2022-2023学年人教版（2019）必修三第十章 静电场中的能量 单元测试卷（含答案）

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第十章 静电场中的能量 单元测试卷学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题1、如图所示，与绝缘柄相连的平行板电容器，其带电量为Q,正对面积为S,板间距离为d,为增大其板间电势差，可以采取的方式有(   )A.保持S、d不变，减少其带电量QB.保持Q、d不变，减少其正对面积SC.保持Q、S不变，减少其板间距离dD.保持Q、S、d不变，在板间插入云母片2、某电容器的电容为，充电后电压为。当放电后的电压降为时，该电容器的电容为(   )A. B. C. D.3、如图，一正电荷从O点竖直向下射入水平向右的匀强电场中，不计重力，其运动轨迹可能为(   )A. B. C. D.4、元电荷e的数值最早是由物理学家密立根测得的，实验装置如图所示。两块金属板水平放置，间距为d，电压为U，质量为m的油滴悬浮在两板间保持静止。已知重力加速度g，两板间电场可视为匀强电场。下列说法正确的是(   )A.悬浮油滴带正电B.悬浮油滴的电荷量为C.该油滴的电荷量一定是元电荷数值的整数倍D.若只把金属板A向上平移一段距离，原来静止的油滴将向上运动5、在直角坐标系xOy的第一象限内，存在一垂直于xOy平面、磁感应强度大小为2 T的匀强磁场，如图所示，一带电粒子（重力不计）从x轴上的A点沿着y轴正方向以大小为2 m/s的速度射入第一象限，并从y轴上的B点穿出。已知两点的坐标分别为（8 m，0），（0，4 m），则该粒子的比荷为(   )A.0.1 C/kg B.0.2 C/kg C.0.3 C/kg D.0.4 C/kg6、如图所示，一电子枪发射出的电子（初速度很小，可视为零）进入加速电场加速后，垂直射入偏转电场，射出后偏转位移为y，要使偏转位移增大，下列哪些措施是可行的（不考虑电子射出时碰到偏转电极板的情况）(   )A.减小偏转电压U  B.减小加速电压C.增大偏转电场的极板间距离d D.将发射电子改成发射负离子7、正常情况下空气是不导电的，但是如果空气中的电场很强，空气也可以被击穿，空气被击穿时会看到电火花或闪电。若观察到某次闪电的火花长约100m，且已知空气的击穿电场强度为，那么发生此次闪电的电势差约为(   )A. B. C. D.8、如图所示，O、M、N为一负点电荷电场中一条电场线上的三点，M为ON的中点。O、N两点的电势分别为，，则(   )A.M点的电势为-6VB.M、N两点的电势差大于O、M两点的电势差C.O点的电场强度一定比N点的电场强度大D.一正点电荷从O点沿直线移到N点的过程中，电场力做负功9、研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示（若两极板电压变大，则静电计指针变大）。下列说法正确的是(   )A.实验前，只将电容器b板向右平移，静电计指针的张角变大B.实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变大.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大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10、如图所示，离子发生器发射出一束质量为m、电荷量为q的离子（初速度不计、重力不计），经加速电场加速后从垂直电场方向射入两平行板左侧中央，受偏转电场作用，从两平行板右侧飞出时的偏转距离为y，则(   )A.y与q成正比 B.y与m成反比 C.y与比荷成正比 D.y与均无关二、填空题11、如图，过点电荷Q的直线上有三点，,则两点电势差的绝对值与两点电势差的绝对值的大小关系为_______(选填“＞”“＝”或“＜”）；将一个电子从A点移到C点，其电势能减少5eV,若取C点的电势为0,则A点的电势为_______V.12、LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，若磁感应强度正在减弱，则电容器上极板带___________电；若磁感应强度正在增强，则电容器上极板带___________电。（均选填“正”或“负”）13、试探电荷放在电场中的A点，电势能为E（规定无限远处电势能为零），A点的电势为____，若把试探电荷换成电荷放在电场中的A点，A点的电势___（仍规定无限远处电势能为零）。14、如图所示，在场强为E的匀强电场中有相距为L的两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电荷最为q的正电荷从A点分别沿不同的路径（曲线ADB、直线AB、折线ACB)移到B点，电场力做的功为______，由此表明______。三、计算题15、假设有一辆超级电容车，质量，额定功率，当超级电容车在平直水平路面上行驶时，受到的阻力f是车重的0.1倍，g取，问：（1）超级电容车在此路面上行驶所能达到的最大速度是多少？（2）若超级电容车从静止开始，保持以的加速度作匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？（3）若超级电容车从静止开始，保持额定功率不变做加速运动，50s后达到最大速度，求此过程中超级电容车的位移。16、如图所示，水平放置的平行板电容器的两极板M、N，两板间距离，接上恒定直流电源。上极板M的中央有一小孔A，在A的正上方处的B点，有一小油滴自由落下。已知小油滴的电量，质量。当小油滴即将落到下极板时，速度恰好为零。（不计空气阻力，），求：（1）两极板间的电势差；（2）两极板间的电场强度E；（3）若平行板电容器的电容，则该电容器带电量Q是多少？四、实验题17、在做“观察电容器的充、放电现象”的实验电路如图所示；（1）当开关接到“1”时，电容器处于___________过程；（填“充电”或者“放电”）电容器所带的电荷量逐渐___________；（填“増加”或“较少”）（2）下面说法正确的是___________A.电容器充电时，电压表示数先迅速增大，然后逐渐稳定在某一数值B.电容器充电时，灵敏电流计的示数先迅速增大，然后逐渐稳定在某一数值C.电容器放电时，电阻R中的电流方向从右到左D.某时刻电容器正在放电时，电容器两极板的电荷量正在减少
参考答案1、答案：B解析： A、根据电容的定义式，保持S、d不变，电容C不变，当带电量Q减小时，再根据，知U减小，故A错误；B、根据电容的定义式，保持Q、d不变，减少其正对面积S，则电容C减小，因带电量Q不变，再根据，知U增大，故B正确；C、根据电容的定义式，保持Q、S不变，减少其板间距离d，则电容C增大，因带电量Q不变，再根据，知U减小，故C错误；D、根据电容的定义式可知，保持Q、S、d不变，在两板间插入云母片，则电容增大，因带电量Q不变，根据，知U减小，故D错误。故选：B。2、答案：C解析：电容器的电容与电容器本身有关，与电容器两端的电压无关，则当放电后的电压降为3.0kV时，该电容器的电容仍为15μF。故选C。3、答案：D解析：正电荷从O点竖直向下射入水平向右的匀强电场中，受到的电场力水平向右，不计重力，电场力与初速度垂直，则做曲线运动且电场力指向轨迹凹侧，轨迹为OP。故选D。4、答案：C解析：A、上极板连接正极，下极板连接负极，两极板间电场的方向竖直向下，油滴在重力和电场力的作用下悬浮在两板间保持静止，则油滴所受电场力方向竖直向上，与电场方向相反，油滴带负电，故A错误；B、根据共点力平衡条件得：解得，悬浮油滴的电荷量为故B错误； C、所有带电体的电荷量都是元电荷数值的整数倍，故C正确；D、若只把金属板A向上平移一段距离，两板间距d增大，两板间电压不变，根据得，两板间电场强度减小，悬浮油滴的电场力减小，电场力小于重力，油滴将向下运动，故D错误；故选：C。5、答案：B解析：画出粒子的运动轨迹，如图所示，由几何知识得，解得，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有，解得B正确，ACD错误。6、答案：B解析：设电子进入偏转电场的速度为，偏转电场极板的长度为L，极板间距为d，则在加速电场中，有解得电子在偏转电场中，有联立以上各式可得由此可知，要使偏转位移增大，可以增大偏转电压U，减小加速电压，减小偏转电场的极板间距d，而与带电粒子无关。故选B。7、答案：C解析：发生此次闪电的电势差约为：，故C正确，ABD错误；故选：C。8、答案：B解析：AB.在O、M、N所在的电场线上，离负电荷越近，场强越大，相同距离的电势差越大，故M、N两点的电势差大于O、M两点的电势差，即M点的电势高于-6V，故A错误，B正确；C.该电场是由负电荷形成的，由点电荷场强公式可知，O点离场源电荷较远，场强较小，即O点的电场强度一定比N点的电场强度小，故C错误；D.一正点电荷从O点沿直线移到N点的过程中，电场力做正功，故D错误。故选：B。9、答案：B解析：A、只将电容器b板向右平移，即减小两极板间距，根据，电容增大，因电量不变，根据中，两板间电压减小，指针张角减小，故A错误；B、只将电容器b板向上平移，即极板的正对面积减小，根据，则电容减小，因电量不变，根据，两板间电压增大，静电计指针的张角变大，故B正确；C、只在两极板间插入有机玻璃板，根据，电容变大，根据，两板间电压减小，指针张角变小，故C错误；D、只增加极板带电量，根据，电容仍不变，再根据，两板间电压增大，静电计指针的张角变大，故D错误；故选：B。10、答案：D解析：设加速电场电压为，离子加速后速度大小为v，有设偏转电场电压为，平行板长为L、间距d，离子从两平行板右侧飞出时的偏转距离为联立可知y与均无关。11、答案：>；-5解析：因为离点电荷更近，则平均场强更大，根据可知，。将一个电子从A点移到C点，其电势能减少5eV解得所以12、答案：负；正解析：若磁场正在减弱，则磁场能在减小，是电容器的充电过程，根据楞次定律可确定电流由b向a，电场能增大，则上极板带负电；若磁场正在增强，则磁场能在增大，是放电过程，电场能正在减小，根据楞次定律，可判断电流由a向b，则上极板带正电。13、答案：；解析：A点的电势为若把试探电荷换成电荷放在电场中的A点，A点的电势不变，仍为。14、答案：；电场力做功与路径无关，只与初末位置有关解析：将一电荷最为q的正电荷从A点分别沿不同的路径（曲线ADB、直线AB、折线ACB)移到B点，电场力做的功为；沿不同路径移动电荷，电场力做功相同，所以电场力做功与路径无关，只与初末位置有关；15、答案：（1）（2）40s（3）解析：（1）当牵引力等于阻力时，速度最大，根据解得（2）汽车做匀加速运动解得设汽车刚达到额定功率时的速度，根据解得设汽车匀加速运动的时间t，根据解得（3）从静止到最大速度整个过程代入数据解得16、答案：（1）（2）见解析（3）解析：（1）由动能定理则有代入数据解得（2）由代入数据解得，方向竖直向下（3）根据得该电容器带电量 17、答案：（1）充电；增加（2）AD解析：（1）由图可知，当开关S接到“1”时，电容器处于充电过程，电容器所带的电荷量逐渐增加；（2）A.电容器充电时，两极板的电荷量不断增加，由可知，两板间的电压不断升高，当电容器两端电荷量达到饱和时，电压达到某一固定值，故A正确；B.充电过程中，两板间电压不断升高，两板间的电压与电源的电动势的差值不断减小，所以电流不断减小，灵敏电流计G的示数不断减小，故B错误；C.电容器充电时，上极板与电源正极相连，电容器上极板带正电荷，放电时，电流从电容器上极板流出，从下极板流入，所以电阻R中的电流方向从左向右，故C错误；D.电容器正在放电时，电容器两极板的电荷量正在减小，故D正确。故选AD。