PAGEPAGE10第十章測(cè)評(píng)(時(shí)間:75分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1.下面是某同學(xué)對(duì)電場(chǎng)中的一些概念及公式的理解,其中正確的是()A.依據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E=可知,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與摸索電荷所帶的電荷量成反比B.依據(jù)電容的定義式C=可知,電容器的電容與其所帶電荷量成正比,與兩極板間電壓成反比C.依據(jù)真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式E=k可知,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與場(chǎng)源電荷所帶的電荷量無關(guān)D.依據(jù)電勢(shì)差的定義式UAB=可知,帶電荷量為1C的正電荷,從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)克服靜電力做功為1J,則A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為-1V答案D解析電場(chǎng)強(qiáng)度取決于電場(chǎng)本身,與有無摸索電荷無關(guān),A錯(cuò)誤;電容取決于電容器本身,與電容器所帶電荷量和兩極板間電壓無關(guān),B錯(cuò)誤;E=k中,Q是場(chǎng)源電荷,所以電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與Q成正比,C錯(cuò)誤;由UAB=知,D正確。2.如圖所示,在粗糙的水平面上固定一個(gè)點(diǎn)電荷Q,在M點(diǎn)無初速度釋放一個(gè)帶有恒定電荷量的小物塊,小物塊在Q的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)停止,則從M到N的過程中,下列說法錯(cuò)誤的是()A.小物塊所受的靜電力漸漸減小B.小物塊具有的電勢(shì)能漸漸減小C.M點(diǎn)的電勢(shì)肯定高于N點(diǎn)的電勢(shì)D.小物塊電勢(shì)能的削減量肯定等于克服摩擦力做的功答案C解析小物塊在從M運(yùn)動(dòng)到N的過程中,肯定受到向右的摩擦力,所以庫侖力肯定向左。小物塊由M運(yùn)動(dòng)到N,與電荷Q的距離越來越大,所以小物塊受到的靜電力即庫侖力肯定減小,A正確。由動(dòng)能定理可得μmgx-WE=0,即WE=μmgx,靜電力做正功,小物塊具有的電勢(shì)能減小,其削減量等于克服滑動(dòng)摩擦力做的功,B、D正確。因點(diǎn)電荷Q的電性未知,故不能推斷M、N兩點(diǎn)電勢(shì)的凹凸,C錯(cuò)誤。3.如圖所示,一圓環(huán)上勻稱分布著正電荷,x軸垂直于環(huán)面且過圓心O。下列關(guān)于x軸上的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的說法中正確的是()A.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,電勢(shì)最低B.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,電勢(shì)最高C.從O點(diǎn)沿x軸正方向,電場(chǎng)強(qiáng)度減小,電勢(shì)上升D.從O點(diǎn)沿x軸正方向,電場(chǎng)強(qiáng)度增大,電勢(shì)降低答案B解析依據(jù)電場(chǎng)的對(duì)稱性和電場(chǎng)的疊加原理知,O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零。在x軸上,電場(chǎng)強(qiáng)度的方向自O(shè)點(diǎn)分別指向x軸正方向和x軸負(fù)方向,且沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來越低,所以O(shè)點(diǎn)電勢(shì)最高。在x軸上離O點(diǎn)無限遠(yuǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,所以從O點(diǎn)沿x軸正方向的電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小。選項(xiàng)B正確。4.一個(gè)帶電粒子僅在靜電力作用下從A點(diǎn)起先以-v0做直線運(yùn)動(dòng),其v-t圖像如圖所示。粒子在t0時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),3t0時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),下列推斷正確的是()A.A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為φB>φA>φCB.A、B、C三點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系為EC>EB>EAC.粒子從A點(diǎn)經(jīng)B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),電勢(shì)能先增加后削減D.粒子從A點(diǎn)經(jīng)B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),靜電力先做正功后做負(fù)功答案C解析由題中v-t圖像可知帶電粒子在0~t0時(shí)間內(nèi)做減速運(yùn)動(dòng),靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增大;在t0~3t0時(shí)間內(nèi)做反向加速運(yùn)動(dòng),靜電力做正功,電勢(shì)能減小,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。因?yàn)椴恢缼щ娏Ｗ与娦?故本題中無法推斷電勢(shì)的凹凸,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。圖像中斜率表示帶電粒子的加速度,qE=ma,可知A、B、C三點(diǎn)中EB最大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。5.如圖所示為示波管中偏轉(zhuǎn)電極的示意圖,間距為d、長(zhǎng)度為l的平行板A、B加上電壓后,可在A、B之間的空間中(設(shè)為真空)產(chǎn)生電場(chǎng)(設(shè)為勻強(qiáng)電場(chǎng))。在與A、B等距離的O點(diǎn),有一電荷量為+q、質(zhì)量為m的粒子以初速度v0沿水平方向(與A、B板平行)射入(圖中已標(biāo)出),不計(jì)重力,要使此粒子能從C處射出,則A、B間的電壓應(yīng)為()A. B.C. D.q答案A解析帶電粒子做類平拋運(yùn)動(dòng),l=v0t,a=d=at2,解得U=,故A正確。6.(2024北京中關(guān)村中學(xué)檢測(cè))靜電計(jì)指針張角的大小可以定性顯示其金屬球與外殼之間的電勢(shì)差大小。如圖所示,A、B是平行板電容器的兩個(gè)金屬板,G為靜電計(jì)。起先時(shí)開關(guān)S閉合,靜電計(jì)指針張開肯定角度,為了使指針張開的角度增大些,下列實(shí)行的措施可行的是()A.斷開開關(guān)S后,將A、B兩極板分開些B.保持開關(guān)S閉合,將A、B兩極板分開些C.保持開關(guān)S閉合,將A、B兩極板靠近些D.保持開關(guān)S閉合,將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng)答案A解析要使靜電計(jì)的指針張開角度增大些,應(yīng)當(dāng)使靜電計(jì)金屬球和外殼之間的電勢(shì)差增大,斷開開關(guān)S后,將A、B兩極板分開些,電容器的帶電荷量不變,電容減小,電勢(shì)差增大,A正確;保持開關(guān)S閉合,將A、B兩極板分開或靠近些,靜電計(jì)金屬球和外殼之間的電勢(shì)差不變,B、C錯(cuò)誤;保持開關(guān)S閉合,將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭向右或向左移動(dòng),靜電計(jì)金屬球和外殼之間的電勢(shì)差不變,D錯(cuò)誤。7.圖甲所示的電路中,K與L間接一智能電源,用以限制電容器C兩端的電壓UC。假如UC隨時(shí)間t的變更如圖乙所示,則下列描述電阻R兩端電壓UR隨時(shí)間t變更的圖像中,正確的是()答案A解析本題由利用比值求電流的公式分析求得電路中的電流,再依據(jù)部分電路歐姆定律定量分析電阻R兩端的電壓即可。由C=可得,ΔQ=CΔUC,電容器不符合歐姆定律的適用條件,電流i==C;電阻R符合歐姆定律的適用條件,兩端電壓UR=iR=CR;由圖像可知,在0~1s和2~3s兩段時(shí)間內(nèi),電壓恒定,=0,電阻R兩端的電壓必為零;1~2s內(nèi),R兩端電壓UR1=CR,3~5s內(nèi),R兩端電壓UR2=CR,負(fù)號(hào)表示電流方向與原電流方向相反,所以1~2s和3~5s兩段時(shí)間內(nèi),電阻R兩端電壓之比為2∶1,所以選項(xiàng)A正確。二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)8.如圖,一帶負(fù)電荷的油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),其軌跡在豎直面(紙面)內(nèi),且相對(duì)于過軌跡最低點(diǎn)P的豎直線對(duì)稱。忽視空氣阻力。由此可知()A.Q點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)高B.油滴在Q點(diǎn)的動(dòng)能比它在P點(diǎn)的大C.油滴在Q點(diǎn)的電勢(shì)能比它在P點(diǎn)的大D.油滴在Q點(diǎn)的加速度比它在P點(diǎn)的小答案AB解析軌跡關(guān)于P點(diǎn)對(duì)稱,曲線運(yùn)動(dòng)合力方向指向曲線凹側(cè),在P點(diǎn)合力方向豎直向上,則電場(chǎng)線方向豎直向下,沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,選項(xiàng)A正確;依據(jù)Ep=φq可知,油滴在Q點(diǎn)的電勢(shì)能小于在P點(diǎn)的電勢(shì)能,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;油滴所受合力豎直向上,依據(jù)動(dòng)能定理可知,油滴在Q點(diǎn)的動(dòng)能大于P點(diǎn),選項(xiàng)B正確;油滴所受合力大小不變,加速度也始終不變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9.測(cè)定電子的電荷量的試驗(yàn)裝置示意圖如圖所示,置于真空中的油滴室內(nèi)有兩塊水平放置的平行金屬板M、N,分別與電壓為U的恒定電源兩極相連,板的間距為d?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板間勻速下落,已知元電荷為e、重力加速度為g,則()A.油滴中電子的數(shù)目為B.油滴從小孔運(yùn)動(dòng)至N板過程中,電勢(shì)能增加mgdC.油滴從小孔運(yùn)動(dòng)至N板過程中,機(jī)械能增加eUD.若將極板M向下緩慢移動(dòng)一小段距離,油滴將加速下降答案AB解析帶電油滴在極板間勻速下落,故受力平衡,則有mg=q,所以油滴帶電荷量q=,所以電子的數(shù)目為n=,故A正確。油滴下降過程中,靜電力方向向上,靜電力做的功為-mgd,電勢(shì)能增加mgd,故B正確。機(jī)械能削減,故C錯(cuò)誤。若將極板M向下緩慢移動(dòng)一小段距離,d減小,靜電力F=q增大,合外力豎直向上,油滴將減速下降,故D錯(cuò)誤。10.兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1和Q2固定在x軸上O、D兩點(diǎn),兩者之間連線上各點(diǎn)電勢(shì)凹凸如圖中曲線所示(OB>BD),取無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,由圖可知()A.B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零B.Q1為負(fù)電荷,Q2為正電荷C.Q1電荷量肯定大于Q2電荷量D.將電子沿x軸從A點(diǎn)移到C點(diǎn),靜電力始終做正功答案BCD解析由E=知,B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零,A錯(cuò)誤;結(jié)合題圖可知,Q1為負(fù)電荷,Q2為正電荷,B正確;由題圖可知,電勢(shì)零點(diǎn)離D點(diǎn)較近,故Q1電荷量肯定大于Q2電荷量,C正確;將電子沿x軸從A點(diǎn)移到C點(diǎn),電勢(shì)始終上升,電子的電勢(shì)能始終減小,靜電力始終做正功,D正確。三、非選擇題(本題共5小題,共54分)11.(7分)定性探討平行板電容器的電容與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系的裝置如圖所示,平行板電容器的A板與靜電計(jì)相連,B板和靜電計(jì)金屬殼都接地。若充電后保持電容器所帶電荷量不變,試指出下列三種狀況下,靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度變更狀況。(均選填“變大”“變小”或“不變”)(1)正對(duì)面積減小時(shí),靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度將。

(2)板間距離增大時(shí),靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度將。

(3)插入電介質(zhì)時(shí),靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度將。

答案(1)變大(2)變大(3)變小解析(1)電容器所帶電荷量肯定,正對(duì)面積減小時(shí),由C=知,電容C減小,由C=知,電勢(shì)差U變大,故指針的偏轉(zhuǎn)角度變大;(2)板間距離增大時(shí),由C=知,電容C減小,由C=知,電勢(shì)差U變大,故指針的偏轉(zhuǎn)角度變大;(3)插入電介質(zhì)時(shí),由C=知,電容C變大,由C=知,電勢(shì)差U變小,故指針的偏轉(zhuǎn)角度變小。12.(9分)(2024山東煙臺(tái)聯(lián)考)用傳感器視察電容器的放電過程,按圖甲連接電路,電源電動(dòng)勢(shì)E=8V,電容器選用幾百微法的電解電容器,先使開關(guān)S與1端相連,電源向電容器充電,這個(gè)過程瞬間完成,然后把開關(guān)S擲向2端,電容器通過電阻R放電,傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī),屏幕上顯示出電流隨時(shí)間變更的I-t曲線,如圖乙所示。(1)估算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量q=C。

(2)依據(jù)以上數(shù)據(jù)估算電容C=μF。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

答案(1)3.2×10-3(2)4.0×102解析(1)由圖像的含義可知,橫軸與縱軸的乘積即為電荷量,依據(jù)橫軸與縱軸的數(shù)據(jù)可知,一個(gè)格子的電荷量為0.08×10-3C,大于半格算一個(gè),小于半格舍去,因此圖像所包含的格子個(gè)數(shù)為40,所以釋放的電荷量:q=0.08×10-3C×40=3.2×10-3C。(2)依據(jù)電容器的定義式可得:C=F=4.0×10-4F=4.0×102μF。13.(10分)(2024廣東深圳七中高二階段考)做功與路徑無關(guān)的力場(chǎng)叫作勢(shì)場(chǎng),在這類場(chǎng)中可以引入“勢(shì)”和“勢(shì)能”的概念,場(chǎng)力做功可以量度勢(shì)能的變更。例如靜電場(chǎng)和引力場(chǎng)。(1)如圖所示,真空中靜止點(diǎn)電荷+Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中,A、B為同一條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn),A、B兩點(diǎn)與點(diǎn)電荷+Q間的距離分別為r1和r2。取無窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零,則在距離點(diǎn)電荷+Q為r的某點(diǎn)電勢(shì)φ=(式中k為靜電力常量)。①現(xiàn)將電荷量為+q的摸索電荷放置在A點(diǎn),求該摸索電荷在A點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能EpA;②現(xiàn)將電荷量為+q的摸索電荷,由A點(diǎn)移至B點(diǎn),求在此過程中,靜電力所做的功W。(2)質(zhì)量為M的天體四周存在引力場(chǎng)。已知該天體的半徑為R,引力常量為G。請(qǐng)類比點(diǎn)電荷,取無窮遠(yuǎn)處的引力勢(shì)為零,寫出在距離該天體中心為r(r>R)處的引力勢(shì)φg的表達(dá)式。答案(1)①②(2)φg=-解析(1)①由題意可知,A點(diǎn)的電勢(shì)φA=,所以摸索電荷+q放置在A點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能EpA=qφA=②在摸索電荷由A點(diǎn)移至B點(diǎn)的過程中,依據(jù)功能關(guān)系有W=qφA-qφB=(2)將一物體從距離該天體中心為r的點(diǎn)移至無窮遠(yuǎn)處,萬有引力做負(fù)功,引力勢(shì)能增加,所以該點(diǎn)的引力勢(shì)φg<0,則類比點(diǎn)電荷可得φg=-14.(12分)如圖所示,某空間有一豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E=1.0×102V/m,一塊足夠大的接地金屬板水平放置在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,在金屬板的正上方高度h=0.80m的a處有一粒子源,盒內(nèi)粒子以v0=2.0×102m/s的初速度向水平面以下的各個(gè)方向勻稱放出質(zhì)量為m=2.0×10-15kg、電荷量為q=+10-12C的帶電粒子,粒子最終落在金屬板b上,若不計(jì)粒子重力,求:(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)帶電粒子打在金屬板上時(shí)的動(dòng)能。(2)從粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍(所形成的面積);若使帶電粒子打在金屬板上的范圍減小,可以通過變更哪些物理量來實(shí)現(xiàn)?答案(1)1.2×10-10J(2)面積為4.0m2可以通過減小h或增大E來實(shí)現(xiàn)解析(1)不計(jì)粒子重力,只有靜電力做功,對(duì)粒子由動(dòng)能定理得qUab=Ek-可得帶電粒子打在金屬板上時(shí)的動(dòng)能為Ek=qUab+=1.2×10-10J。(2)粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍以粒子水平拋出的落點(diǎn)為邊界。設(shè)水平拋出后t時(shí)刻落在板上:x=v0t,h=at2,a=,S=πx2聯(lián)立以上各式得所形成的面積S==4.0m2,可以通過減小h或增大E來實(shí)現(xiàn)。15.(16分)(2024北京西城模擬)電容器作為儲(chǔ)能器件,在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用。實(shí)際中的電容器在外形結(jié)構(gòu)上有多種不同的形式,但均可以用電容描述它的特性。(1)在兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)就組成一個(gè)最簡(jiǎn)潔的電容器,叫作平行板電容器。圖1為一平行板電容器的充電電路,在充電過程中兩極板間電勢(shì)差U隨電荷量q的變更圖像如圖2所示。類比直線運(yùn)動(dòng)中由v-t圖像求位移的方法,在圖2中畫出當(dāng)電荷量由Q1增加到Q2的過程中電容器增加的電勢(shì)能。(2)同平行板電容器一樣,一個(gè)金屬球和一個(gè)與它同心的金屬球殼也可以組成一個(gè)電容器,叫作球形電容器。如圖3所示,兩極間為真空的球形電容器,其內(nèi)球半徑為R1,外球內(nèi)半徑為R2,電容為C=,其中k為靜電力常量。請(qǐng)結(jié)合(1)中的方法推導(dǎo)該球形電容器充電后電荷量達(dá)到Q時(shí)所具有的電勢(shì)能Ep的表達(dá)式。圖3(3)孤立導(dǎo)體也能儲(chǔ)存電荷,也具有電容。將孤立導(dǎo)體球看作另一極在無窮遠(yuǎn)的球形電容器,依據(jù)球形電