高中物理鲁科版1第二章电势能与电势差 2023版第2章章末综合测评2

章末综合测评(二)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1．关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是()A．电场强度的方向处处与等电势面垂直B．电场强度为零的地方，电势也为零C．随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低D．任一点的电场强度总是指向该点电势降落的方向【解析】根据电场强度与电势的关系解题．电场线(电场强度)的方向总是与等电势面垂直，选项A正确；电场强度和电势是两个不同的物理量，电场强度等于零的地方，电势不一定等于零，选项B错误；沿着电场线方向，电势不断降落，电势的高低与电场强度的大小无必然关系，选项C错误；电场线(电场强度)的方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，而且是电势降落最快的方向，选项D错误．【答案】A2．关于电荷的电势能，下列说法正确的是()A．电荷在电场强度大的地方，电势能一定大B．电荷在电场强度为零的地方，电势能一定为零C．只在静电力的作用下，电荷的电势能一定减少D．只在静电力的作用下，电荷的电势能可能增加，也可能减少【解析】电场强度与电势能无关，电势能有相对性，可以人为规定零势能面，故A、B均错误；只在静电力作用下，若电荷从静止开始运动，电场力做正功电势能减少，若电荷在静电力作用下在电场中做减速运动，则电场力做负功电势能增大，故C错误，D正确．【答案】D3．如图1所示，匀强电场场强E＝50V/、B两点相距L＝20cm，且A、B连线与电场线的夹角为60°，则A、B两点间的电势差UAB为()【导学号：34022136】图1A．－10V B．10VC．－5V D．－5eq\r(3)V【解析】A、B两点间的电势差U＝Ed＝ELcos60°＝50××eq\f(1,2)V＝5V，根据电场线的方向可知φA＜φB，故UAB＝－5V，选项C正确．【答案】C4．如图2所示，O为两个等量异种电荷连线的中点，P为连线中垂线上的一点，比较O、P两点的电势和场强大小()图2A．φO＝φP，EO＞EPB．φO＝φP，EO＝EPC．φO＞φP，EO＝EPD．φO＝φP，EO＜EP【解析】根据等量异种电荷电场的分布情况可知，中垂线是等势线，故φO＝φP，根据电场线的疏密知，EO>EP，故A项正确．【答案】A5．如图3所示，一带电粒子在电场中沿曲线AB运动，从B点穿出电场，a、b、c、d为该电场中的等势面，这些等势面都是互相平行的竖直平面，不计粒子所受重力，则()图3A．该粒子一定带负电B．此电场不一定是匀强电场C．该电场的电场线方向一定水平向左D．粒子在电场中运动过程动能不断减少【解析】由于不能确定电场线方向，故不能确定粒子带负电，A、C错误；等势面互相平行，故一定是匀强电场，B错误；粒子受电场力一定沿电场线指向轨迹凹侧，而电场线和等势面垂直，由此可确定电场力一定做负功，故动能不断减少，D正确．【答案】D6.如图4所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地．在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角．若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则()【导学号：34022137】图4A．θ增大，E增大 B．θ增大，Ep不变C．θ减小，Ep增大 D．θ减小，E不变【解析】由题意可知平行板电容器的带电荷量Q不变，当下极板不动，上极板向下移动一段距离时，两极板间距d减小，则电容C变大，由U＝eq\f(Q,C)可知U变小，则静电计指针的偏角θ减小．又因为两板间电场强度E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4πkQ,εrS)，Q、S不变，则E不变．因为E不变，则点电荷从P点移动到下极板(电势为零)电场力做功不变，电势能的变化相同，则点电荷在P点的电势能Ep不变，故只有选项D正确．【答案】D7．如图5所示，a、b两个带正电的粒子，以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，a粒子打在B板的a′点，b粒子打在B板的b′点，若不计重力，则()图5A．a的电荷量一定大于b的电荷量B．b的质量一定大于a的质量C．a的比荷一定大于b的比荷D．b的比荷一定大于a的比荷【解析】据题意，带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，其水平位移为：x＝vt，竖直位移为：y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)eq\f(qE,m)t2，当a、b以相同速度垂直电场线进入电场后，有：x＝veq\r(\f(2my,qE))，由于v、y、E相等，而b粒子水平位移大，故b的eq\f(m,q)大，a的eq\f(q,m)大，故选C.【答案】C8．如图6(a)，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点，将一带负电荷的粒子从a点由静止释放，粒子从a运动到b过程中的v­t图线如图(b)所示，设a、b两点的电势分别为φa、φb，场强大小分别为Ea、Eb，粒子在a、b两点的电势能分别为Wa、Wb，不计重力，则有()【导学号：34022138】图6A．φa＞φb B．Ea＞EbC．Ea＜Eb D．Wa＞Wb【解析】由v­t图象的斜率减小可知由a到b的过程中，粒子的加速度减小，所以场强减小，Ea＞Eb；根据动能定理，速度增大，可知电势能减小，Wa＞Wb，可得选项BD正确．【答案】BD9．如图7所示，半圆槽光滑、绝缘、固定，圆心是O，最低点是P，直径MN水平．a、b是两个完全相同的带正电小球(视为点电荷)，b固定在M点，a从N点静止释放，沿半圆槽运动经过P点到达某点Q(图中未画出)时速度为零．则小球a()【导学号：34022139】图7A．从N到Q的过程中，重力与库仑力的合力先增大后减小B．从N到P的过程中，速率先增大后减小C．从N到Q的过程中，电势能一直增加D．从P到Q的过程中，动能减少量小于电势能增加量【解析】小球a从N到Q的过程中，重力不变，库仑力F逐渐增大，库仑力F与重力的夹角逐渐变小，因此，F与mg的合力逐渐变大，A错误；从N到P的过程中，重力沿速度方向的分力等于F沿速度反方向的分力时，速率最大，B正确；从N到Q，F一直做负功，电势能一直增加，C正确；从P到Q，根据能量守恒知电势能的增加量和重力势能的增加量之和等于动能的减少量，所以电势能的增加量小于动能的减少量，D错误．【答案】BC10．如图8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构成一直角三角形，AB＝Lm，电场线与三角形所在的平面平行，已知A点的电势为5V，B点的电势为－5V，C点的电势为15V，据此可以判断()【导学号：34022140】图8A．场强方向由C指向BB．场强方向垂直AD连线指向BC．场强大小为eq\f(10,L)V/mD．场强大小为eq\f(20,\r(3)L)V/m【解析】根据B、C点的电势可以确定其中点D的电势为5V，A、D的连线为一条等势线，电场线与等势面垂直，且由高等势面指向低等势面，故场强方向垂直AD连线指向B，A错误，B正确；匀强电场的场强E＝eq\f(UAB,d)，其中UAB＝10V，d＝Lcos30°，解得E＝eq\f(20,\r(3)L)V/m，C错误，D正确．【答案】BD二、计算题(本题共3小题，共40分．按题目要求作答．)11．(12分)如图9所示，在真空中的O点放一点电荷Q＝×10－9C，直线MN过O点，OM＝30cm，M点放一点电荷q＝－2×10－10C，求：图9(1)M点的场强大小；(2)若M点的电势比N点的电势高15V，则电荷q从M点移到N点，它的电势能变化了多少？【解析】(1)根据E＝eq\f(kQ,r2)得M点的场强E＝×109×eq\f×10－9,30×10－22)N/C＝100N/C.(2)电荷q从M点移到N点，电场力做功WMN＝qUMN＝－2×10－10×15J＝－3×10－9J.这一过程中电场力做负功，电势能增加3×10－9J.【答案】(1)100N/C(2)电势能增加了3×10－9J12．(12分)如图10所示，在水平方向的匀强电场中，用长为L的绝缘细线拴住一质量为m，电荷量为q的小球，线的上端固定，开始时连线带球拉成水平，突然松开后，小球由静止开始向下摆动，当细线转过60°角时的速度恰好为零．求：图10(1)A、B两点的电势差UAB为多大？(2)电场强度为多大？【解析】(1)取带电小球为研究对象，由动能定理得mgLsin60°＋qUAB＝0，故UAB＝－eq\f(\r(3)mgL,2q).(2)由E＝eq\f(U,d)得电场强度为E＝eq\f(－UAB,L1－cos60°)＝eq\f(\r(3)mg,q).【答案】(1)－eq\f(\r(3)mgL,2q)(2)eq\f(\r(3)mg,q)13．(16分)如图11所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出．已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场电压为U0.偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d.图11(1)忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy；(2)分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法．在解决(1)问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因．已知U＝×102V，d＝×10－2m，m＝×10－31kg，e＝×10－19C，g取10m/s2.(3)极板间既有静电场也有重力场．电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势φ的定义式．类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”φG的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点.【导学号：34022141】【解析】(1)根据功和能的关系，有eU0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)电子射入偏转电场的初速度v0＝eq\r(\f(2eU0,m))在偏转电场中，电子的运动时间Δt＝eq\f(L,v0)＝Leq\r(\f(m,2eU0))偏转距离Δy＝eq\f(1,2)a(Δt)2＝eq\f(UL2,4U0d).(2)考虑电子所受重力和电场力的数量级，有重力G＝mg～10－29N电场力F＝eq\f(eU,d)～10－15