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第十章章末能力检测卷
一、 单项选择题
1. 如图所示，电场中有a、b两点，则下列说法中正确的是(　　)
A. 电势φa<φb，场强EaB. 电势φa>φb，场强Ea>Eb
C. 将电荷－q从a点移到b点电场力做负功
D. 将电荷－q分别放在a、b两点时具有的电势能Epa>Epb
2. 如图所示，一平行板电容器两极板之间充满陶瓷介质，现闭合开关S，待电路稳定后再断开S，此时若将陶瓷介质移出，则电容器 (　　)
A. 极板上的电荷量变大，极板间的电场强度变大
B. 极板上的电荷量不变，极板间的电场强度变小
C. 两极板间电压变大，极板间的电场强度变大
D. 两极板间电压变小，极板间的电场强度变小
3. 如图所示，带电荷量相等的点电荷M、N固定不动且连线水平，带正电的检验电荷P仅在电场力作用下，在M、N连线的中垂面内绕中心点O做匀速圆周运动，图中虚线为圆周运动的轨迹，不计检验电荷所受的重力.下列说法中正确的是(　　)
A. M带正电荷，N带负电荷
B. 虚线上各点的电场强度相同
C. 做匀速圆周运动的过程中，检验电荷P所受的电场力不变
D. 做匀速圆周运动的过程中，检验电荷P的电势能不变
4. 如图所示，平行板电容器通过导线与滑动变阻器R、直流电源相连，电容器上、下极板分别是M板、N板.P是静止在极板中间的带电油滴，下列说法中正确的是(　　)
A. 油滴带正电荷
B. M板水平右移一点，油滴P将保持静止
C. M板下移一点，油滴P将向下移动
D. 将滑动变阻器滑片向左运动，油滴P将向上运动
5. 空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图像如图所示.下列说法中正确的是(　　)
A. O点的电势最低
B. x1和－x1两点的场强相等
C. x1和－x1两点的电势相等
D. x1和x3两点的电势相等
6. 人体的细胞膜由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压(医学上称为膜电位)，使得只有带特定电荷的粒子才能通过细胞膜进入细胞内.如图所示，初速度为零的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从细胞膜外A点运动到细胞膜内B点，则下列说法中正确的是(　　)
A. A点电势低于B点电势
B. 钠离子的电势能增大
C. 若膜内的电场可看作匀强电场，钠离子的加速度变大
D. 若膜电位上升但细胞膜厚度不变，钠离子进入细胞内的速度增大
7. 如图所示，正三棱柱ABC A'B'C'的A点固定一个电荷量为＋Q的点电荷，C点固定一个电荷量为－Q的点电荷，选取无穷远处电势为0.则(　　)
A. A'点处的电场强度与C'点处的电场强度相同
B. B点处的电场强度与B'点处的电场强度相同
C. 将一正试探电荷沿直线从B点移到B'点，其电势能保持不变
D. 将一负试探电荷从A'点移到C'点，电场力做正功
二、 多项选择题
8. 手机触摸屏多数采用的是电容式触摸屏，其原理可简化为如图所示的电路.平行板电容器的上、下两极板A、B分别接在一恒压直流电源的两端，上极板A为两端固定的可动电极，下极板B为固定电极.当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极的极板会发生形变，从而改变电容器的电容.当压力F增大时(　　)
A. 电容器所带电荷量不变 B. 直流电源对电容器充电
C. 极板间的电场强度增大 D. 电阻R上有从a到b的电流
9. 美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，较为准确地测定了电子的电荷量.如图所示，平行板电容器两极板M、N与电压为U的恒定电源两极相连，板的间距为d.现有一个质量为m的带电油滴在极板间匀速下落，重力加速度为g，则(　　)
A. 油滴下降过程中电势能逐渐增加
B. 油滴带电荷量为
C. 将极板N向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动
D. 减小极板间电压，油滴将加速下落
10. 如图所示，在竖直平面内固定着一根光滑绝缘细杆MP，M点和P点的高度差为3r，细杆左侧O点处固定着一个带正电的点电荷，以O为圆心、r为半径的圆周与细杆交于N、P两点，圆心O在P点正上方，N点为MP的中点，现将一质量为m、电荷量为＋q(q>0)的小球(可视为质点)套在杆上从M点由静止释放，小球滑到N点时的速度大小为，g为重力加速度大小，则下列说法中正确的是(　　)
A. M、N间的电势差UMN＝
B. 小球从N点到P点的过程中，电场力做的功为 －
C. 若在此装置中加一水平方向的匀强电场，小球在N点平衡且恰好对MP无压力，则所加电场的电场强度大小为
D. MP的长度为2r
三、 非选择题
11. 在“观察电容器的充、放电现象”实验中，电路如图甲所示.
(1) 将开关S接通1，电容器的________(填“上”或“下”)极板带正电，再将S接通2，通过电流表的电流方向向________(填“左”或“右”).
(2) 若电池的电压为10 V，实验中所使用的电容器如图乙所示，充满电后电容器正极板带电荷量为________C(结果保留两位有效数字).
(3) 下列关于电容器充电时，电流i与时间t的关系、所带电荷量q与两极板间的电压U的关系正确的是________.
A B
C D
12. 空间中有一匀强电场，将电荷量为－8×10－8 C的带电小球(可视为质点)从电场中的A点移动到B点，除静电力外，其他力做的功为＋9.2×10－7 J，小球的动能增加了6×10－7 J.再将小球从B点移动到C点，静电力做了＋2×10－8 J的功.
(1) 求A、B两点间的电势差UAB.
(2) 小球从A点到C点电势能变化了多少？
13. 如图所示，放射源能不断将质子以一定的初速度发射出来，每个质子的初动能均为E0，若射出的质子射线通过一组偏转极板后恰好能从极板边缘射出.已知质子的电荷量为q，极板的长度和板间距均为d，在极板右侧2d处放置一块能接收质子的接收屏.不计质子的重力，求：
(1) 极板间所加的偏转电压的大小.
(2) 质子射出极板时的动能.
(3) 质子打在接收屏上的点与屏中心O点间的距离.
14. XCT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，XCT扫描机可用于对多种病情的探测.图甲是某种XCT机主要部分的剖面图，其中产生X射线部分的示意图如图乙所示.图乙中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内为偏转元件中的匀强偏转电场，方向竖直，经调节后电子从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，离开偏转电场时速度与水平方向夹角为30°，之后打到水平圆形靶台上的中心点P，产生X射线(如图中带箭头的虚线所示).已知电子的质量为m、带电荷量为e，MN两端的电压为U0，偏转电场区域水平宽度为L0，竖直高度足够长，MN中电子束距离靶台竖直高度为H，偏转电场到圆形靶台上的中心点P水平距离为s，忽略电子的重力影响，不考虑电子间的相互作用及电子进入加速电场时的初速度，不计空气阻力.
(1) 求电子刚离开加速电场时的速度v0的大小.
(2) 求图乙中偏转电场的电场强度E的大小和方向.
(3) 由于技术升级，经过专家研究可以将该电子枪改装成发射Y粒子(质量和电荷量未知，忽略Y粒子的重力影响)的装置，为使Y粒子仍然打到水平圆形靶台上的中心点P，请帮助专家论证是否需要重新设计偏转电场和靶台.
甲
乙
第十章章末能力检测卷
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C C D B C D C BC AD CD
1. C
2. C　解析：由C＝可知，当陶瓷介质抽出时，εr变小，电容器的电容C变小，电容器充电后断开，Q不变，A错误；根据U＝可知，当C减小时，U变大，再由E＝，由于d不变，U变大，E也变大，C正确，B、D错误.
3. D　解析：因为带正电的检验电荷P仅在电场力作用下，在M、N连线的中垂面内绕中心点O做匀速圆周运动，可知M、N均带负电荷，A错误；虚线上各点的电场强度大小相同，但是方向不同，B错误；做匀速圆周运动的过程中，检验电荷P所受的电场力大小不变，方向不断变化，C错误；做匀速圆周运动的过程中，因虚线圆上各点电势都相等，可知检验电荷P的电势能不变，D正确.
4. B　解析：电容器上极板带正电，下极板带负电，极板间电场强度的方向向下，油滴受力平衡，电场力向上，故油滴带负电荷，A错误；M极板右移，电压不变，根据E＝，极板间的电场强度不变，电场力大小不变，油滴P将保持静止，B正确；M极板下移，电压不变，根据E＝，d变小，E变大，电场力变大，油滴P将向上移动，C错误；和电容器串联的滑动变阻器，在电路稳定时，回路中电流为0，移动滑片不会对电容器造成影响，D错误.
5. C　解析：在x轴正半轴，电场线方向沿x轴正方向，在x轴负半轴，电场线方向沿x轴负方向；沿场强方向电势逐渐降低，由E x图像知O点的电势最高，A错误；根据图像可知x1和－x1两点的场强等大反向，B错误；由于x1和－x1两点关于y轴对称，E x图像的面积表示电势差，从O点到x1和从O点到－x1电势差相等，故x1和－x1两点的电势相等，C正确；从x1到x3场强方向沿x轴正方向，沿场强方向电势逐渐降低，x1点的电势高于x3点的电势，D错误.
6. D　解析：初速度为0的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，则电场线由A到B，沿电场线方向电势逐渐降低，所以A点电势高于B点电势，A错误；钠离子运动过程中电场力做正功，电势能减小，B错误；若膜内的电场可看作匀强电场，故电场强度不变，电场力不变，故加速度不变，C错误；根据动能定理可得qU＝mv2，则膜电位上升时，钠离子进入细胞内的速度增大，D正确.
7. C　解析：根据等量异种点电荷电场分布以及对称性可知，A'点处的电场强度与C'点处的电场强度大小相等，方向不同，故A错误；根据等量异种点电荷连线中垂面的电场分布可知，B点处的电场强度与B'点处的电场强度大小不同，方向相同，故B错误；根据等量异种点电荷连线中垂面为等势面，故将一正试探电荷沿直线从B点移到B'点，电场力不做功，其电势能保持不变，故C正确；将一负试探电荷从A'点移到C'点，负电荷逐渐远离正电荷，逐渐靠近负电荷，电势降低，可知电场力做负功，故D错误.
8. BC　解析：由公式C＝可知，当压力F增大时两板间距离减小，电容增大，由公式C＝可知，电容器所带电荷量增大，即直流电源对电容器充电，电阻R上有从b到a的电流，由公式E＝可知，极板间的电场强度增大，故B、C正确.
9. AD　解析：由图可知N板电势低，M板电势高，油滴下降过程中电势降低，由于油滴带负电，故电势能逐渐增加，故A正确；油滴在极板间匀速下落mg＝q，解得q＝，故B错误；将极板N向下缓慢移动一小段距离，板间距增大，场强减小，电场力减小，电场力小于重力，合力向下，故油滴将加速下降，故C错误；减小极板间电压，场强减小，电场力小于重力，合力向下，故油滴将加速下落，故D正确.
10. CD　解析：从M到N由动能定理qUMN＋mg·＝m，M、N间的电势差UMN＝－，A错误；因N、P两点的电势相等，则小球从N点到P点的过程中，电场力做的功为0，B错误；设ON与水平方向的夹角为θ，则r＋rsin θ＝，解得θ＝30°，若在此装置中加一水平方向的匀强电场，小球在N点平衡且恰好对MP无压力，则对小球受力分析可知mg＝qEtan 30°，解得所加电场的电场强度大小为E＝，C正确；设MP与竖直方向夹角为α，则MP＝PN＝2rcos α＝，解得MP＝2r，D正确.
11. (1) 上　左　(2) 3.3×10－2　(3) A
解析：(1) 开关S接通1，电容器充电，根据电源的正、负极可知电容器上极板带正电；开关S接通2，电容器放电，通过电流表的电流向左.
(2) 充满电后电容器所带电荷量Q＝CU＝3 300×10－6 F×10 V＝3.3×10－2 C.
(3) 电容器充电过程中，电流逐渐减小，随着两极板电荷量增大，电流减小得越来越慢，电容器充电结束后，电流减为0，A正确，B错误；电容是电容器本身具有的属性，根据电容的定义式C＝可知，电荷量与电压成正比，所以图线应为过原点的直线，C、D错误.
12. (1) 4 V　(2) 增加3×10－7 J
解析：(1) 根据动能定理可得W＋qUAB＝ΔEk
解得UAB＝4 V
(2) 小球从A点到C点电场力做功
WAC＝WAB＋WBC＝qUAB＋WBC
解得WAC＝－3×10－7 J
则小球从A点到C点，电势能增加3×10－7 J
13. (1) 　(2) 2E0　(3)
解析：(1) 质子运动轨迹如图所示.
根据E0＝m
解得v0＝
d＝v0t，＝at2，a＝
解得a＝，U＝
(2) 根据动能定理Ek－E0＝qU＝E0
解得Ek＝2E0
(3) 如图所示
m＋m＝2E0
则m＝E0，tan θ＝＝1
设质子打在接收屏上的点与屏中心O点间的距离为L，则tan θ＝
解得x＝2d
故可知L＝2d＋＝d
14. (1) 　(2) ，方向竖直向上　(3) 见解析
解析：(1) 加速电场中，由动能定理有eU0＝m
可得电子刚离开加速电场时的速度大小为v0＝
(2) 带电粒子在偏转电场中运动，根据类平抛运动规律有 L0＝v0t，vy＝at，a＝
离开偏转电场时速度与水平方向成30°，可得
tan 30°＝
解得E＝
由于电子带负电，则偏转电场方向竖直向上
(3) 将该电子枪改装成发射Y粒子，设其质量为M、电荷量q，则有
U0q＝M
x＝vxt1
y＝
整理可得y＝
即Y粒子与原来的电子轨迹相同，故不需要重新设计偏转电场和靶台
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