高中物理单元测试——第2章电势能与电势差（较易版02）

高中物理单元测试 —— 第2章 电势能与电势差（较易版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）对电势概念的理解，下列说法正确的是（　　） A．电势是矢量 B．沿着电场线方向，各点电势逐渐升高 C．确定电场中某点的电势时，要先规定电势的零点 【答案】C 【详解】A．电势是标量，只有大小没有方向，故A错误； B．沿电场线方向，电势逐渐降低,例如正电荷周围电场线向外，电势递减），故B错误； C．电势是相对量，需选定参考点，通常取无穷远处或某接地点为零点，各点电势才能确定具体数值，故C正确。 故选C。 2．（本题4分）真空中某带负电的点电荷的等势面分布如图所示，图中相邻等势面的半径差相等。下列说法中正确的是（　　） A．P点电势比Q点电势高 B．P点的场强比Q点的场强大 C．相邻等势面间的电势差相等 D．把另一带负电的点电荷从P点移到Q点，电场力做负功 【答案】B 【详解】A. P点距离负电荷较近，可知P点电势比Q点电势低，选项A错误； B. P点距离负电荷较近，P点的场强比Q点的场强大，选项B正确； C. 距离负电荷越远则场强越小，根据U=Ed，可知相邻等势面间的电势差不相等，选项C错误； D. 把另一带负电的点电荷从P点移到Q点，电场力做正功，选项D错误。 故选B。 3．（本题4分）下列说法正确的是（     ） A．根据公式带电荷量为1C的正电荷，从A点移动到B点克服静电力做功为1J，则A、B两点的电势差为一1V B．根据电场强度的定义式E=，电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量成反比 C．沿电场线方向，相同距离上的电势降落必定相等 D．在加油站给车加油前，要触摸一下静电释放器，应用了静电屏蔽原理 【答案】A 【详解】A．根据电势差定义式 电荷从A到B克服静电力做功1J，说明静电力做功 代入可得，故A正确； B．电场强度是电场本身的固有属性，由场源电荷和空间位置决定，与试探电荷的电荷量、是否放入试探电荷都无关，不存在和试探电荷电荷量成反比的关系，故B错误； C．只有在匀强电场中，沿电场线方向相同距离的电势降落才相等，非匀强电场中该规律不成立，故C错误； D．加油前触摸静电释放器的作用是将人体积累的静电电荷导走，避免静电放电引燃油气，应用的并非静电屏蔽的原理，故D错误。 故选A。 4．（本题4分）下列关于等势面的说法中，正确的是（     ） A．同一电场中的两个等势面可能相交 B．等势面与电场线一定垂直，电场线由低电势指向高电势 C．电荷在等势面上移动时，电场力不做功 D．匀强电场中的等势面是一系列不平行的平面 【答案】C 【详解】A．等势面是电势相等的点构成的面，同一电场中不同等势面若相交，则交点处将同时具有两个不同电势，这与电势的唯一性矛盾，故A错误； B．等势面与电场线一定垂直，但沿电场线方向电势降低，所以电场线由高电势指向低电势，故B错误； C．电荷在等势面上移动时，初末位置电势相等，根据电场力做功与电势差的关系有 由于，解得，故C正确； D．匀强电场中电场线为一组平行直线，等势面与电场线垂直，所以等势面是一系列相互平行的平面，故D错误。 故选C。 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，、为匀强电场中的两点，、间距离为，、连线与电场线的夹角为，电场强度为，则、间的电势差为（　　） A． B． C． D．0 【答案】B 【详解】、间的电势差为 故选B。 7．（本题4分）如图所示，平行金属板接在电源两端。一个电子从点以速度沿垂直于极板方向射出，最远能到达点。现将右极板向右平移，使两极板间距离变为原来的2倍。再将电子从点以相同速度射出，最远到达点（图中没画出）。则（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】令电源电压为U，板间距为d，从O到A距离为h，根据动能定理，有 现将右极板向右平移，使两极板间距离变为原来的2倍，从O到B，根据动能定理，有 联立可得，即。 故选C。 二、多选题 8．（本题6分）电容式液位计可根据电容的变化来判断液面升降。某型号液位计的工作原理如图所示，一根金属棒插入金属容器内，金属棒为电容器的一个极，容器壁为电容器的另一个极，金属容器接地，容器内液面高度发生变化会引起电容器的电容变化。下列说法正确的是（　　） A．该液位计适用于导电液体 B．容器内液面升高的过程中，电容器的电容会增大 C．容器内液面降低的过程中，通过电流计G的电流方向由b到a D．容器内液面不管是上升还是下降，电容器两极间的电场强度都始终不变 【答案】BD 【详解】A．若溶液为导电液体，则金属棒与金属容器壁通过导电溶液导通，从而会形成闭合回路，则金属棒不能与容器壁构成电容器，因此该液位计不适用于导电液体，故A错误； B．液体相当于电介质，根据电容器电容的决定式 可知当液面上升时，增大，则电容器的电容增大，故B正确； C．容器内液面降低的过程中，根据 可知电容器的电容减小，由于电容器始终与电源相连，故电容器两端的电压不变，结合 可知，电容器的电荷量减小，故电容器处于放电状态，金属容器接地，电流从高电势流向低电势，即电流由，故C错误； D．电容器两极板间的电压U不变，两极板间的距离d不变，根据 可知，容器内液面不管是上升还是下降，电容器两极间的电场强度都始终不变，故D正确。 故选BD。 9．（本题6分）如图所示为某避雷针周围等势线的分布，相邻等势线间的电势差相等，一个质量为m、电荷量为q的带正电的点电荷M在A点由静止释放，仅在电场力作用下运动到C点，到达C点时的速度大小为v，则下列说法正确的是（　　） A．避雷针带负电 B．点电荷M在A点比在C点速度变化快 C．若将点电荷M在D点由静止释放，仅在电场力的作用下也可能会运动到C点 D．B、E两点的电势差为 【答案】AD 【详解】A．正电荷从A点由静止释放能运动到C点，说明电场力方向大致向下，电场线方向也大致向下。因为沿着电场线方向电势降低，且等势线的分布可知，避雷针处电势低，所以避雷针带负电，故A正确； B．等势线的疏密程度表示电场强度的大小， A点等势线比C点稀疏，所以 A点电场强度小于C点电场强度。根据牛顿第二定律，可知 ,在C点加速度更大，即点电荷在C点比在A点速度变化快，故B错误； C．电场力方向与等势线垂直，从D点由静止释放，点电荷受到的电场力方向与从D到C的连线不共线，所以仅在电场力作用下不可能运动到C点，故C错误； D．正电荷从A运动到C，根据动能定理 可得 因为相邻等势线间的电势差相等， B、E两点间的电势差等于A、C两点间的电势差，即为，故D正确。 故选AD。 10．（本题6分）一电荷量为e的质子仅在电场力的作用下从O点沿x轴正方向运动，其电势能随位置坐标x变化的关系图像如图所示，其中图线在时为抛物线，在时为直线，且直线与抛物线在处相切。下列说法正确的是（　　） A．内质子的加速度先减小后增大 B．处的电场强度大小为 C．处的电势为 D．在内电场力对质子做正功，在内电场力对质子做负功 【答案】AC 【详解】A．内图像为抛物线，顶点在处，，斜率的绝对值从最大值逐渐减小到0，因此电场力大小逐渐减小，加速度逐渐减小；，斜率的绝对值从0逐渐增大，电场力大小逐渐增大，加速度逐渐增大。因此加速度（大小）先减小后增大，故A正确； B．图像为直线，斜率 电场强度大小 故B错误； C．由 处 得 故C正确； D．电场力做功满足 和，电势能一直减小，，因此电场力全程做正功，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）某同学做观察电容器充、放电并估测电容器的电容实验，采用8V的稳压直流电源、单刀双掷开关、电流传感器（与电脑相连，能描绘出电流i随时间t变化的图线）、定值电阻和导线若干，连成如图甲所示的电路。 (1)下列说法正确的是（　　） A．单刀双掷开关S掷向1端，电容器放电 B．电容器充电时，与电源正极相连的极板带正电 C．电容器带电时，两个极板只有一个板上有电荷 D．先将S掷向1端，然后掷向2端，经过R的电流方向由b指向a (2)用8V的稳压直流电源对电容器先充满电，后电容器放电，电脑屏幕上显示出电容器在0s开始放电，放电过程中电流随时间变化的i-t曲线如图乙所示，请根据图像估算出释放的电荷量为____________C (3)根据前面的信息，计算出电容器的电容为___________F。（两空结果均保留3位有效数字） (4)如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，放电时间将___________（填“变长”“不变”或“变短”）。 【答案】(1)BD (2)3.04×10-3 (3)3.80×10-4 (4)变短 【详解】（1）A．单刀双掷开关S掷向1端，电容器与电源相连，电容器充电，故A错误； B．电容器充电时，与电源正极相连的极板带正电，与负极相连的极板带负电，故B正确； C．电容器带电时，两个极板同时带上等量异种电荷，故C错误； D．先将S掷向1端，电容器充电，上极板带正电，然后掷向2端，电容器放电，经过R的电流方向由b指向a，故D正确。 故选BD。 （2）根据图像估算出释放的电荷量为 （3）电容器的电容为 （4）如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，则电容器放电时，电流增大，而放电的电荷量不变，因此放电时间变短。 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，在水平放置的两个平行金属板之间的匀强电场沿竖直方向，电场中、两点之间的连线与竖直方向的夹角为。把带电荷量为的点电荷由点移到点，电场力做了的功。若已知点电势，，求： (1)点的电势。 (2)求电场强度的大小和方向。 【答案】(1) (2)，方向竖直向上 【详解】（1）由电场力做功公式 设点的电势为，有 联立解得 （2）、连线在竖直方向的投影距离为 、两点电势差 场强大小 沿电场线方向电势降低，由可知，电场强度方向竖直向上。 14．（本题13分）如图所示，带有等量异种电荷、相距10cm的平行板A和B之间有匀强电场，电场强度，方向向下。电场中D点距A板2cm，C点距B板3cm。已知电子带电荷量为，求： (1)D、C两点的电势差； (2)把一个电子从D点移动到C点，静电力做的功； (3)如果将一个电子从D点先移到P点，再移到C点，电势能变化了多少？ (4)如果把A板接地，电子在C点的电势能为多少？ 【答案】(1) (2) (3)电势能增加了 (4) 【详解】（1）D、C两点的距离为 D、C两点电势差为 （2）把一个电子从D点移动到C点，静电力做的功为 （3）如果将一个电子从D点先移到P点，再移到C点；由于电场力做功与路径无关，与初末位置有关，所以静电力做功为 则电势能变化了 可知电势能增加了。 （4）如果把A板接地，则有；由 其中 联立解得 则电子在C点的电势能为 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02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）对电势概念的理解，下列说法正确的是（　　） A．电势是矢量 B．沿着电场线方向，各点电势逐渐升高 C．确定电场中某点的电势时，要先规定电势的零点 2．（本题4分）真空中某带负电的点电荷的等势面分布如图所示，图中相邻等势面的半径差相等。下列说法中正确的是（　　） A．P点电势比Q点电势高 B．P点的场强比Q点的场强大 C．相邻等势面间的电势差相等 D．把另一带负电的点电荷从P点移到Q点，电场力做负功 3．（本题4分）下列说法正确的是（     ） A．根据公式带电荷量为1C的正电荷，从A点移动到B点克服静电力做功为1J，则A、B两点的电势差为一1V B．根据电场强度的定义式E=，电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量成反比 C．沿电场线方向，相同距离上的电势降落必定相等 D．在加油站给车加油前，要触摸一下静电释放器，应用了静电屏蔽原理 4．（本题4分）下列关于等势面的说法中，正确的是（     ） A．同一电场中的两个等势面可能相交 B．等势面与电场线一定垂直，电场线由低电势指向高电势 C．电荷在等势面上移动时，电场力不做功 D．匀强电场中的等势面是一系列不平行的平面 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，、为匀强电场中的两点，、间距离为，、连线与电场线的夹角为，电场强度为，则、间的电势差为（　　） A． B． C． D．0 7．（本题4分）如图所示，平行金属板接在电源两端。一个电子从点以速度沿垂直于极板方向射出，最远能到达点。现将右极板向右平移，使两极板间距离变为原来的2倍。再将电子从点以相同速度射出，最远到达点（图中没画出）。则（　　） A． B． C． D． 二、多选题 8．（本题6分）电容式液位计可根据电容的变化来判断液面升降。某型号液位计的工作原理如图所示，一根金属棒插入金属容器内，金属棒为电容器的一个极，容器壁为电容器的另一个极，金属容器接地，容器内液面高度发生变化会引起电容器的电容变化。下列说法正确的是（　　） A．该液位计适用于导电液体 B．容器内液面升高的过程中，电容器的电容会增大 C．容器内液面降低的过程中，通过电流计G的电流方向由b到a D．容器内液面不管是上升还是下降，电容器两极间的电场强度都始终不变 9．（本题6分）如图所示为某避雷针周围等势线的分布，相邻等势线间的电势差相等，一个质量为m、电荷量为q的带正电的点电荷M在A点由静止释放，仅在电场力作用下运动到C点，到达C点时的速度大小为v，则下列说法正确的是（　　） A．避雷针带负电 B．点电荷M在A点比在C点速度变化快 C．若将点电荷M在D点由静止释放，仅在电场力的作用下也可能会运动到C点 D．B、E两点的电势差为 10．（本题6分）一电荷量为e的质子仅在电场力的作用下从O点沿x轴正方向运动，其电势能随位置坐标x变化的关系图像如图所示，其中图线在时为抛物线，在时为直线，且直线与抛物线在处相切。下列说法正确的是（　　） A．内质子的加速度先减小后增大 B．处的电场强度大小为 C．处的电势为 D．在内电场力对质子做正功，在内电场力对质子做负功 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）某同学做观察电容器充、放电并估测电容器的电容实验，采用8V的稳压直流电源、单刀双掷开关、电流传感器（与电脑相连，能描绘出电流i随时间t变化的图线）、定值电阻和导线若干，连成如图甲所示的电路。 (1)下列说法正确的是（　　） A．单刀双掷开关S掷向1端，电容器放电 B．电容器充电时，与电源正极相连的极板带正电 C．电容器带电时，两个极板只有一个板上有电荷 D．先将S掷向1端，然后掷向2端，经过R的电流方向由b指向a (2)用8V的稳压直流电源对电容器先充满电，后电容器放电，电脑屏幕上显示出电容器在0s开始放电，放电过程中电流随时间变化的i-t曲线如图乙所示，请根据图像估算出释放的电荷量为____________C (3)根据前面的信息，计算出电容器的电容为___________F。（两空结果均保留3位有效数字） (4)如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，放电时间将___________（填“变长”“不变”或“变短”）。 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，在水平放置的两个平行金属板之间的匀强电场沿竖直方向，电场中、两点之间的连线与竖直方向的夹角为。把带电荷量为的点电荷由点移到点，电场力做了的功。若已知点电势，，求： (1)点的电势。 (2)求电场强度的大小和方向。 14．（本题13分）如图所示，带有等量异种电荷、相距10cm的平行板A和B之间有匀强电场，电场强度，方向向下。电场中D点距A板2cm，C点距B板3cm。已知电子带电荷量为，求： (1)D、C两点的电势差； (2)把一个电子从D点移动到C点，静电力做的功； (3)如果将一个电子从D点先移到P点，再移到C点，电势能变化了多少？ (4)如果把A板接地，电子在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 $