人教（新教材）物理必修靜電場中的能量練習(xí)含答案

2020--2021人教（新教材）物理必修第三冊第10章靜電場中的能量練習(xí)含答案（新教材）必修第三冊第10章靜電場中的能量1、如圖所示，MN、PQ是圓的兩條相互垂直的直徑，O為圓心。兩個等量正電荷分別固定在M、N兩點。現(xiàn)一帶電粒子(不計重力及粒子對電場的影響)從P點由靜止釋放，粒子恰能在P、Q之間做直線運(yùn)動，則以下判斷正確的是()A．O點的電勢一定為0B．P點的電勢一定比O點的電勢高C．粒子一定帶正電D．粒子在P點的電勢能一定等于在Q點的電勢能2、（雙選）如圖所示，固定在Q點的正點電荷的電場中有M、N兩點，已知MQ<NQ。下列敘述正確的是()A．若把一正的點電荷從M點沿直線移到N點，則靜電力對該電荷做功，電勢能減少B．若把一正的點電荷從M點沿直線移到N點，則該電荷克服靜電力做功，電勢能增加C．若把一負(fù)的點電荷從M點沿直線移到N點，則靜電力對該電荷做功，電勢能減少D．若把一負(fù)的點電荷從M點沿直線移到N點，再從N點沿不同路徑移回到M點，則該電荷克服靜電力所做的功等于靜電力對該電荷所做的功，電勢能不變3、關(guān)于靜電場的等勢面，下列說法正確的是()A．兩個電勢不同的等勢面可能相交B．電場線與等勢面處處相互垂直C．同一等勢面上各點電場強(qiáng)度一定相等D．將一負(fù)的試探電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面，電場力做正功4、下列關(guān)于勻強(qiáng)電場中電場強(qiáng)度和電勢差關(guān)系的說法，正確的是()A．在相同距離上，電勢差大的其電場強(qiáng)度也必定大B．任意兩點的電勢差，等于電場強(qiáng)度與這兩點間距離的乘積C．沿著電場線方向，相同距離上的電勢降落必定相等D．電勢降低的方向，必定是電場強(qiáng)度的方向5、下列關(guān)于電容器的敘述正確的是()A．電容器是儲存電荷的容器，只有帶電的容器才是電容器B．任何兩個彼此絕緣且相距很近的物體，就組成了電容器C．電容器所帶的電荷量是指每個極板所帶電荷量的代數(shù)和D．電容器充電過程是將其他形式的能轉(zhuǎn)變成電容器的電能并儲存起來，電容器的放電過程是將電容器儲存的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能6、如圖所示，質(zhì)量相等的兩個帶電液滴1和2從水平方向的勻強(qiáng)電場中O點自由釋放后，分別抵達(dá)B、C兩點，若AB＝BC，則它們帶電荷量之比q1∶q2等于()A．1∶2 B．2∶1C．1∶eq\r(2) \r(2)∶1*7、在靜電場中，將一正電荷從a點移到b點，電場力做了負(fù)功，則()A．b點的電場強(qiáng)度一定比a點大B．電場線方向一定從b指向aC．b點的電勢一定比a點高D．該電荷的動能一定減小*8、下列四個圖中，a、b兩點電勢相等、電場強(qiáng)度矢量也相等的是()*9、根據(jù)電容器的電容的定義式C＝eq\f(Q,U)，可知()A．電容器帶的電荷量Q越多，它的電容C就越大B．電容器兩極板之間的電勢差U越大，它的電容C就越小C．電容器的電容大小與電容器的帶電情況無關(guān)D．電容器不帶電時，其電容為零*10、如圖所示為示波管中偏轉(zhuǎn)電極的示意圖，間距為d，長度為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(設(shè)為勻強(qiáng)電場)。在距A、B等距離處的O點，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)，不計重力，要使此粒子能從C處射出，則A、B間的電壓應(yīng)為()\f(mv02d2,ql2)\f(mv02l2,qd2)\f(lmv0,qd)D．qeq\f(v0,dl)11、如圖所示，Q為固定的正點電荷，A、B兩點在Q的正上方和Q相距分別為h和，將一帶電小球從A點由靜止釋放，運(yùn)動到B點時速度正好又變?yōu)?。若此帶電小球在A點的加速度大小為eq\f(3,4)g，g取10m/s2，靜電力常量為k，試求：(1)此帶電小球在B點的加速度大??；(2)A、B兩點間的電勢差(用Q和h表示)。12、加速器是人類揭示物質(zhì)本源的關(guān)鍵設(shè)備，在放射治療、食品安全、材料科學(xué)等方面有廣泛應(yīng)用。如圖所示，某直線加速器由沿軸線分布的一系列金屬圓管(漂移管)組成，相鄰漂移管分別接在高頻脈沖電源的兩極。質(zhì)子從K點沿軸線進(jìn)入加速器并依次向右穿過各漂移管，在漂移管內(nèi)做勻速直線運(yùn)動，在漂移管間被電場加速，加速電壓視為不變。設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管B時速度為8×106m/s，進(jìn)入漂移管E時速度為1×107m/s，電源頻率為1×107Hz，漂移管間縫隙很小，質(zhì)子在每個管內(nèi)運(yùn)動時間視為電源周期的eq\f(1,2)。質(zhì)子的比荷取1×10(1)漂移管B的長度；(2)相鄰漂移管間的加速電壓。2020--2021人教（新教材）物理必修第三冊第10章靜電場中的能量練習(xí)含答案（新教材）必修第三冊第10章靜電場中的能量1、如圖所示，MN、PQ是圓的兩條相互垂直的直徑，O為圓心。兩個等量正電荷分別固定在M、N兩點?，F(xiàn)一帶電粒子(不計重力及粒子對電場的影響)從P點由靜止釋放，粒子恰能在P、Q之間做直線運(yùn)動，則以下判斷正確的是()A．O點的電勢一定為0B．P點的電勢一定比O點的電勢高C．粒子一定帶正電D．粒子在P點的電勢能一定等于在Q點的電勢能解析：選D沿電場線方向電勢逐漸降低，根據(jù)等量同種正電荷電場分布，MN上O點電勢最低，PQ上O點電勢最高，電勢是相對的，零電勢點是人為規(guī)定的，所以O(shè)點的電勢不一定為0，選項A錯誤。P點電勢低于O點電勢，選項B錯誤。粒子從P點釋放后向Q點運(yùn)動，故粒子帶負(fù)電，選項C錯誤。根據(jù)電場對稱性知P、Q兩點電勢相等，所以粒子在P點的電勢能一定等于在Q點的電勢能，選項D正確。2、（雙選）如圖所示，固定在Q點的正點電荷的電場中有M、N兩點，已知MQ<NQ。下列敘述正確的是()A．若把一正的點電荷從M點沿直線移到N點，則靜電力對該電荷做功，電勢能減少B．若把一正的點電荷從M點沿直線移到N點，則該電荷克服靜電力做功，電勢能增加C．若把一負(fù)的點電荷從M點沿直線移到N點，則靜電力對該電荷做功，電勢能減少D．若把一負(fù)的點電荷從M點沿直線移到N點，再從N點沿不同路徑移回到M點，則該電荷克服靜電力所做的功等于靜電力對該電荷所做的功，電勢能不變解析：選AD由點電荷產(chǎn)生的電場的特點可知，M點的電勢高，N點的電勢低，所以正的點電荷從M點沿直線移到N點，靜電力做正功，電勢能減少，故選項A正確，B錯誤；負(fù)的點電荷由M點沿直線移到N點，克服靜電力做功，電勢能增加，故選項C錯誤；靜電力做功與路徑無關(guān)，負(fù)的點電荷又回到M點，則整個過程中靜電力做的總功為零，電勢能不變，故選項D正確。3、關(guān)于靜電場的等勢面，下列說法正確的是()A．兩個電勢不同的等勢面可能相交B．電場線與等勢面處處相互垂直C．同一等勢面上各點電場強(qiáng)度一定相等D．將一負(fù)的試探電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面，電場力做正功解析：選B在靜電場中，兩個電勢不同的等勢面不會相交，選項A錯誤；電場線與等勢面一定相互垂直，選項B正確；同一等勢面上的電場強(qiáng)度可能相等，也可能不相等，選項C錯誤；電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，向電勢較低的等勢面移動負(fù)試探電荷時，電場力做負(fù)功，選項D錯誤。4、下列關(guān)于勻強(qiáng)電場中電場強(qiáng)度和電勢差關(guān)系的說法，正確的是()A．在相同距離上，電勢差大的其電場強(qiáng)度也必定大B．任意兩點的電勢差，等于電場強(qiáng)度與這兩點間距離的乘積C．沿著電場線方向，相同距離上的電勢降落必定相等D．電勢降低的方向，必定是電場強(qiáng)度的方向解析：選C由勻強(qiáng)電場的特點知A、B錯誤，C正確；電勢降低最快的方向才是電場強(qiáng)度的方向，D錯誤。5、下列關(guān)于電容器的敘述正確的是()A．電容器是儲存電荷的容器，只有帶電的容器才是電容器B．任何兩個彼此絕緣且相距很近的物體，就組成了電容器C．電容器所帶的電荷量是指每個極板所帶電荷量的代數(shù)和D．電容器充電過程是將其他形式的能轉(zhuǎn)變成電容器的電能并儲存起來，電容器的放電過程是將電容器儲存的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能解析：選D電容器是儲存電荷的容器，它里面有無電荷不影響其儲存電荷的能力，A錯誤；任何兩個彼此絕緣而又相距很近的導(dǎo)體組成一個電容器，B錯誤；電容器所帶的電荷量指任一極板電荷量的絕對值，C錯誤；電容器的充、放電伴隨能量轉(zhuǎn)化，D正確。6、如圖所示，質(zhì)量相等的兩個帶電液滴1和2從水平方向的勻強(qiáng)電場中O點自由釋放后，分別抵達(dá)B、C兩點，若AB＝BC，則它們帶電荷量之比q1∶q2等于()A．1∶2 B．2∶1C．1∶eq\r(2) \r(2)∶1解析：選B豎直方向有h＝eq\f(1,2)gt2，水平方向有l(wèi)＝eq\f(qE,2m)t2，聯(lián)立可得q＝eq\f(mgl,Eh)，所以有eq\f(q1,q2)＝eq\f(2,1)，B正確。*7、在靜電場中，將一正電荷從a點移到b點，電場力做了負(fù)功，則()A．b點的電場強(qiáng)度一定比a點大B．電場線方向一定從b指向aC．b點的電勢一定比a點高D．該電荷的動能一定減小解析：選C電場力做負(fù)功，該電荷電勢能增加。正電荷在電勢高處電勢能較大，C正確。電場力做負(fù)功同時電荷可能還受其他力作用，總功不一定為負(fù)，由動能定理可知，動能不一定減小，D錯誤。電勢高低與場強(qiáng)大小無必然聯(lián)系，A錯誤。b點電勢高于a點，但a、b可能不在同一條電場線上，B錯誤。*8、下列四個圖中，a、b兩點電勢相等、電場強(qiáng)度矢量也相等的是()解析：選D勻強(qiáng)電場的等勢面是一系列的平行平面，A圖中a、b兩點不在同一等勢面上，所以，這兩點的電勢是不相等的，但這兩點的電場強(qiáng)度相等；B圖中a、b兩點在同一個等勢面上，電勢相等，但這兩點的電場強(qiáng)度大小相等、方向不同；C圖中a、b兩點對稱于兩電荷的連線，所以電勢相等，但在中垂線上電場強(qiáng)度的方向是平行于中垂線的，而且都指向外側(cè)，故兩點的電場強(qiáng)度的方向不同；D圖中，a、b兩點的電勢相等，電場強(qiáng)度的方向是平行于兩電荷連線的，而且大小相同，故本題選D。*9、根據(jù)電容器的電容的定義式C＝eq\f(Q,U)，可知()A．電容器帶的電荷量Q越多，它的電容C就越大B．電容器兩極板之間的電勢差U越大，它的電容C就越小C．電容器的電容大小與電容器的帶電情況無關(guān)D．電容器不帶電時，其電容為零解析：選C電容是反映電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量，由電容器本身決定，C與Q、U無關(guān)，故A、B錯誤，C正確；電容器不帶電時，其電容不為零，故D錯誤。*10、如圖所示為示波管中偏轉(zhuǎn)電極的示意圖，間距為d，長度為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(設(shè)為勻強(qiáng)電場)。在距A、B等距離處的O點，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)，不計重力，要使此粒子能從C處射出，則A、B間的電壓應(yīng)為()\f(mv02d2,ql2)\f(mv02l2,qd2)\f(lmv0,qd)D．qeq\f(v0,dl)解析：選A帶電粒子只受電場力作用，在平行板間做類平拋運(yùn)動。設(shè)粒子由O到C的運(yùn)動時間為t，則有l(wèi)＝v0t。設(shè)A、B間的電壓為U，則偏轉(zhuǎn)電極間的勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E＝eq\f(U,d)，粒子所受電場力F＝qE＝eq\f(qU,d)。根據(jù)牛頓第二定律，得粒子沿電場方向的加速度a＝eq\f(F,m)＝eq\f(qU,md)。粒子在沿電場方向做勻加速直線運(yùn)動，位移為eq\f(1,2)d。由勻加速直線運(yùn)動的規(guī)律得eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)at2。解得U＝eq\f(mv02d2,ql2)。選項A正確。11、如圖所示，Q為固定的正點電荷，A、B兩點在Q的正上方和Q相距分別為h和，將一帶電小球從A點由靜止釋放，運(yùn)動到B點時速度正好又變?yōu)?。若此帶電小球在A點的加速度大小為eq\f(3,4)g，g取10m/s2，靜電力常量為k，試求：(1)此帶電小球在B點的加速度大??；(2)A、B兩點間的電勢差(用Q和h表示)。解析：(1)這個帶電小球必帶正電，設(shè)小球所帶電荷量為q，小球在B點的加速度大小為aB。由牛頓第二定律得，在A點時，有mg－eq\f(kQq,h2)＝m·eq\f(3,4)g，在B點時，有eq\f(kQq,2)－mg＝maB，解得aB＝3g＝30m/s2。(2)帶電小球從A點運(yùn)動到B點的過程中，由動能定理得mg(h－＋qUAB＝0，解得UAB＝－eq\f(3kQ,h)。答案：(1)30m/s2(2)－eq\f(3kQ,h)12、加速器是人類揭示物質(zhì)本源的關(guān)鍵設(shè)備，在放射治療、食品安全、材料科學(xué)等方面有廣泛應(yīng)用。如圖所示，某直線加速器由沿軸線分布的一系列金屬圓管(漂移管)組成，相鄰漂移管分別接在高頻脈沖電源的兩極。質(zhì)子從K點沿軸線進(jìn)入加速器并依次向右穿過各漂移管，在漂移管內(nèi)做勻速直線運(yùn)動，在漂移管間被電場加速，加速電壓視為不變。設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管B時速度為8×106m/s，進(jìn)入漂移管E時速度為1×10