2023版新教材高中物理核心素养提升10静电场中的能量新人教版必修第三册 试卷

这是一份2023版新教材高中物理核心素养提升10静电场中的能量新人教版必修第三册，共5页。
情境1  电场中“四类图像”的处理方法——科学思维1.如图甲所示，Q1、Q2是两个固定的点电荷，一带正电的试探电荷仅在静电力作用下以初速度v0沿两点电荷连线的中垂线从a点向上运动，其v ­ t图像如图乙所示，下列说法正确的是(　　)A．两点电荷一定都带正电，且电荷量一定相等B．两点电荷一定都带负电，且电荷量一定相等C．试探电荷一直向上运动，直至运动到无穷远处D．0～t2时间内，试探电荷的电势能先增大后减小2.真空中有一静电场，其在x轴正半轴的电势φ随x变化的关系如图，根据图像可知下列选项正确的是(　　)A．R处的电场强度为零B．若试探电荷从x1处移到x2处，电场力不一定做正功C．x1处与x2处的电场强度方向相同D．该电场有可能是处在O点的正点电荷激发产生的3.(多选)真空中相距为3a的两个点电荷M、N，分别固定于x轴上x1＝0和x2＝3a的两点上，在它们连线上各点电场强度E随x变化关系如图所示，以下判断正确的是(　　)A．x＝2a处的电场强度为零，电势也一定为零B．点电荷M、N一定为同种电荷C．点电荷M、N一定为异种电荷D．点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为4∶1 4．(多选)一带负电的微粒(电荷量不变，所受重力不计)只在静电力作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示，其中0～x1段是曲线，x1～x2段是平行于x轴的直线，x2～x3段是倾斜直线，则下列说法正确的是(　　)A.0～x1段电场强度逐渐增大B．0～x1段电势逐渐升高C．x1～x2段电场强度为零D．x2～x3段微粒做匀加速直线运动5．[2023·广东广州执信中学高二上月考]空间存在着平行纸面的匀强电场，但电场的具体方向未知，现在纸面内建立直角坐标系xOy，用仪器沿Ox、Oy两个方向探测该静电场中各点电势，得到各点电势φ与横、纵坐标的函数关系如图所示．关于该电场的电场强度E，下列说法正确的是(　　)A．E＝3 V/m，方向沿x轴正方向B．E＝5 V/m，方向指向第一象限C．E＝400 V/m，方向沿y轴负方向D．E＝500 V/m，方向指向第三象限 情境2  电场中的“STSE”问题——模型建构6.(电子透镜)(多选)2020年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱．电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，在电子显微镜中电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚或发散作用，其中一种电子透镜的电场分布如图所示，其中虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等．一电子仅在电场力作用下运动，其轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点，下列说法正确的是(　　)A．a点的电势高于b点的电势B．a点的电场强度小于c点的电场强度C．电子在a点的电势能小于在c点的电势能D．电子经过b点时的速度大于经过a点时的速度7．如图为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动．若某次膜片振动时，膜片与极板距离增大，则在此过程中(　　)A．膜片与极板间的电容增大B．极板所带电荷量增大C．膜片与极板间的电场强度增大D．电阻R中有电流通过[答题区]题号1234567答案       8.人体的细胞膜内外存在电势差(膜电位差)约U＝35 mV，细胞膜厚度约为d＝7.0×10－9 m．细胞膜有选择地让钾或钠离子通过，以保持细胞内、外的电势差和渗透压．当一个一价的钠离子(电荷量q＝1.6×10－19 C)从图中的A到B通过细胞膜时，求：(细胞膜内的电场看作匀强电场，且电势关系为φA>φB)(1)它受到的静电力多大？(2)静电力做功是多少？(3)电势能是增加还是减少？改变了多少？        9．喷墨打印机的原理示意图如图所示，其中墨盒可以喷出墨汁液滴，此液滴经过带电室时被带上负电，带电多少由计算机按字体笔画高低位置输入信号加以控制．带电后液滴以一定的初速度进入偏转电场，带电液滴经过偏转电场发生偏转后打到纸上，显示出字体．计算机无信号输入时，墨汁液滴不带电，径直通过偏转板最后注入回流槽流回墨盒．设偏转板长L1＝1.6 cm，两板间的距离d＝0.5 cm，两板间的电压U＝8.0×103 V，偏转板的右端距纸的距离L2＝3.2 cm.若一滴墨汁液滴的质量m＝1.6×10－10 kg，墨汁液滴以v0＝20 m/s的初速度垂直电场方向进入偏转电场，此液滴打到纸上的点距原入射方向的距离为2.0 mm.忽略空气阻力和重力作用．(1)求一滴墨汁液滴通过带电室后所带的电荷量q.(2)若要使纸上的字体放大，可通过调节两极板间的电压或调节偏转板右端距纸的距离L2来实现．现调节L2使纸上的字体放大10%，调节后偏转板的右端距纸的距离为多大？         核心素养提升1．答案：B解析：由题图乙可知试探电荷在0～t2时间内做减速直线运动，故两点电荷一定都带负电，且带电荷量一定相等，选项B正确，A错误；试探电荷先向上减速运动，速度减为零后再向下加速运动，选项C错误；0～t2时间内，静电力做负功，则试探电荷的电势能一直增大，选项D错误．2．答案：B解析：φ ­ x图像中，曲线上任意一点的切线的斜率表示该点的电场强度在x轴方向的分量，R处切线的斜率不为零，故电场强度不为零，A错误；试探电荷从x1处移到x2处，电势降低，如果是正电荷，电场力做正功，如果是负电荷，电场力做负功，B正确；x1处与x2处的切线斜率同为负值，故x轴方向的电场强度分量的方向相同，但在立体空间中，两处的电场方向不一定相同，C错误；点电荷电场中，离点电荷越近，电场强度越大，故φ ­ x图像的斜率越大，而题图中，越靠近O点图线越平缓，故D错误．3．答案：BD解析：A错：x＝2a处的电场强度为零，但由于电势与电场强度无关，与零电势点的选取有关，则电场强度为零的地方电势不一定为零．B对，C错：从0到3a，电场强度先是正方向减小到零又反方向增大，则点电荷M、N必为同种电荷．D对：x＝2a处的电场强度为0，由＝得：QM∶QN＝4∶1.4．答案：CD解析：A错，C对：图线的斜率表示静电力的大小，0～x1段微粒所受静电力减小，故0～x1段电场强度减小，同理，x1～x2段电场强度为零．B错，D对：0～x1段微粒的电势能逐渐增大，而微粒带负电荷，所以其电势逐渐降低；x2～x3段微粒受到的静电力不变，电势能降低，则动能增加，所以微粒做匀加速直线运动．5．答案：D解析：由φ ­ x图像中图线斜率表示电场强度E在x轴方向的分量Ex可知，Ex＝＝300 V/m，又由于沿电场线方向电势降低，则Ex方向沿x轴负方向；同理电场强度E在y轴方向的分量Ey＝＝400 V/m，方向沿y轴负方向，再由矢量合成可知，E＝＝ V/m＝500 V/m，方向指向第三象限，故A、B、C错误，D正确．6．答案：BD解析：由电场线与等势面处处垂直和电子运动轨迹的弯曲方向可知，若电子从a点运动到b点，电场力做正功，则电子在a点时电势能大于其在b点的电势能；若电子从b点运动到a点，电场力做负功，则电子在a点时电势能依然大于其在b点的电势能，由于电子带负电，故a点的电势低于b点的电势，故A错误；等差等势面的疏密可表示场强大小，由于a点等差等势面比c点稀疏，则a点的电场强度小于c点的电场强度，故B正确；由电场线的方向可判断出φc>φa，电子在电势低的地方电势能大，在电势高的地方电势能小，故电子在a点的电势能大于在c点的电势能，故C错误；电子只在电场力作用下运动，其动能和电势能之和不变，又因为电子在a点时电势能大于其在b点的电势能，故其在a点时动能小于其在b点的动能，经过a点时速度小于经过b点时速度，故D正确．7．答案：D解析：根据C＝可知，膜片与极板距离增大，膜片与极板间的电容减小，选项A错误；根据Q＝CU可知极板所带电荷量减小，因此电容器要通过电阻R放电，所以选项D正确，B错误；根据E＝可知，膜片与极板间的电场强度减小，选项C错误．8．答案：(1)8.0×10－13 N　(2)5.6×10－21 J　(3)减少　减少了5.6×10－21 J解析：(1)E＝＝＝5.0×106 V/m则F＝qE＝1.6×10－19×5.0×106 N＝8.0×10－13 N.(2)W＝qU＝1.6×10－19×35×10－3 J＝5.6×10－21 J.(3)因为静电力做5.6×10－21 J的正功，所以电势能减少，减少了5.6×10－21 J．9．答案：(1)1.25×10－13 C　(2)3.6 cm解析：(1)设液滴在偏转电场中运动时间为t，离开电场时偏移量为y，打到纸上偏移量为y1＝2 mm，则有L1＝v0t，y＝at2，a＝，根据类平抛的推论知，离开偏转电场时速度的反向延长线交于L1的中点，根据三角形相似得＝，联立以上各式并代入数据得q＝＝1.25×10－13 C.(2)设放大后液滴在纸上的偏移量为y2，y2＝(1＋10%)y1＝2.2 mm，把电荷量表达式变形得L′2＝－，代入数据得L′2＝3.6 cm.