视为质点，不计一切阻力。求： (1)物块从边界点向右运动的最大位移； (2)物块从点开始运动到再次回到点的时间。 14．（本题13分）图中是某匀强电场的等势面示意图，A、B两点相距，，一带电荷量为的微粒沿AB匀速运动（，），求： （1）电场强度大小和方向； （2）微粒的质量。（g取）    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 $ 高中物理单元测试 —— 第二章 静电场的应用（较易版01）（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）如图是种电容式键盘，每个键下面还有一块可上下移动的小金属片。与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块固定的小金属片。这样两块金属片就组成个小平行板电容器。当键被按下时，引起电容改变的因素是（　　） A．两块金属片间的电压 B．两块金属片上的电量 C．两块金属片间的距离 D．两块金属片的正对面积 【答案】C 【详解】平行板电容器电容的决定式 当键被按下时，其下方金属片与另一块固定的小金属片之间距离减小，电容C增大，平行板电容器的电容取决于组成电容器的材料性质以及内部结构，与电容器是否带电无关，故ABD错误，C正确。 故选C。 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）河南省科技馆内，法拉第笼罩住一群体验者。当强烈的闪电击中法拉第笼时，笼内的人却安然无恙。下列说法正确的是（　　） A．笼子内任意点的电势都为零 B．笼子内任意两点的电势差都为零 C．笼子上的感应电荷在笼内任意点激发的电场强度都为零 D．笼子上的感应电荷在笼外任意点激发的电场强度都为零 【答案】B 【详解】AB．因达到静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零，所以笼内部任意两点间的电势差为零，电势与零势面选取有关，笼子内任意点的电势不一定为零，故A错误，B正确； CD．达到静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零，即感应电荷的附加电场与引起感应的电荷的外电场在导体内部的合场强为零，所以笼子上感应电荷在笼内产生的电场强度不为零，但是在笼外任意点激发的电场强度不为零，故CD错误。 故选B。 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）如图甲所示，某示波器在、不加偏转电压时光斑位于屏幕中心，现给其加如图乙所示的偏转电压，则看到光屏上的图形是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】方向加逐渐增大的电压，则电子向方向偏转。方向加恒定电压，则电子向方向偏转，且偏转的距离相同。 故选D。 7．（本题4分）如图甲所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图乙所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处。若在t0 时刻由静止释放该粒子，已知粒子在板间运动的时间大于，关于该粒子的运动正确的是（　 　） A．一开始向左运动，最后打到A板上 B．一开始向右运动，最后打到A板上 C．一开始向左运动，最后打到B板上 D．一开始向右运动，最后打到B板上 【答案】B 【详解】若在 时刻由静止释放该粒子，开始时A板电势高，则带电粒子先加速向B板运动，再减速运动至零，然后再反方向向左加速运动、再减速运动至零，如此反复运动，每次向右运动的距离小于向左运动的距离，最终打在A板上。 故选B。 二、多选题 8．（本题6分）如图所示，一个不带电的导体P正在向带正电的小球Q缓慢靠近，但不接触，也没有发生放电现象，C、B是导体P左、右两端内的点，则下列说法正确的是（    ） A．导体P右端感应后带正电荷 B．导体P内的场强越来越大 C．静电平衡时，导体中B、C两点的电场强度都为零 D．静电平衡时，导体P内部有的点电场强度为零、有的点电场强度不为零 【答案】AC 【详解】A．小球带正电，导体靠近时，左端感应出负电荷，右端感应出正电荷，故A正确； B．静电平衡后导体内部场强为零，不随距离变化而变化，故B错误； C．静电平衡时，导体内部（包括、两点）的电场强度处处为零，故C正确； D．静电平衡时导体内部场强处处为零，不存在有的点为零有的点不为零的情况，故D错误。 故选AC。 9．（本题6分）蜡烛火焰是一种含有电子、正离子、中性粒子的气体状物质。如图所示，将一根蜡烛放在平行板电容器中间，当电容器两极与电压恒定的直流电源相连后，发现蜡烛火焰在摆动。现将两板间的距离减小，则下列说法正确的是（　　） A．电容器两极板的电容变大 B．极板间的电场使电子向右运动，正离子向左运动，形成电风，使火焰摆动 C．两板间的距离减小的过程中，火焰向中间集中，摆动的幅度变大 D．两板间的距离减小的过程中，火焰将会分叉，甚至火焰会熄灭 【答案】ABD 【详解】A．两板间的距离变小，由可知电容变大，A项正确； B．通电后，极板间有水平向左的电场，电子和正离子分别向右和向左运动的过程中形成电风，使火焰摆动，B项正确； CD．两板间的距离减小，由可知电场强度增大，电子和正离子受到的电场力增大，电风更大，因此火焰会分叉，甚至会熄灭，故C项错误，D项正确。 故选ABD。 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）某同学用电流传感器观察电容器的放电过程。甲图为该实验电路图，其中电源电压恒为6 V。该同学先将开关接1为电容器充电，待电容器充满电再将开关接2，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I－t图像如图乙。 (1)下列说法正确的是 。 A．电容器充电的过程中，负电荷由电源的正极移动到电容器的正极板 B．电容器充电的过程中，电路中的电流不断增大 C．电容器放电的过程中，电容器两极板间的电场强度不断变小 D．电容器放电的过程中，电路中电流不断增大 (2)根据以上数据估算，电容器在整个放电过程中释放的电荷量为_________C．（结果保留三位有效数字） (3)该同学用相同实验装置测得另一电容器放电过程中释放的电荷量Q＝6.6×10－3 C，该电容器的电容为________ F。（结果保留两位有效数字） (4)如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，充电时i－t图线与横轴所围成的面积将________（填“增大”“不变”或“减小”）；充电时间将________（填“变长”“不变”或“变短”）。 【答案】(1)C (2) (3) (4) 不变 变短 【详解】（1）A．电容器充电的过程中，正电荷由电源的正极移动到电容器的正极板，选项A错误； B．电容器充电的过程中，电路中的电流不断减小，选项B错误； C．电容器放电的过程中，电容器两极板带电量逐渐减小，两极板电势差逐渐减小，则极板间的电场强度不断变小，选项C正确； D．电容器放电的过程中，随极板带电量减小，则电路中电流不断减小，选项D错误。 故选C。 （2）I-t图像与坐标轴围成的面积等于电容器的带电量，由图可知电容器在整个放电过程中释放的电荷量为 （3）电容器的电容为 （4）[1][2]i－t图线与横轴所围成的面积等于电容器的带电量，因电容器电量不变，如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，充电时i－t图线与横轴所围成的面积将不变； 充电时平均电流变大，则充电时间将变短。 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，与光滑绝缘地面垂直的分界面将空间分成左右两个区域，右侧足够大区域有水平向左的有界匀强电场，电场强度大小。一电荷量、质量带正电的物块以初速度从边界点进入电场，物块可视为质点，不计一切阻力。求： (1)物块从边界点向右运动的最大位移； (2)物块从点开始运动到再次回到点的时间。 【答案】(1)m (2) 【详解】（1）对物块根据动能定理，有 代入数据解得 （2）物块在电场中运动时，根据牛顿第二定律，有 物块从边界M点向右运动到最大位移所用的时间为 物块从M点开始运动到再次回到M点的时间 14．（本题13分）图中是某匀强电场的等势面示意图，A、B两点相距，，一带电荷量为的微粒沿AB匀速运动（，），求： （1）电场强度大小和方向； （2）微粒的质量。（g取）    【答案】（1），电场强度的方向竖直向下；（2） 【详解】（1）电场强度大小为 沿电场线方向电势降低，可知电场强度的方向为竖直向下。 （2）微粒沿AB匀速运动，有 解得微粒的质量为 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 $