2022-2023学年新教材高中物理第10章静电场中的能量学业质量标准检测新人教版必修第三册

1、 第十章学业质量标准检测本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第16小题只有一个选项符合题目要求，第710小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1(2021吉林长春第二十九中高二月考)关于静电场的等势面，下列说法正确的是(D)A两个电势不同的等势面可能相交B电场线不一定与等势面相互垂直C同一等势面上各点电场强度一定相等D将一正的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，静电力做正功解析：假设两个电势不同的等势面相交

2、，则交点处的电势就有两个不同的值，这是不可能的，A错误；电场线与等势面处处垂直，B错误；同一等势面上各点电势相等，而场强不一定相等，C错误；正电荷从高电势处移到低电势处，电势能减少，静电力做正功，D正确。2(2021广东广大附中高二上期中)如图所示，在O点放置一点电荷Q，以O为圆心作一圆。现将一试探电荷分别从圆上的B、C、D三点移到圆外的A点，下列说法正确的是(D)A从B移到A的过程中静电力做功最少B从C移到A的过程中静电力做功最少C从D移到A的过程中静电力做功最多D三个过程中静电力做功一样多解析：在O点放置一点电荷Q，以O为圆心作一圆，根据点电荷等势面的分布情况知，B、C、D三点的电势相等，

3、因此 A与B、C、D三点间的电势差相等，将一试探电荷从圆上的B、C、D三点移到圆外的A点的过程中，根据WqU得知，静电力做功相等，选项D正确，A、B、C错误。3两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示。c是两负电荷连线的中点，d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则下列说法错误的是(B)Aa点的电场强度比b点的大Ba点的电势比b点的高Cc点的电场强度比d点的大Dc点的电势比d点的低解析：观察题中图可知a点附近电场线比b点附近电场线密，所以EaEb，A项正确；由沿电场线方向电势逐渐降低可知ba，B项错；由场强公式Ekeq f(Q,r2)和场强叠加原理可知EcEd，C项正确；

4、当取无穷远处电势为0时，c为负值，d为正值，所以dc，D项正确。本题选错误的，故选B。4在雷雨天气中，两头牛躲在一棵大树下，A牛面对大树站立，B牛侧对大树站立。当闪电击中大树时，大树周围的电势分布如图所示，则(B)AA牛的前脚电势比后脚电势低BA牛比B牛受到伤害可能更大C大树周围形成的电场是匀强电场D大树周围形成的电场是图中的同心圆解析：由等势线分布图可看出，A牛前脚的电势大于后脚的电势，选项A错误，由题中等势面所标出数据可知，类似于正电荷形成的电场，故选项C、D错误；A牛前后脚存在电势差，而B牛处于同一等势上，根据WqU可判A牛比B牛受到的伤害更大，故B项正确。5(2021广东省湛江市第21

5、中学高二上学期期中)下图展示了等量异种点电荷的电场线和等势面。关于场中的A、B、C、D四点，下列说法正确的是(C)AA、B两点的电势和场强都相同BA、C两点的场强相同，电势不同CC、D两点的电势相同，场强不同DC、D两点的电势不同，场强相同解析：由于对称性可知，A、B两点场强相同；由于沿着电场线方向电势降低，因此A点电势高于B点电势，A错误；A、C两点处由于电场线疏密不同，因此场强不同；由于沿着电场线方向电势降低，因此A点电势高于C点电势，B错误；C、D两点都处于同一等势面上，电势相同，但电场线的疏密不同，场强不同，C正确，D错误。6(2021吉林省长春市田家炳实验中学高二上学期期末)水平放置

6、的平行金属板A、B连接一恒定电压，两个质量相等的电荷M和N同时分别从极板A的边缘和两极板的正中间沿水平方向进入板间电场，两电荷恰好在板间某点相遇，如图所示。若不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用，则下列说法正确的是(A)A电荷M的比荷大于电荷N的比荷B两电荷在电场中运动的加速度相等C从两电荷进入电场到两电荷相遇，电场力对电荷M做的功等于电场力对电荷N做的功D电荷M进入电场的初速度大小与电荷N进入电场的初速度大小一定相同解析：若两板间电压为U，间距为d，长为L。则由题意：vNtvMtLeq f(1,2) eq f(UqN,dmN)t2eq f(d,2)eq f(1,2) eq f(UqM,dmM

7、)t2由式分析得vM、vN一定不相同，D错误；由式分析得：eq f(qM,mM)eq f(qN,mN)，A正确；由eq f(qM,mM)eq f(qN,mN)进一步分析可得两个电荷的加速度aMaN，电场力对电荷所做的功Wquqeq f(y,d)UWMWN，B、C错误。7研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是(AC)A实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电B实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小C实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变小D实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大解析：A对：实验前，只用带电

8、玻璃棒与电容器a板接触，由于静电感应，在b板上将感应出异种电荷；B错：b板向上平移，正对面积S变小，由Ceq f(rS,4kd)知，电容C变小，由Ceq f(Q,U)知，Q不变，U变大，因此静电计指针的张角变大；C对：插入有机玻璃板，相对介电常数r变大，由Ceq f(rS,4kd)知，电容C变大，由Ceq f(Q,U)知，Q不变，U变小，因此静电计指针的张角变小；D错：由Ceq f(Q,U)，实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表示U变大，但带电量与电容器电容无关C不变。8(2021四川资阳高二上期中)如图所示，A、B、C、D是匀强电场中的四个点，D是BC的中点，A、B、C的连线构

9、成一直角三角形，ABL m，ABC60，电场线与三角形所在的平面平行，已知A点的电势为5 V，B点的电势为5 V，C点的电势为15 V，据此可以判断(BD)A场强方向由C指向BB场强方向垂直于A、D连线指向BC场强大小为eq f(10,L) V/mD场强大小为eq f(20r(3),3L) V/m解析：由于D点是BC的中点，则UCDUDB，即CDDB，故Deq f(CB,2)eq f(155,2) V5 V，则DA，A、D连线为一条等势线，根据电场线和等势面垂直及沿电场线方向电势逐渐降低，可知场强的方向垂直于A、D连线指向B点，选项A错误，B正确；场强的大小为Eeq f(UAB,ABcos 3

10、0)eq f(10,f(r(3),2)L) V/meq f(20r(3),3L) V/m，选项C错误，D正确。9(2021广东新丰一中高二上期中)一带负电的粒子只在静电力作用下沿x轴正方向运动，其电势能随位移的变化关系如图所示，则下列说法正确的是(ACD)A粒子从x1处运动到x2处的过程中静电力做正功Bx1处电场强度方向沿x轴正方向Cx1处的电场强度小于x2处的电场强度Dx1处的电势比x2处的电势低解析：带负电的粒子从x1处运动到x2处的过程中电势能减小，则静电力做正功，选项A正确；静电力做正功，说明粒子所受的静电力方向沿x轴正方向，粒子带负电，可知电场强度方向沿x轴负方向，选项B错误；根据E

11、pFx，知Epx图线斜率的绝对值等于静电力，由题图知，粒子在x1处所受的静电力小于在x2处所受的静电力，因此x1处的电场强度小于x2处的电场强度，选项C正确；电场强度方向沿x轴负方向，根据沿着电场线方向电势逐渐降低，可知x1处的电势比x2处的电势低，选项D正确。10(2021福建省同安一中高二上学期期中)如图所示为一种质谱仪示意图，由加速电场，静电分析器组成，若静电分析器通道中心线的半径为R，通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为E。一质量m，电荷量为q的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，从垂直于边界的P点射出。不计粒子重力，下列说法正确的是(BC)A极板M比极板N电

12、势低B加速电场的电压Ueq f(ER,2)C电荷在静电分析器里做匀速圆周运动D电荷在静电分析器里的运动时间是teq f(Rm,4Uq)解析：带电粒子带正电，在加速电场能够加速，则极板M比极板N电势高，故A错误；在静电分析器中，受到的电场力指向圆心，带电粒子沿中心线通过静电分析器，电场力不做功，粒子做匀速圆周运动，从垂直于边界的P点射出。在静电分析器中，电场力提供向心力，即Eqmeq f(v2,R)，再根据Uqeq f(1,2)mv2可知Ueq f(1,2)ER故BC正确； 电荷在静电分析器里的运动时间是teq f(s,v)eq f(f(1,4)R,r(f(2Uq,m)eq f(Rr(2mUq)

13、,8Uq)，故D错误。第卷(非选择题共60分)二、填空题(2小题，每小题7分，共14分。把答案直接填在横线上)11(2021山东聊城高一期末)某实验小组利用如图甲所示的电路“观察电容器的充、放电现象”。(1)若将开关S接1，电容器上极板带_正电_(填“正电”或“负电”)，再将S接2，通过电流表的电流方向_向左_(填“向左”或“向右”)。(2)实验中所使用的电容器如图乙所示，当电容器两端电压为额定电压时，电容器极板上所带电荷量为_2.6_C(结果保留两位有效数字)。解析：(1)将开关S接1，电容器上极板与电源的正极相接，则上板带正电，再将S接2，电容器放电，所以通过电流表的电流方向向左。(2)由

14、题图乙可知该电容器的额定电压为5.5 V，电容C0.47 F，当电容器两端电压为额定电压时，电容器极板上所带电荷量QCU0.475.5 C2.6 C。12当今医学上对某些肿瘤采用质子疗法进行治疗，该疗法用一定能量的质子束照射肿瘤杀死癌细胞。现用一直线加速器来加速质子，使其从静止开始被加速到1.0107 m/s。已知加速电场的场强为1.3105 N/C，质子的质量为1.671027 kg，电荷量为1.61019C，则(1)加速过程中质子电势能_减少_(填“增加”或“减少”)；(2)质子所受到的电场力为_2.081014_ N；(3)质子加速需要的时间约为_8107_ s；(4)加速器加速的直线长

15、度约为_4_ m。解析：(1)加速质子过程中，电场力对质子做正功，质子的电势能减少。(2)质子受到的电场力为FEq1.31051.61019N2.081014N。(3)质子的加速度为aeq f(F,m)eq f(2.081014,1.671027)m/s21.251013 m/s2，根据vat得，加速时间t8107 s。(4)根据v22ax得，加速的直线长度x4 m。三、论述计算题(共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13(10分)(2021河北省邢台市内丘中学、临城中学、南宫中学高一下学期联

16、考)密立根用如图所示的实验装置来测定很小的带电油滴所带的电荷量。油滴从喷雾器喷出时由于摩擦而带电，并落入两块相互平行的极板M、N之间的区域(M板带正电、N板带负电)，透过显微镜寻找那些刚好悬浮在极板间的油滴。根据观测数据算出油滴的质量，再根据油滴悬浮时受到的电场力和重力平衡，可计算出油滴所带的电荷量。(1)若P为从显微镜中观察到的悬浮油滴，则可推知P带哪种电荷？(2)已知极板M、N之间的距离为d，电压为U，求两板之间的电场强度E的大小；(3)油滴P可视为球体，并测得其半径为R。已知油的密度为，重力加速度为g，极板M、N之间的距离为d，电压为U。求该油滴的电荷量q。(提示：球的体积公式Veq f

17、(4,3)R3)答案：(1)负电(2)Eeq f(U,d)(3)qeq f(4R3gd,3U)解析：(1)油滴受向上的电场力，而上极板带正电，可知P带负电。(2)两板之间的电场强度Eeq f(U,d)。(3)因为油滴P悬浮，所以油滴P受到的重力和电场力平衡，即：mgqE，而meq f(4,3)R3，Eeq f(U,d) 联立以上各式，可得： qeq f(4R3gd,3U)。14(11分)(2021江苏启东中学高二上期中)如图所示的平行金属板电容器的电容C2104F，极板A、B之间可以看成匀强电场，场强E1.2103 V/m，极板间距离为L5 cm，电场中c点到A极板、d点到B极板的距离均为0.

18、5 cm，B极板接地。求：(1)d点处的电势d；(2)B极板所带电荷量Q；(3)d、c两点间的电势差Udc；(4)将电荷量q5106 C的负点电荷从d移到c，静电力的功Wdc。答案：(1)6 V(2)1.2102 C(3)48 V(4)2.4104 J解析：(1)d点与B极板间的电势差UdBEd1 2000.005 V6 V，所以d6 V。(2)B、A间的电势差UBAEL1 2000.05 V60 VB极板所带电荷量QCUBA210460 C1.2102 C。(3)d、c两点沿电场方向的距离Ldc0.05 m20.5102 m0.04 md、c两点间的电势差UdcELdc48 V。(4)Wdc

19、qUdc2.4104 J。15(12分)(2021西藏拉萨中学高二上学期月考)如图所示，水平放置的平行板电容器，与某一电源相连。它的极板长L0.4 m，两板间距离d4103 m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流，以相同的速度v0从两板中央平行极板射入，开关S闭合前，两板不带电，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒质量为m4105kg，电量q1108C，(g10 m/s2)求：(1)微粒入射速度v0为多少？(2)为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场，电容器的上板应与电源的正极还是负极相连？所加的电压U应取什么范围？答案：(1)10 m/s(2)负极，120 VU200 V解析：(1)粒子刚进入平行板时，两极板不带电，粒子做的是平抛运动，则有：水平方向有：eq f(L,2)v0t，竖直方向有：eq f(d,2)eq f(1,2)gt2，解得：v010 m/s。(2)由于带电粒子的水平位移增加，在板间的运动时间变大，而竖直方向位移不变，所以在竖直方向的加速度减小，所以电场力方向向上，又因为是正电荷，所以上极板与电源的负极相连，当所加电压为U1时，微粒恰好从下板