高中物理单元测试——第2章电势能与电势差（较易版01）

高中物理单元测试 —— 第2章 电势能与电势差（较易版01）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）下列物理量单位为伏特的是（　　） A．电势 B．电势能 C．电流 D．电场强度 【答案】A 【详解】A. 电势的定义式为，单位为焦耳每库仑（），即伏特（），故A正确； B. 电势能属于能量类物理量，单位为焦耳（），不是伏特（），故B错误； C. 电流的单位为安培（），不是伏特（），故C错误； D. 电场强度的定义式为，单位为牛每库仑，也可由推导得单位为伏特每米（），不是伏特（），故D错误。 故选A。 2．（本题4分）如图所示为一空腔导体周围的电场线分布图，电场方向如图中箭头所示，M、N、P、Q是以O为圆心的一个圆周上的四点，其中M、N在一条直电场线上，P、Q在一条曲电场线上，则有（　　） A．M点的电场强度比N点的电场强度大 B．P点的电势比Q点的电势低 C．负电荷在P点的电势能小于其在Q点的电势能 D．M、O间的电势差等于O、N间的电势差 【答案】C 【详解】A.用电场线的疏密程度表示电场的强弱，所以N点的场强比M点的场强大，故A错误； B.沿着电场线的方向电势越来越低，所以Q点的电势比P点的电势低，故B错误； B.负电荷由P点运动到Q点，电场力做负功，电势能增加，所以负电荷在P点时的电势能小于在Q点时的电势能，故C正确； D.根据电场分布可以知道，MO间的平均电场强度比ON之间的平均电场强度小，故由公式 可知，MO间的电势差小于ON间的电势差，故D错误。 故选C。 3．（本题4分）在电场中将电荷量为的正电荷从点移到点，电场力做负功，把该电荷由点移到点，电场力做正功为，则为（     ） A．100V B． C．200V D．300V 【答案】D 【详解】正电荷从A移到M时电场力做负功 ，代入得 可得 正电荷从A移到N时电场力做正功，代入得 可得 电势差。 故选D。 4．（本题4分）某电场如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势面，电场中、两点的电场强度大小分别为和，电势分别为和，下列判断正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】A 【详解】等差等势面越密集的地方电场强度越大，点的等差等势面比点的更密集，因此 另沿着电场线的方向电势降低，因此有 故选A。 5．（本题4分）心脏除颤器通过一个充电的电容器对人的心脏放电，以恢复正常心跳。若电容为，放电的电量为，则放电前后电容器电压变化的大小为（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据电容的定义式，电容是电容器本身的属性，不随带电量、极板电压变化，因此电量变化量与电压变化量满足，变形可得电压变化量 代入已知量：， 计算得 故选B。 6．（本题4分）如图所示，a、b、c是匀强电场中的正三角形的三个顶点，各点电势，，。已知a、b、c三点所在平面与电场方向平行，则下列选项中电场强度方向表示可能正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】如图所示 因为是匀强电场，所以在a点与b点的连线中点电势必然是5V，该点与c点构成等势线。又沿电场线方向电势降低，电场线与等势线垂直。 故选C。 7．（本题4分）如图a所示，x轴上AB为某电场中的一条直电场线，x轴为位移正方向，A点在坐标原点O上，某带电粒子仅在电场力作用下从t＝0时刻开始经A点沿直线向B点运动，其速度的平方v2与位移x的数学关系图像如图b所示，下列说法中正确的是（　　） A．沿电场线方向场强减小 B．A点的电势低于B点的电势 C．t＝2s时粒子的速度为0 D．粒子在A点的电势能大于在B点的电势能 【答案】C 【详解】A．匀变速直线运动的位移速度公式为 速度的平方v2与位移x的是线性关系，所以粒子在电场中做匀减速直线运动，即加速度恒定，根据牛顿第二定律，粒子受到的电场力恒定，所以电场是匀强电场。A错误； B．由于粒电性无法确定，所以电场方向无法确定，电势高低就无法确定。B错误； C．由图像可知，初速度及加速度分别为 ， 根据速度公式得速度为零时，时间为 C正确； D．有图像可知，电场力做负功，电势能增加。粒子在A点的电势能小于在B点的电势能。D错误。 故选C。 二、多选题 8．（本题6分）如图甲所示，计算机键盘为电容式传感器，每个键下面由相互平行、间距为d的活动金属电极和固定金属电极组成，两金属电极间间隙有空气，两金属电极组成一个平行板电容器，如图乙所示。其内部电路如图丙所示，则下列说法正确的是（     ） A．按键向下的过程中，电容器的电容增大 B．按键向下的过程中，电容器的带电量减小 C．按键向上的过程中，图丙中电流方向从a流向b D．按键向上的过程中，电容器两极间的电场强度增大 【答案】AC 【详解】A．根据平行板电容器的电容决定式 按键向下的过程中，板间距离减小，其他条件不变，电容器的电容增大，故A正确； B．按键向下的过程中，电容C增大，而电容器两端电压U不变（始终与电源相连），根据电容的定义式 可知电容器的带电量增大，故B错误； C．按键向上的过程中，板间距离增大，由 可知电容减小，不变，根据，电容器的带电量减小，电容器处于放电状态，此时电流方向是从电容器流向电源，在图丙中电流方向从a流向b，故C正确； D．按键向上的过程中，板间距离增大，电容器两端电压不变，根据匀强电场电场强度与电压的关系 可知电容器两极间的电场强度减小，故D错误。 故选AC。 9．（本题6分）图中未标明方向的一簇虚线可能是电场线或等势线，实线为电子由a点运动到b点的轨迹。不计重力影响，下列说法正确的是（      ） A．若图中虚线为电场线，则电子在a点动能较大 B．若图中虚线为等势线，则电子在b点动能较小 C．不论图中虚线是电场线或等势线，a点的场强均大于b点的场强 D．不论图中虚线是电场线或等势线，a点的电势均高于b点的电势 【答案】AC 【详解】A．若图中虚线为电场线，电子由a点运动到b点的过程中，根据合力指向轨迹凹的一侧，可知电子受到的电场力方向与电子速度方向的夹角大于，电场力做负功，则电子的动能减小，所以电子在a点动能较大，故A正确； B．若图中虚线为等势线，根据电场线与等势线垂直，且合力指向轨迹凹的一侧，可知电子受到的电场力方向与电子速度方向的夹角小于，电场力做正功，则电子的动能增大，所以电子在b点动能较大，故B错误； C．不论图中虚线是电场线或等势线，根据电场线或等势线的疏密程度均可表示电场强度的强弱，由题图可知a点的场强均大于b点的场强，故C正确； D．若图中虚线是电场线，由前面分析可知，电子由a点运动到b点的过程中，电场力做负功，电子的电势能增加，则电子的电势降低，即a点的电势高于b点的电势；若图中虚线是等势线，由前面分析可知，电子由a点运动到b点的过程中，电场力做正功，电子的电势能减小，则电子的电势升高，即a点的电势低于b点的电势，故D错误。 故选AC。 10．（本题6分）一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能随位移x变化的关系如图所示，其中段是关于直线对称的曲线，段是直线，其中，则下列说法正确的是（　　） A．段的电场强度逐渐增大 B．处电势的关系为 C．粒子在段做匀变速运动，段做匀速直线运动 D．与两点间的电势差小于与两点间的电势差 【答案】BD 【详解】A．根据电势能与电势的关系 场强与电势的关系 得 由数学知识可知图像切线的斜率等于，段的斜率逐渐减小，电场强度逐渐减小，故A错误； B．根据电势能与电势的关系 粒子带负电，，则知电势能越大，粒子所在处的电势越低，所以有，故B正确； C．由图看出段图像切线的斜率不断增大，场强增大，粒子所受的电场力增大，做非匀变速运动。段斜率不变，场强不变，即电场强度大小和方向均不变，是匀强电场，粒子所受的电场力不变，做匀变速直线运动，故C错误； D．与两点间距与与两点间距相等，但是切线的斜率不一样，其中从x1到x2电场强度逐渐增大，到x2处电场强度最大，x2到x3电场强度不变，则由定性分析可知与两点间的电势差小于与两点间的电势差，故D正确。 故选BD。 三、实验题 11．（本题6分）下图是某实验小组为了定性探究平行板电容器的电容与其结构之间的关系装置图。充电后与电源断开的平行板电容器的A板与静电计相连，B板和静电计金属壳都接地，A板通过绝缘柄固定在铁架台上，人手通过绝缘柄控制B板的移动。请回答下列问题： (1)本实验采用的科学方法是______ A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法 (2)在该实验中，静电计的作用是______ A．测定该电容器的电荷量 B．测定该电容器两极的电势差 C．测定该电容器的电容 D．测定A、B两板之间的电场强度 (3)在实验中观察到的现象是______ A．甲图中的手水平向左移动时，静电计指针的张角变大 B．甲图中的手水平向左移动时，静电计指针的张角不变 C．乙图中的手竖直向上移动时，静电计指针的张角变小 D．丙图中的手不动，而向两板间插入陶瓷片时，静电计指针的张角变小 【答案】(1)C (2)B (3)AD 【详解】（1）本实验中要控制一些物理量不变，然后再得出电容器电容C的决定因素；故采用的是控制变量法。 故选C。 （2）该实验中，静电计的作用是测定电容器两极之间的电势差。 故选B。 （3）根据， AB．甲图中的手水平向左移动时，板间距离增大，根据可知电容器电容减小，电容器电荷量保持不变，根据可知电容器电压增大，所以静电计指针的张角变大，故A正确，B错误； C．乙图中的手竖直向上移动时，极板正对面积减小，电容器电容减小，电容器电荷量保持不变，则电容器电压增大，所以静电计指针的张角变大，故C错误； D．丙图中的手不动，而向两板间插入陶瓷片时，可知电容器电容增大，电容器电荷量保持不变，则电容器电压减小，所以静电计指针的张角变小，故D正确。 故选AD。 12．（本题9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 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，两平行金属板、间有一匀强电场， 、为电场中的两点，且，其连线的延长线与金属板成角。已知电子从点移到点的过程中电场力做功为，元电荷。求： (1) 、两点间的电势差、匀强电场的场强大小； (2)若选取 板的电势，点距 板，电子在点的电势能为多少？ 【答案】(1)300V， (2) 【详解】（1）电子从点移到点 匀强电场的场强大小 （2）根据几何关系，有 A、D两点间的电势差 由 因，解得 电子在点的电势能为。 14．（本题13分）如图，在电场强度为的匀强电场中有三个点，的长度为的长度为，其中沿着电场线方向，和电场线方向的夹角为。将电荷量为的正电荷从A点移动到B点，再从B点移到C点。求 (1)将电荷从A点移动到B点，静电力做了多少功； (2)若选取B点为电势零点，该电荷在C点的电势能为多少。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）将电荷从A点移动到B点，静电力做的功为 （2）若选取B点为电势零点，则该电荷在B点的电势能为 电荷从B点移到C点，静电力做的功为 根据 可得该电荷在C点的电势能 15．（本题16分）某种离子分析装置的简化原理如图所示，由离子源发出的离子经加速电场加速后进入静电分析器，静电分析器中有沿半径方向的电场，使离子沿通道中心线做匀速圆周运动，而后沿两平行板中线由点进入电压为的偏转电场，最后通过偏转电场打在荧光屏上。已知离子的电荷量为，质量为，静电分析器中心线处的电场强度大小为，半径为，平行板间距为，板长为，板右侧到荧光屏的距离也为，离子重力不计，两平行板间电场可视为匀强电场。 (1)求离子的电性和离子通过静电分析器的速度大小； (2)求离子打到荧光屏上的位置到中央位置的距离。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由静电分析器电场方向可知，离子带正电，由 解得初速度 （2）粒子在偏转电场中有，， 解得 离子离开匀强电场后，竖直方向位移为，有，， 解得 另解：离子射出偏转电场后做匀速直线运动，由速度反向延长过水平位移中点，则由相似三角形关系得 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2章 电势能与电势差（较易版01）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）下列物理量单位为伏特的是（　　） A．电势 B．电势能 C．电流 D．电场强度 2．（本题4分）如图所示为一空腔导体周围的电场线分布图，电场方向如图中箭头所示，M、N、P、Q是以O为圆心的一个圆周上的四点，其中M、N在一条直电场线上，P、Q在一条曲电场线上，则有（　　） A．M点的电场强度比N点的电场强度大 B．P点的电势比Q点的电势低 C．负电荷在P点的电势能小于其在Q点的电势能 D．M、O间的电势差等于O、N间的电势差 3．（本题4分）在电场中将电荷量为的正电荷从点移到点，电场力做负功，把该电荷由点移到点，电场力做正功为，则为（     ） A．100V B． C．200V D．300V 4．（本题4分）某电场如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势面，电场中、两点的电场强度大小分别为和，电势分别为和，下列判断正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 5．（本题4分）心脏除颤器通过一个充电的电容器对人的心脏放电，以恢复正常心跳。若电容为，放电的电量为，则放电前后电容器电压变化的大小为（    ） A． B． C． D． 6．（本题4分）如图所示，a、b、c是匀强电场中的正三角形的三个顶点，各点电势，，。已知a、b、c三点所在平面与电场方向平行，则下列选项中电场强度方向表示可能正确的是（    ） A． B． C． D． 7．（本题4分）如图a所示，x轴上AB为某电场中的一条直电场线，x轴为位移正方向，A点在坐标原点O上，某带电粒子仅在电场力作用下从t＝0时刻开始经A点沿直线向B点运动，其速度的平方v2与位移x的数学关系图像如图b所示，下列说法中正确的是（　　） A．沿电场线方向场强减小 B．A点的电势低于B点的电势 C．t＝2s时粒子的速度为0 D．粒子在A点的电势能大于在B点的电势能 二、多选题 8．（本题6分）如图甲所示，计算机键盘为电容式传感器，每个键下面由相互平行、间距为d的活动金属电极和固定金属电极组成，两金属电极间间隙有空气，两金属电极组成一个平行板电容器，如图乙所示。其内部电路如图丙所示，则下列说法正确的是（     ） A．按键向下的过程中，电容器的电容增大 B．按键向下的过程中，电容器的带电量减小 C．按键向上的过程中，图丙中电流方向从a流向b D．按键向上的过程中，电容器两极间的电场强度增大 9．（本题6分）图中未标明方向的一簇虚线可能是电场线或等势线，实线为电子由a点运动到b点的轨迹。不计重力影响，下列说法正确的是（      ） A．若图中虚线为电场线，则电子在a点动能较大 B．若图中虚线为等势线，则电子在b点动能较小 C．不论图中虚线是电场线或等势线，a点的场强均大于b点的场强 D．不论图中虚线是电场线或等势线，a点的电势均高于b点的电势 10．（本题6分）一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能随位移x变化的关系如图所示，其中段是关于直线对称的曲线，段是直线，其中，则下列说法正确的是（　　） A．段的电场强度逐渐增大 B．处电势的关系为 C．粒子在段做匀变速运动，段做匀速直线运动 D．与两点间的电势差小于与两点间的电势差 三、实验题 11．（本题6分）下图是某实验小组为了定性探究平行板电容器的电容与其结构之间的关系装置图。充电后与电源断开的平行板电容器的A板与静电计相连，B板和静电计金属壳都接地，A板通过绝缘柄固定在铁架台上，人手通过绝缘柄控制B板的移动。请回答下列问题： (1)本实验采用的科学方法是______ A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法 (2)在该实验中，静电计的作用是______ A．测定该电容器的电荷量 B．测定该电容器两极的电势差 C．测定该电容器的电容 D．测定A、B两板之间的电场强度 (3)在实验中观察到的现象是______ A．甲图中的手水平向左移动时，静电计指针的张角变大 B．甲图中的手水平向左移动时，静电计指针的张角不变 C．乙图中的手竖直向上移动时，静电计指针的张角变小 D．丙图中的手不动，而向两板间插入陶瓷片时，静电计指针的张角变小 12．（本题9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）。 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，两平行金属板、间有一匀强电场， 、为电场中的两点，且，其连线的延长线与金属板成角。已知电子从点移到点的过程中电场力做功为，元电荷。求： (1) 、两点间的电势差、匀强电场的场强大小； (2)若选取 板的电势，点距 板，电子在点的电势能为多少？ 14．（本题13分）如图，在电场强度为的匀强电场中有三个点，的长度为的长度为，其中沿着电场线方向，和电场线方向的夹角为。将电荷量为的正电荷从A点移动到B点，再从B点移到C点。求 (1)将电荷从A点移动到B点，静电力做了多少功； (2)若选取B点为电势零点，该电荷在C点的电势能为多少。 15．（本题16分）某种离子分析装置的简化原理如图所示，由离子源发出的离子经加速电场加速后进入静电分析器，静电分析器中有沿半径方向的电场，使离子沿通道中心线做匀速圆周运动，而后沿两平行板中线由点进入电压为的偏转电场，最后通过偏转电场打在荧光屏上。已知离子的电荷量为，质量为，静电分析器中心线处的电场强度大小为，半径为，平行板间距为，板长为，板右侧到荧光屏的距离也为，离子重力不计，两平行板间电场可视为匀强电场。 (1)求离子的电性和离子通过静电分析器的速度大小； (2)求离子打到荧光屏上的位置到中央位置的距离。 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 $