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专题十 《 静电场中能量》信息优化卷（基础A）-备战高考物理一轮复习单元信息优化AB卷
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这是一份专题十 《 静电场中能量》信息优化卷（基础A）-备战高考物理一轮复习单元信息优化AB卷，文件包含专题十《静电场中能量》信息优化卷基础A原卷版docx、专题十《静电场中能量》信息优化卷基础A解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共26页， 欢迎下载使用。
（考试时间90分钟 试卷满分100分）
注意事项：
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。
2．测试范围：人教版（2019） 必修第三册 第十章《静电场中能量》
第 Ⅰ 卷（选择题）
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1．如图所示为手机自动计步器的原理图，电容器的一个极板M固定在手机上，另一个极板N与两个固定在手机上的轻弹簧连接，人带着手机向前加速运动阶段与静止时相比，手机上的电容器（ ）
A．电容变大
B．两极板间电压升高
C．两极板间电场强度变小
D．两极板所带电荷量增加
2．电场分选是在高压电场中利用入选物料的电性差异进行分选的方法。如图所示，从漏斗漏出的混合物料经起电区（未画出）起电（带正电或负电）后沿电场中线由静止进入高压电场，已知物料全部落入M、N槽中且打不到极板，不计空气阻力和物料间的相互作用力，则起电后的物料经过高压电场区域时，下列说法错误的是（ ）
一定做曲线运动
B．所用时间一定相同
C．电势能一定减少
D．机械能一定增加
3．电容式加速度传感器是常见的手机感应装置，结构如图所示，质量块上端连接轻质弹簧，下端连接电介质，弹簧与电容器固定在外框上，质量块带动电介质移动改变电容，则（ ）
A．电介质插入极板越深，电容器电容越小
B．当传感器处于静止状态时，电容器不带电
C．当传感器由静止突然向前加速时，会有电流由a流向b
D．当传感器以恒定加速度向前运动，达到稳定后电流表指针不偏转
4．如图甲所示为阴极射线管的原理示意图，其阳极和阴极分别连接电压可调节的电源的正负极，电子由阴极发射后向阳极运动，调节电源的输出电压，可以使阴极射线管在不同电压下工作。以阴极为坐标原点沿阴极阳极连线方向建立x轴，如图乙所示为阴极射线管某次工作时，阴极到阳极之间电势的变化图线，其内部空间可以划分为近阴极区、弧柱区、近阳极区三个部分，不计电子之间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A．阴极附近电场强度小于阳极附近B．近阴极区内，随x的增大电场强度逐渐增大
C．电子在弧柱区做匀加速直线运动D．电子由阴极向阳极运动时，加速度一直增大
5．如图甲所示，过均匀带电金属球的球心O建立一维坐标系。以无穷远处的电势为零，x轴上的电势φ分布如图乙所示。已知|x1|＜x2，下列说法正确的是（ ）
A．该带电体带正电
B．x1处的电场强度比x2处的电场强度小
C．电子在x1处的电势能比在x2处的大
D．将质子从x1处移到x2处，电场力做正功
6．如图甲所示，一绝缘的圆环上均匀分布着正电荷，一光滑细杆过圆心且垂直于圆环平面，杆上套有带正电的小球。时刻把小球从a点由静止释放后，小球沿细杆运动经过b、c两点，小球运动的图像如图乙所示。下列判断正确的是（ ）
A．小球从a点运动到b点的过程中电势能增大
B．圆环在圆心处产生的电场强度不为0
C．a点的电场强度大于b点的电场强度
D．a、b两点电势差小于b、c两点电势差
7．如图所示，两个固定的等量正点电荷相距4L，其连线的中点为O，以O为圆心、L为半径的圆与两正点电荷间的连线及连线的垂直平分线分别交于a、b和c、d，以O为坐标原点、垂直ab向上为正方向建立Oy轴，Ob为x轴的正方向。若带正电的试探电荷从a点由静止出发，沿直线aOb运动到b点，下列各图关于试探电荷速度v、电势能Ep及x轴上各点电场强度E、电势φ的描述正确的是（ ）
A． B．
C． D．
8．在 x 轴方向存在一静电场，其φ-x 图像如图所示，一电子以一定的初速度沿 x 轴从 O 点运动到 x4，电子仅受电场力，则该电子（ ）
A．在 x1 处电势能最小
B．从 x2到 x3受到的电场力和从 x3到 x4受到的电场力方向相反
C．在 x1处受到的电场力最大
D．在 x3处电势为零，电场强度也为零
9．电子墨水是一种无光源显示技术，它利用电场调控带电颜料微粒的分布，使之在自然光的照射下呈现出不同颜色．透明面板下有一层胶囊，其中每个胶囊都是一个像素．如图所示，胶囊中有带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒．当胶囊下方的电极极性由负变正时，微粒在胶囊内迁移（每个微粒电量保持不变），像素由黑色变成白色．下列说法正确的有（ ）
A．像素呈黑色时，黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势
B．像素呈白色时，黑色微粒所在区域的电势低于白色微粒所在区域的电势
C．像素由黑变白的过程中，电场力对白色微粒做正功
D．像素由白变黑的过程中，电场力对黑色微粒做负功
10．如图甲所示，一平行板电容器极板板长，宽，两极板间距为。距极板右端处有一竖直放置的荧光屏；在平行板电容器左侧有一长的“狭缝”粒子源，可沿着两极板中心平面均匀、连续不断地向电容器内射入比荷为、速度为的带电粒子（不计重力）。现在平行板电容器的两极板间加上如图乙所示的交流电，已知粒子在电容器中运动所用的时间远小于交流电的周期。下列说法不正确的是（ ）
A．粒子打到屏上时在竖直方向上偏移的最大距离为
B．粒子打在屏上的区域面积为
C．在内，进入电容器内的粒子有能够打在屏上
D．在内，屏上出现亮线的时间为
11．如图甲所示，某电场中的一条电场线恰好与M、P所在直线重合，以M为坐标原点，向右为正方向建立直线坐标系x，P点的坐标，此电场线上各点的电场强度E的大小随x变化的规律如图乙所示。若一电子（电荷量大小为e）仅在电场力作用下自M点运动至P点，其电势能减小。以下说法正确的是（ ）
A．该电子做匀变速直线运动
B．x轴上各点的电场强度方向都为x轴负方向
C．两点间电势差
D．图像中的的数值为1.2
12．如图甲所示，有一范围足够大的平行于纸面的匀强电场。取电场内某一位置为坐标原点O建立x轴，选取x轴上到O点距离为r0的A点，以O为圆心、r0为半径作圆，B为圆周上一点，OB⊥OA，从A点起沿圆周逆时针测量圆上各点的电势和转过的角度θ，可以用此数据绘制图像，绘制出如图乙所示的一条正弦曲线，电势最大值为。关于该匀强电场，下列说法正确的是（ ）
A．A、B两点间的电势差为
B．电场强度的方向与x轴正方向一致
C．该匀强电场的电场强度大小
D．圆的任意一条直径两端点间电势差的绝对值均为2
第Ⅱ卷（非选择题）
二、实验题
13．（10分）在“观察电容器的充、放电现象”实验中：
（a）甲同学观察图1的电容器，电容器外壳上面标明的“10V”的含义是
A．电容器的额定电压为10V
B．电容器的击穿电压为10V
C．电容器在10V电压下才正常工作
（b）乙同学的实验电路图如图甲，电源输出电压恒为8V，S是单刀双掷开关，G为灵敏电流计，C为电容器。乙同学先使S与“1”端相连，稳定后，将S与“2”端相连，直至电流表示数为0，如图乙记录了该过程中的通过电容器的电流随时间的变化情况。
（1）当开关S接到“1”时，电容器处于 过程；当开关S接到“2”时，电容器处于 过程（以上两空填“充电”或者“放电”）；
（2）图像阴影表示图像与对应时间轴所围成的面积，面积表示的物理意义是 ；
（3）乙图中阴影部分的面积 ；（选填“”“”或“”）
二、计算题
14．（8分）两个质量均为m，带电量均为q的小球分别用绝缘细线悬挂于匀强电场中的、两点，静止时的位置如图甲和图乙所示。图甲中细线与竖直方向的夹角，该匀强电场的方向与细线垂直；图乙中细线与竖直方向的夹角，该匀强电场的方向与细线的夹角。已知重力加速度为g，图甲中匀强电场的电场强度为，图乙中匀强电场的电场强度为。
（1）求；
（2）若剪断图乙中的细线，求经过时间小球电势能的变化量。
15．（9分）如图所示，光滑的水平面上静止着一辆小车（用绝缘材料制成），小车上固定一对竖直放置的带电金属板，小车连同金属板总质量为M，金属板组成的电容器电容为C，带电量为Q，两金属板之间的距离为d；在右金属板的同一条竖直线上有两个小孔a、b，两小孔之间的距离为h。一个质量为m、带电量为+q的小球从小孔a以某一水平速度进入金属板，小球刚好不与左板相碰，最后又恰好从小孔b出金属板，则：
（1）小球从小孔a到到小孔b所用时间t；
（2）小球从小孔a到到小孔b的过程中小车发生的位移xM；
（3）小球从小孔a进入至运动到金属板左板过程中电场力对系统所做总功W。
16．（11分）某科研团队设计了一款用于收集工业生产中产生的某种固体微粒的装置，其原理简图如图所示。固体微粒通过带电室时带上正电且电量相等，微粒从A点无初速地进入加速区域，经点进入静电分析器，沿圆弧运动，再经点沿轴正方向进入偏转匀强电场区域，最终打在竖直轴上的点。建立如图所示坐标系，带电室、加速区域在第三象限，静电分析器在第四象限，偏转电场区域布满第一象限。已知带电固体微粒的比荷为，加速区域板间电压为，圆弧上各点的场强大小相同且为，方向都指向圆弧的圆心点，偏转电场大小，方向沿轴负方向，不计微粒重力、空气阻力及微粒间的作用力，求
（1）带电固体微粒离开加速区域时的速度大小；
（2）圆弧的半径；
（3）点的纵坐标。
17．（12分）如图所示，有三根完全相同、原长均为的绝缘轻质橡皮筋，其中两根的一端固定在天花板上的点，另一端分别连接质量均为的带电小球、，它们所带的电荷量分别为和，、之间用第三根橡皮筋连接起来。由于空间存在水平向右的匀强电场，平衡时三根橡皮筋的长度均为原长的。已知橡皮筋满足胡克定律并始终在弹性限度内，两小球所带电荷量始终不变，两小球间的静电力不计，重力加速度大小为。求：
（1）匀强电场的电场强度大小；
（2）若只剪断、之间的橡皮筋，、球最后再次平衡时，小球电势能的减少量和小球重力势能的增加量；
（3）若改为只剪断之间的橡皮筋，平衡时、球系统电势能的变化量。
（考试时间90分钟 试卷满分100分）
注意事项：
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。
2．测试范围：人教版（2019） 必修第三册 第十章《静电场中能量》
第 Ⅰ 卷（选择题）
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1．如图所示为手机自动计步器的原理图，电容器的一个极板M固定在手机上，另一个极板N与两个固定在手机上的轻弹簧连接，人带着手机向前加速运动阶段与静止时相比，手机上的电容器（ ）
A．电容变大
B．两极板间电压升高
C．两极板间电场强度变小
D．两极板所带电荷量增加
2．电场分选是在高压电场中利用入选物料的电性差异进行分选的方法。如图所示，从漏斗漏出的混合物料经起电区（未画出）起电（带正电或负电）后沿电场中线由静止进入高压电场，已知物料全部落入M、N槽中且打不到极板，不计空气阻力和物料间的相互作用力，则起电后的物料经过高压电场区域时，下列说法错误的是（ ）
一定做曲线运动
B．所用时间一定相同
C．电势能一定减少
D．机械能一定增加
3．电容式加速度传感器是常见的手机感应装置，结构如图所示，质量块上端连接轻质弹簧，下端连接电介质，弹簧与电容器固定在外框上，质量块带动电介质移动改变电容，则（ ）
A．电介质插入极板越深，电容器电容越小
B．当传感器处于静止状态时，电容器不带电
C．当传感器由静止突然向前加速时，会有电流由a流向b
D．当传感器以恒定加速度向前运动，达到稳定后电流表指针不偏转
4．如图甲所示为阴极射线管的原理示意图，其阳极和阴极分别连接电压可调节的电源的正负极，电子由阴极发射后向阳极运动，调节电源的输出电压，可以使阴极射线管在不同电压下工作。以阴极为坐标原点沿阴极阳极连线方向建立x轴，如图乙所示为阴极射线管某次工作时，阴极到阳极之间电势的变化图线，其内部空间可以划分为近阴极区、弧柱区、近阳极区三个部分，不计电子之间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A．阴极附近电场强度小于阳极附近B．近阴极区内，随x的增大电场强度逐渐增大
C．电子在弧柱区做匀加速直线运动D．电子由阴极向阳极运动时，加速度一直增大
5．如图甲所示，过均匀带电金属球的球心O建立一维坐标系。以无穷远处的电势为零，x轴上的电势φ分布如图乙所示。已知|x1|＜x2，下列说法正确的是（ ）
A．该带电体带正电
B．x1处的电场强度比x2处的电场强度小
C．电子在x1处的电势能比在x2处的大
D．将质子从x1处移到x2处，电场力做正功
6．如图甲所示，一绝缘的圆环上均匀分布着正电荷，一光滑细杆过圆心且垂直于圆环平面，杆上套有带正电的小球。时刻把小球从a点由静止释放后，小球沿细杆运动经过b、c两点，小球运动的图像如图乙所示。下列判断正确的是（ ）
A．小球从a点运动到b点的过程中电势能增大
B．圆环在圆心处产生的电场强度不为0
C．a点的电场强度大于b点的电场强度
D．a、b两点电势差小于b、c两点电势差
7．如图所示，两个固定的等量正点电荷相距4L，其连线的中点为O，以O为圆心、L为半径的圆与两正点电荷间的连线及连线的垂直平分线分别交于a、b和c、d，以O为坐标原点、垂直ab向上为正方向建立Oy轴，Ob为x轴的正方向。若带正电的试探电荷从a点由静止出发，沿直线aOb运动到b点，下列各图关于试探电荷速度v、电势能Ep及x轴上各点电场强度E、电势φ的描述正确的是（ ）
A． B．
C． D．
8．在 x 轴方向存在一静电场，其φ-x 图像如图所示，一电子以一定的初速度沿 x 轴从 O 点运动到 x4，电子仅受电场力，则该电子（ ）
A．在 x1 处电势能最小
B．从 x2到 x3受到的电场力和从 x3到 x4受到的电场力方向相反
C．在 x1处受到的电场力最大
D．在 x3处电势为零，电场强度也为零
9．电子墨水是一种无光源显示技术，它利用电场调控带电颜料微粒的分布，使之在自然光的照射下呈现出不同颜色．透明面板下有一层胶囊，其中每个胶囊都是一个像素．如图所示，胶囊中有带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒．当胶囊下方的电极极性由负变正时，微粒在胶囊内迁移（每个微粒电量保持不变），像素由黑色变成白色．下列说法正确的有（ ）
A．像素呈黑色时，黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势
B．像素呈白色时，黑色微粒所在区域的电势低于白色微粒所在区域的电势
C．像素由黑变白的过程中，电场力对白色微粒做正功
D．像素由白变黑的过程中，电场力对黑色微粒做负功
10．如图甲所示，一平行板电容器极板板长，宽，两极板间距为。距极板右端处有一竖直放置的荧光屏；在平行板电容器左侧有一长的“狭缝”粒子源，可沿着两极板中心平面均匀、连续不断地向电容器内射入比荷为、速度为的带电粒子（不计重力）。现在平行板电容器的两极板间加上如图乙所示的交流电，已知粒子在电容器中运动所用的时间远小于交流电的周期。下列说法不正确的是（ ）
A．粒子打到屏上时在竖直方向上偏移的最大距离为
B．粒子打在屏上的区域面积为
C．在内，进入电容器内的粒子有能够打在屏上
D．在内，屏上出现亮线的时间为
11．如图甲所示，某电场中的一条电场线恰好与M、P所在直线重合，以M为坐标原点，向右为正方向建立直线坐标系x，P点的坐标，此电场线上各点的电场强度E的大小随x变化的规律如图乙所示。若一电子（电荷量大小为e）仅在电场力作用下自M点运动至P点，其电势能减小。以下说法正确的是（ ）
A．该电子做匀变速直线运动
B．x轴上各点的电场强度方向都为x轴负方向
C．两点间电势差
D．图像中的的数值为1.2
12．如图甲所示，有一范围足够大的平行于纸面的匀强电场。取电场内某一位置为坐标原点O建立x轴，选取x轴上到O点距离为r0的A点，以O为圆心、r0为半径作圆，B为圆周上一点，OB⊥OA，从A点起沿圆周逆时针测量圆上各点的电势和转过的角度θ，可以用此数据绘制图像，绘制出如图乙所示的一条正弦曲线，电势最大值为。关于该匀强电场，下列说法正确的是（ ）
A．A、B两点间的电势差为
B．电场强度的方向与x轴正方向一致
C．该匀强电场的电场强度大小
D．圆的任意一条直径两端点间电势差的绝对值均为2
第Ⅱ卷（非选择题）
二、实验题
13．（10分）在“观察电容器的充、放电现象”实验中：
（a）甲同学观察图1的电容器，电容器外壳上面标明的“10V”的含义是
A．电容器的额定电压为10V
B．电容器的击穿电压为10V
C．电容器在10V电压下才正常工作
（b）乙同学的实验电路图如图甲，电源输出电压恒为8V，S是单刀双掷开关，G为灵敏电流计，C为电容器。乙同学先使S与“1”端相连，稳定后，将S与“2”端相连，直至电流表示数为0，如图乙记录了该过程中的通过电容器的电流随时间的变化情况。
（1）当开关S接到“1”时，电容器处于 过程；当开关S接到“2”时，电容器处于 过程（以上两空填“充电”或者“放电”）；
（2）图像阴影表示图像与对应时间轴所围成的面积，面积表示的物理意义是 ；
（3）乙图中阴影部分的面积 ；（选填“”“”或“”）
二、计算题
14．（8分）两个质量均为m，带电量均为q的小球分别用绝缘细线悬挂于匀强电场中的、两点，静止时的位置如图甲和图乙所示。图甲中细线与竖直方向的夹角，该匀强电场的方向与细线垂直；图乙中细线与竖直方向的夹角，该匀强电场的方向与细线的夹角。已知重力加速度为g，图甲中匀强电场的电场强度为，图乙中匀强电场的电场强度为。
（1）求；
（2）若剪断图乙中的细线，求经过时间小球电势能的变化量。
15．（9分）如图所示，光滑的水平面上静止着一辆小车（用绝缘材料制成），小车上固定一对竖直放置的带电金属板，小车连同金属板总质量为M，金属板组成的电容器电容为C，带电量为Q，两金属板之间的距离为d；在右金属板的同一条竖直线上有两个小孔a、b，两小孔之间的距离为h。一个质量为m、带电量为+q的小球从小孔a以某一水平速度进入金属板，小球刚好不与左板相碰，最后又恰好从小孔b出金属板，则：
（1）小球从小孔a到到小孔b所用时间t；
（2）小球从小孔a到到小孔b的过程中小车发生的位移xM；
（3）小球从小孔a进入至运动到金属板左板过程中电场力对系统所做总功W。
16．（11分）某科研团队设计了一款用于收集工业生产中产生的某种固体微粒的装置，其原理简图如图所示。固体微粒通过带电室时带上正电且电量相等，微粒从A点无初速地进入加速区域，经点进入静电分析器，沿圆弧运动，再经点沿轴正方向进入偏转匀强电场区域，最终打在竖直轴上的点。建立如图所示坐标系，带电室、加速区域在第三象限，静电分析器在第四象限，偏转电场区域布满第一象限。已知带电固体微粒的比荷为，加速区域板间电压为，圆弧上各点的场强大小相同且为，方向都指向圆弧的圆心点，偏转电场大小，方向沿轴负方向，不计微粒重力、空气阻力及微粒间的作用力，求
（1）带电固体微粒离开加速区域时的速度大小；
（2）圆弧的半径；
（3）点的纵坐标。
17．（12分）如图所示，有三根完全相同、原长均为的绝缘轻质橡皮筋，其中两根的一端固定在天花板上的点，另一端分别连接质量均为的带电小球、，它们所带的电荷量分别为和，、之间用第三根橡皮筋连接起来。由于空间存在水平向右的匀强电场，平衡时三根橡皮筋的长度均为原长的。已知橡皮筋满足胡克定律并始终在弹性限度内，两小球所带电荷量始终不变，两小球间的静电力不计，重力加速度大小为。求：
（1）匀强电场的电场强度大小；
（2）若只剪断、之间的橡皮筋，、球最后再次平衡时，小球电势能的减少量和小球重力势能的增加量；
（3）若改为只剪断之间的橡皮筋，平衡时、球系统电势能的变化量。
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