高中物理人教版（2019）必修三第十章静电场中的能量 复习提升原创卷
试卷更新日期：2023-01-05 类型：单元试卷
一、单选题
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1. 如图所示，真空中平行板电容器带有绝缘手柄的A板接地，闭合电键给电容器充电后断开电键。电容器中的C点固定放置一带负电的点电荷q，q不影响电容器的电场分布。下列说法正确的是（ ）
A、若通过手柄把A板向上平移一小段距离，则q所受的电场力变大 B、若通过手柄把A板向左平移一小段距离，则q所受电场力变小 C、若紧靠B板插入一块有机玻璃板，则q的电势能变小 D、若紧靠B板插入一块等大的铁板，则q的电势能不变2. 如图所示，匀强电场的方向平行于xOy平面，取坐标原点O的电势为零，已知平面内A、B两点的电势分别为240V和165V，下列说法不正确的是（）
A、C点处的电势为－75V B、电场强度的大小为13V/cm C、电子在B点的电势能比在A点大75eV D、电子从B点沿BAOC运动到C点，电场力做的功为240eV3. 如图所示，均匀的带正电圆环圆心为O，以O点为坐标原点建立x轴，坐标轴垂直于圆环平面，A是x轴上的一点，B点是OA的中点，无穷远处电势为0。现在A处再放一同样的带正电圆环，圆心在A点，环面与x轴垂直，则（ ）
A、A点的电场强度减小 B、A点的电势增大 C、B点的电场强度增大 D、B点的电势为04. 2022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。如图所示为双透镜电子显微镜内电场中等势面分布图。虚线为等势面，实线为电子枪射出的电子轨迹，a、b、c、d为轨迹上四点，下列说法正确的是（ ）
A、电子从a到d一直做加速运动 B、电子从a到b和从c到d电场力做功相同 C、电子在a点和在d点速度相同 D、电子从b到c电势能先减小后增大5. 如图甲是某同学设计的一静电除尘实验装置，两端开口的空塑料瓶中固定着一根钢锯条和一块金属片，图乙为塑料瓶俯视图。将钢锯条和金属片分别跟手摇发电机的两极相连。将点燃的蚊香放入塑料瓶内，很快就看见塑料瓶内烟雾缭绕。摇动手摇发电机，顿时塑料瓶清澈透明；停止摇动时，又是烟雾缭绕。当手摇发电机摇动时，下列说法正确的是（ ）
A、瓶内形成的电场是匀强电场 B、锯条附近的电势高于金属片附近的电势 C、空气电离形成的离子碰到尘埃使其带电，尘埃的带电量可能为 D、电场力对烟尘做正功，其电势能减小6. 如图所示，一带正电的粒子以一定的初速度进入某点电荷的电场中，沿图中弯曲的虚线轨迹先后经过电场中的a、b两点，其中a点的电场强度方向与ab连线成30°角，b点的电场强度方向与ab连线成60°角，粒子只受静电力的作用，下列说法中正确的是（ ）
A、图中弯曲的虚线轨迹可能是一段圆弧 B、a点的电势一定高于b点电势 C、a、b两点的电场强度大小可能相同 D、该带电粒子在a点的电势能一定小于在b点的电势能7. 电力电缆在正常运行电压作用下，电场是均匀分布的，但电缆终端处的电场不再是均匀分布，电缆终端周围的电场分布情况如图所示，图中虚线为等势线，实线为电场线，下列说法正确的是（ ）
A、电场中a点的电场强度小于b点的电场强度 B、一个电子由b点移到a点，需克服电场力做功为20eV C、一带负电的粒子由b点经a点移至c点，电势能先减小后增大 D、一带正电的粒子从a点静止释放，仅在电场力作用下将沿电场线运动8. 心室纤颤是一种可能危及生命的疾病，很多学校都配备心脏除颤器（如图），其是一种通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使心脏除颤后瞬间静止，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。以下是一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为40μF，充电电压为4.0kV，除颤过程在10ms时间内完成放电，以下说法正确的是（ ）
A、本次除颤通过人体组织的电量为0.16C B、如果充电电压变为2.0kV，则电容器的电容变为20μF C、电容器的带电量是两块极板带电量绝对值之和 D、放电过程中电流大小保持不变二、多选题
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9. 如图，固定半圆绝缘轨道ABC内壁光滑，半径为 ， A、C为半圆轨道水平直径的两个端点，B为半圆轨道的最低点。在水平线AC下方存在与水平方向成斜向左上方的有界匀强电场，场强大小为。一质量为、电荷量为的带电小球从A点正上方处由静止释放，并从A点沿切线进入半圆轨道，恰好能沿半圆轨道运动到C点。小球可视为质点，不计空气阻力，重力加速度大小为。关于小球的运动，下列说法正确的是（ ）
A、小球从A点运动到C点的过程中，其电势能的变化量为 B、小球在半圆轨道上运动的速度最小值为 C、小球对半圆轨道的最大压力为 D、若改变小球释放点的高度，要使小球不脱离半圆轨道，的取值范围为：10. 如图所示，一绝缘正四面体的顶点a、b、c、d分别固定有电荷量为＋q、－q、－q、＋q的四个点电荷。O、P、M、Q为四面体棱上的点，O、M分别为棱ab、cd的中点，P、Q分别为aO、Mc的中点。规定无穷远处电势为0，则（）
A、M点的电势为0 B、 C、将正试探电荷由Q点移动到P点，电场力做正功 D、在四面体的棱上，另有3个点的电势及电场强度大小均与M点相同11. 图甲是一台医用电子直线加速器，该加速器通过加速电场使电子直线加速获得能量，轰击重金属靶产生射线，可用于放射治疗。其基本原理如图乙所示，电子由阴极射线发出，经B板的小孔进入两板间被加速，不计电子的重力，下列说法正确的是（ ）
A、A板带正电，B板不带电 B、若两板间电压一定，改变板间距离，电子的加速度与板间距离乘积保持不变 C、若极板所带的电荷量一定，增大板间距离，电子获得的动能增大 D、若两板间电压一定，增大板间距离，电子获得的动能增大12. 高压电线落地可能导致行人跨步触电。如图所示，设人的两脚M、N间的最大跨步距离为d，电线在触地点O流入大地的电流为I，大地的电阻率为 ， O、N间的距离为R，电流在以O点为圆心、r为半径的半球面上均匀分布，其电流密度为 ， 若电流密度乘以电阻率等于电场强度，该电场强度可以等效成把点电荷Q放在真空中的O点处产生的电场强度，已知静电力常量为k，下列说法正确的是（ ）
A、若电流方向从O到N，越靠近O点，电势越高 B、当两脚间的距离最大时，两脚间电压一定不为零 C、等效点电荷Q的电荷量为 D、若M，N、O三点在一条直线上，图中两脚M、N间的跨步电压等于三、实验探究题
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13. 在测定电容器电容的实验中，将电容器C、电压传感器、阻值为3kΩ的电阻R、电源（6V）、单刀双掷开关S按图甲所示电路图进行连接。先将开关S掷向1，电源给电容器充电，充电完毕后，将开关S掷向2，电容器放电，直至放电完毕。与电压传感器相连接的计算机所记录的电压随时间变化的图线如图乙所示；由计算机对图乙进行数据处理后得到的“峰值”及图线与时间轴所围“面积”的图像如图丙所示。（结果均保留两位，有效数字）
(1)、充电过程中，流过电阻的电流方向为（填“向上”或“向下”）。(2)、电容器充电结束时的带电荷量为。(3)、该电容器的电容为。(4)、某同学认为，仍利用上述装置，将电压传感器从电阻两端改接在电容器的两端进行实验，也可以测出电容器的电容值。该同学的观点是否正确（填“正确”或“错误”）。四、综合题
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14. 如图甲所示，粗糙水平轨道与半径为R的竖直光滑、绝缘的半圆轨道在B点平滑连接，D点是轨道上与圆心O等高的点。过圆心O的水平界面MN的下方（包括MN边界）分布有水平向右的的匀强电场E，质量为m的带正电小滑块（可看做质点）从水平轨道上A点由静止释放，运动中由于摩擦起电滑块电量会增加，过B点后电量保持不变，小滑块在AB段运动时所带的电荷量随位移变化长图像如图乙。已知A、B间距离为4R，滑块与轨道间动摩擦因数为μ=0.25，重力加速度为g，不计空气阻力，求：
(1)、若小滑块释放后第一次运动至B点和D点时对半圆轨道的压力大小相等，求滑块在B点的电荷量q1；(2)、在满足第（1）问的条件下解答下面的问题：①滑块第一次运动到D点时对半圆轨道的压力；
②小滑块再次进入电场时，电场大小保持不变、方向变为向左，求小滑块再次到达水平轨道时的速度大小以及距B的距离。
15. 如图所示，一带电平行板电容器与水平方向成37°角放置，板间距离为。一带正电、可视为质点的小球的质量为、电荷量为 ， 从电容器的中心A点由静止释放后，恰好沿水平直线AO向右运动，从上极板边缘O点飞入右侧的竖直向上的匀强电场区域，场强大小为。现以上极板边缘O点为坐标原点，建立直角坐标系 ， 匀强电场区域宽度为L，在x轴上某处有一足够长竖直挡板，经过一段时间后发现小球恰好垂直打在竖直挡板B点，B点到x轴的距离也为L，（不计空气阻力，取）求：
(1)、平行板电容器内的电场强度大小和方向；(2)、xOy坐标系中B点的位置坐标；(3)、小球从O点进入竖直电场到离开竖直电场过程中小球的电势能是增加还是减少？变化量是多少。16. 如图甲所示，一绝缘轻质弹簧原长为 ， 竖直放置在水平地面上，电荷量为、质量为的小物块轻轻放置在轻弹簧上端，当小物块运动到最低点时轻弹簧长度为。如图乙所示，将该绝缘轻质弹簧其一端固定在倾角为30°的绝缘固定直轨道AC的底端A处，弹簧处于自然状态时另一端位于直轨道上B处。小物块放置在直轨道上，在外力作用下小物块静止时轻弹簧长度也为。直轨道上端与一半径为的光滑绝缘圆弧轨道CDF相切于C点，O点为圆弧轨道的圆心，D点为圆弧轨道的最高点，OF为水平半径， ， A、B、C、D、F均在同一竖直平面内。已知直轨道AB部分光滑，小物块与直轨道BC间的动摩擦因数 ， 在OC所在直线的右侧（包含此线在内）存在方向水平向右的匀强电场。已知重力加速度大小为 ， 不计空气阻力。求：
(1)、撤去外力，小物块到达B点的速度为多大？(2)、若仅将小物块的质量改为 ， 外力作用下压缩轻弹簧使其长度仍为 ， 再撤去外力，小物块到达C点的动量为多大？(3)、若仅将小物块的质量改为一未知量 ， 且电场强度大小为 ， 外力作用下压缩轻弹簧使其长度仍为 ， 再撤去外力，若小物块恰好能够通过圆弧CDF，小物块的质量为多大？
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