【物理】湖北省黄冈浠水县实验高级中学2019-2020学年高二11月（全国100所名校）（二）试题（11

【物理】湖北省黄冈浠水县实验高级中学2019-2020学年高二11月（全国100所名校）（二）试题（11

全国100所名校单元测试示范卷·物理卷（二）‎ 第二单元电势能和电势电势差电势差与电场强度的关系 一、选择题：本题共10小题。在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求。‎ ‎1.下列说法正确的是（　　）‎ A. 电势φ是表示电场能的性质的一个物理量，电场中某点处φ的大小与该点处是否放入试探电荷及电荷的电性和电荷量均无关 B. 在两点间移动电荷时，电势能增加，则电势升高，电势能减少，则电势降低 C. 由可知，电势差UAB与电场力做功WAB成正比，与电荷的电荷量q成反比 D. 公式WAB＝qUAB，对匀强电场，不必考虑静电力的大小和电荷移动的路径；对于非匀强电场，则不适用 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．电势φ是表示电场能性质的一个物理量，电场中某点处φ的大小与该点处是否放入试探电荷及电荷的电性和电荷量均无关，A项正确；‎ B．由于移动的电荷性质不确定，故不能判断电势变化，B项错误；‎ C．电势差反映电场本身能的属性，与电场力做功和移动电荷的电荷量均无关，C项错误；‎ D．公式WAB＝qUAB适用于任何电场，D项错误；‎ 故选A。‎ ‎2.一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移动到B点，电场力做功-6×10-5J，那么（　　）‎ A. 电荷在B点将具有-6×10-5J的电势能 B. 电荷在B点将具有-6×10-5J的动能 C. 电荷的电势能增加了6×10-5J D. 电荷的动能增加了6×10-5J ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．电势能是相对量，要选零势能面，题目中未明确零势能面，所以不能确定电荷在B点的电势能，A项错误；‎ B．因电荷在A点的初状态没有明确，不能确定在B点的动能，B项错误；‎ C．电场力做负功，电势能增加6×10-5J，C项正确；‎ D．电场力做负功，即合力对电荷做负功，动能减少，D项错误。‎ 故选C。‎ ‎3.对于静电场中任意两点的电场强度和电势的关系，下列说法正确的是（　　）‎ A. 若电场强度为零，则电势一定为零 B. 若电势相等，则电场强度一定相等 C. 电势高处电场强度一定大 D. 电场强度大处，电势可能更低 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．若电场强度为零，则电势不一定为零，例如在等量同种电荷连线的中点，选项A错误；‎ B．若电势相等，则电场强度不一定相等，例如在距离点电荷距离相等的位置，选项B错误；‎ C．电势高处电场强度不一定大，例如距离负点电荷越远处电势越高，但是场强小，选项C错误；‎ D．电场强度大处，电势可能更低，例如距离负点电荷越近的位置，选项D正确；‎ 故选D。‎ ‎4.如图所示，甲、乙两球带电荷量均为＋q、质量均为m，用长为L的绝缘轻杆相连，乙球固定，甲球在乙球正上方处于静止状态，绝缘轻杆刚好不受两球的力的作用。现给甲球一个小的扰动，使其从静止开始在竖直面内做圆周运动，不计小球的大小，静电力常量为k，重力加速度为g，则甲球运动到最低点时，绝缘轻杆的张力大小为（　　）‎ A. B. 4mg C. 5mg D. 6mg ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意可知 对甲球从开始运动至运动到最低点的过程，根据动能定理，有 根据牛顿第二定律，甲球在最低点有 解得 F＝6mg A．，与结论不相符，选项A错误；B．4mg，与结论不相符，选项B错误；‎ C．5mg，与结论不相符，选项C错误；D．6mg，与结论相符，选项D正确；故选D。‎ ‎5.如图所示，是边长为L的正三角形，在A、B两点放有点电荷，结果C点的电场强度大小为E，方向平行于AB向左，则A、B连线中点处电场强度大小为（　　）‎ A. 4E B. C. 6E D. 8E ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】由于A、B两点的点电荷在C点产生的合电场的电场强度方向平行于AB向左，结合等量异种电荷电场的电场强度分布特点可知，A、B两点的电荷带等量的异种电荷，且A带负电，B带正电，设A点点电荷带-q的电量，B点点电荷带＋q的电量，根据点电荷电场强度的公式及矢量合成，得 在A、B连线中点处的电场强度 A．4E，与结论不相符，选项A错误；B．，与结论不相符，选项B错误；‎ C．6E，与结论不相符，选项C错误；D．8E，与结论相符，选项D正确；故选D。‎ ‎6.如图所示，等边三角形ABC处在匀强电场中，其中电势φA＝φB＝0，φC＝φ，保持该电场的电场强度大小和方向不变，让等边三角形以C点为轴在纸面内顺时针转过30°，则此时的A、B两点电势分别为（　　）‎ A. -φ，-φ B. ，-φ C. ， D. ，‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】因为φA＝φB，则电场线与AB垂直，等边三角形以C点为轴在纸面内顺时针转过30°，则CB沿电场线方向，有 UCB＝φC-φB 解得 同理可得 ‎。‎ A．-φ，-φ，与结论不相符，选项A错误；‎ B．，-φ，与结论不相符，选项B错误；‎ C．，，与结论相符，选项C正确；‎ D．，，与结论不相符，选项D错误；故选C。‎ ‎7.如图所示为某等量异种电荷电场中电场线的分布，中间一根电场线是直线，直线上O、A两点的电场强度相同，让一带正电的粒子在O点由静止释放。关于粒子从O点运动到A点的过程，下列说法正确的是（　　）‎ A. 粒子的加速度不断增大 B. 粒子的速度不断增大 C. 粒子的加速度先减小后增大 D. 粒子的速度先增大后减小 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AC．电场线疏密程度表示电场强度的大小，故粒子从点O运动到A点过程中，电场强度先减小后增大，粒子运动的加速度先减小后增大，A项错误，C项正确；‎ BD．粒子一直做加速运动，因此速度一直在增大，B项正确，D项错误；故选BC。‎ ‎8.如图所示为P、Q两处等量点电荷电场的电场线分布图，另有两个点电荷分别处在电场中的A、B两点，这两个点电荷受到的电场力大小相等，不计A、B处电荷对电场的影响及这两个电荷间的相互影响，且电荷受到的重力不计，则下列说法正确的是（　　）‎ A. P、Q两处一定放的是异种电荷 B. A处电荷的电荷量一定小于B处电荷的电荷量 C. 由静止释放A、B处点电荷，这两个电荷一定沿电场线运动 D. 由静止释放A、B处点电荷的瞬间，A处点电荷的加速度一定大于B处点电荷的加速度 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据等量异种点电荷电场的电场线分布特点可知，A项正确；‎ B．由题知，A、B两处的点电荷受到的电场力相等，由于A点的电场强度大于B点的电场强度，故由可知，A处电荷的电荷量一定小于B处电荷的电荷量，B项正确；‎ C．由于电场线是弯曲的，故由静止释放A、B处点电荷，点电荷不可能沿电场线运动，C项错误；‎ D．由于A、B两处两个电荷的质量大小不确定，故不能确定释放的瞬间两个点电荷的加速度大小，D项错误；‎ 故选AB。‎ ‎9.A、B在两个等量同种点电荷连线的中垂线上，且到连线的距离相等，如图所示，则（　　）‎ A. A、B两点的电场强度大小相等、方向相反 B. 同一点电荷在A、B两点的电势能相等 C 把正电荷沿中垂线从A点移到B点，电势能先减小后增大 D. A、B两点的连线上任意两点的电势差为零 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A．等量同种正点电荷连线的中垂线从中点开始向两边是一条电场线，A、B两点的电场强度的大小相等，方向相反，A项正确；‎ B．根据对称性，A、B两点的电势相等，所以同一点电荷在A、B两点的电势能相等，B项正确；‎ C．正电荷从A点运动到对称中点电场力做负功，从对称中点运动到B点电场力做正功，所以电势能先增大后减小，C项错误；‎ D．A、B两点的连线上关于对称中心对称的两点的电势差为零，除此外任意两点的电势差不为零，D项错误；‎ 故选AB。‎ ‎10.一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、10V、19.6V。下列说法正确的是（　　）‎ A. 电场强度的大小为2V/cm ‎ B. 坐标原点处的电势为0.4V C. 电子在a点的电势能比在c点的电势能低9.6eV ‎ D. 电子从b点运动到c点，电场力做功为9.6eV ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】B．由题目可得φa＝10V，φb＝10V，φc＝19.6V，则可知ab与Oc交点的电势满足 解得 φO＝0.4V B项正确；‎ C．从a点到c点移动电子，电场力做功 W＝（-e）Uac＝9.6eV 电场力做正功，电势能减小，得电子在a点的电势能比在c点的高9.6eV，C项错误；‎ D．从b点到c点移动电子，电场力做功 W'＝-eUbc＝9.6eV D项正确；‎ A．过c点作ab垂线交ab于d，则由几何关系有 有 A项正确；故选ABD。‎ 二、科学探究与实验 ‎11.如图所示，在探究处于静电平衡状态的带电导体表面的性质时，若已知带电导体表面A点附近电场强度EA＝1000N/C，B点附近电场强度EB＝10N/C。现将一个与导体带同种电荷的点电荷分别放在A、B两点附近处，并从静止开始释放，则点电荷在A、B两处加速度大小之比为________，若已经探明处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面是一个等势面，将一个带异种电荷的点电荷从带电导体的附近某位置先后移到A、B两处，在这两种情况下带电导体的电场对该电荷所做的功的大小之比为________。若将该点电荷沿导体表面由A点移到B点，则电场力做功为________。（不考虑该电荷与导体之间电荷的转移）‎ ‎【答案】 (1). 100︰1 (2). 1︰1 (3). 0‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]由牛顿第二定律可得，点电荷在A、B两点附近处加速度大小之比为100︰1；‎ ‎[2]由电场力做功的特点可知两种情况下带电导体对该电荷所做的功的大小之比为1︰1；‎ ‎[3]处于静电平衡状态的导体是一个等势体，表面是一个等势面。因此将该点电荷由A点移到B点，电场力做功为0。‎ ‎12.如图所示为探究影响电荷间相互作用因素的实验装置，M为固定的带电小球，用绝缘细线将带正电的轻质小球先后悬于P1、P2两个位置时，悬线与竖直方向的夹角分别为θ1、θ2，两次实验中轻质小球与固定小球始终在同一水平线上，两小球的带电荷量保持不变，不计小球的大小，则前、后两次实验中两球到M的水平距离之比为________。根据力学知识分析得出细线偏离竖直方向的角度越小，轻质小球所受带电小球M的作用力________（选填“越大”“越小”或“不变”）。‎ ‎【答案】 (1). (2). 越小 ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]设轻质小球的质量为m，根据力的平衡，轻质小球悬于P1点时，小球受到的库仑力 F1＝mgtanθ1‎ 同理，悬于P2点时，小球受到的库仑力 F2＝mgtanθ2，‎ 则 由于 ‎，‎ 故有 ‎[2]由于轻质小球受到的库仑力 F＝mgtanθ 故θ越小，轻质小球受到M的作用力越小。‎ 三、计算题 ‎13.如图所示，在一足够大的空间内存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E＝3.0×104N/C。有一个质量m＝4.0×10-3kg的带电小球，用绝缘轻细线悬挂起来，静止时细线偏离竖直方向的夹角θ＝37°。取g＝10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，不计空气阻力的作用。‎ ‎（1）求小球所带的电荷量及电性；‎ ‎（2）若细线长l＝1m，则该静止点A与悬点的正下方B点之间的电势差UAB为多少？‎ ‎【答案】（1），小球所带电荷为正电荷；（2）-1.8×104V ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）小球受到重力mg、电场力F和细线的拉力T的作用，由共点力平衡条件有：‎ F＝qE＝mgtanθ 解得：‎ 电场力的方向与电场强度的方向相同，故小球所带电荷为正电荷。‎ ‎（2）因 UAB＝-ELsinθ 解得：‎ UAB＝-1.8×104V。‎ ‎14.如图的竖直平面内，一小物块(视为质点)从H=10m高处，由静止开始沿光滑弯曲轨道AB进入半径R=4m的光滑竖直圆环内侧，弯曲轨道AB在B点与圆环轨道平滑相接。之后物块沿CB圆弧滑下，在B点(无动量损失)进入右侧的粗糙水平面上压缩弹簧。已知物块的质量m=2kg，与水平面间的动摩擦因数为0.2，弹簧自然状态下最左端D点与B点距离L=15m，求：(g=10m/s2)‎ ‎(1)物块从A滑到B时的速度大小；‎ ‎(2)物块到达圆环顶点C时对轨道的压力；‎ ‎(3)若弹簧最短时的弹性势能，求此时弹簧的压缩量。‎ ‎【答案】(1)m/s；(2)0N；(3)10m。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)对小物块从A点到B点的过程中由动能定理 解得：‎ ‎；‎ ‎(2)小物块从B点到C由动能定理：‎ 在C点，对小物块受力分析：‎ 代入数据解得C点时对轨道压力大小为0N；‎ ‎(3)当弹簧压缩到最短时设此时弹簧的压缩量为x,对小物块从B点到压缩到最短的过程中由动能定理：‎ 由上式联立解得：‎ x=10m ‎【点睛】动能定理的优点在于适用任何运动包括曲线运动，了解研究对象的运动过程是解决问题的前提，根据题目已知条件和求解的物理量选择物理规律解决问题。动能定理的应用范围很广，可以求速度、力、功等物理量，特别是可以去求变力功。‎ ‎15.图示为一组未知方向的匀强电场的电场线，把电荷量为1×10-6C的负电荷从A点沿水平线移至B点，静电力做了2×10-6J的功，A、B间的距离为2cm。‎ ‎（1）求A、B两点间的电势差UAB及电场强度的大小E；‎ ‎（2）若B点电势为1V，则电子处于A点时，具有的电势能Ep为多少电子伏？‎ ‎【答案】（1）-2V，；（2）1eV ‎【解析】（1）根据题意，A、B间的电势差：‎ A、B间沿电场线方向上距离d＝1cm 所以电场强度的大小 ‎。‎ ‎（2）如果已知B点电势为1V，则A点电势为-1V，电子处于A点时，具有电势能：‎ Ep＝1eV。‎ ‎16.如图所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的正点电荷，B为AC的中点，C点位于圆周的最低点．现有一质量为m ‎、电荷量为−q、套在杆上的带电小球从A点由静止开始沿杆下滑．已知重力加速度为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点时的速度大小为，求： ‎ ‎(1)小球滑至C点时的速度的大小； ‎ ‎(2)若以C点作为零电势点，试确定A点的电势．‎ ‎【答案】(1) (2)‎ ‎【解析】(1) B、C两点到点电荷的距离相等，则：‎ 对带电小球从B到C过程应用动能定理得：‎ 解得：‎ ‎(2)对带电小球从A到C过程应用动能定理得：‎ 可得：‎ 若以C点作为零电势点，则：‎ 解得：‎