人教版高中物理必修第三冊第十章靜電場中的能量習(xí)題課3電場性質(zhì)的理解和應(yīng)用含答案

(限時(shí)：20分鐘)【合格考練】1．(多選)圖中實(shí)線是一簇豎直的未標(biāo)明方向的勻強(qiáng)電場的電場線，虛線是一帶電粒子通過該電場區(qū)域時(shí)的運(yùn)動軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)。若帶電粒子在運(yùn)動中只受電場力作用，且在a點(diǎn)速度垂直于電場線，則根據(jù)此圖可知()A．帶電粒子帶正電B．帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向豎直向下C．帶電粒子在a點(diǎn)的水平速度等于在b點(diǎn)的水平速度D．帶電粒子在a點(diǎn)的速度小于在b點(diǎn)的速度答案：BCD2．圖中的實(shí)線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶正電粒子的運(yùn)動軌跡，粒子先經(jīng)過M點(diǎn)，再經(jīng)過N點(diǎn)，可以判定()A．M點(diǎn)電勢小于N點(diǎn)電勢B．M點(diǎn)電場強(qiáng)度大于N點(diǎn)電場強(qiáng)度C．粒子動能逐漸增大D．粒子電勢能逐漸增大答案：C3．(多選)某靜電場沿x方向的電勢分布如圖所示，則()A．在O～x1之間不存在沿x方向的電場B．在O～x1之間存在著沿x方向的勻強(qiáng)電場C.在x1～x2之間存在著沿x方向的勻強(qiáng)電場D．在x1～x2之間存在著沿x方向的非勻強(qiáng)電場答案：AC4.(多選)如圖，平面內(nèi)有靜止的等量異種點(diǎn)電荷，M、N兩點(diǎn)關(guān)于兩電荷連線對稱，M、P兩點(diǎn)關(guān)于兩電荷連線的中垂線對稱。下列說法正確的是()A．M、P兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同B．N、P兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同C．M、N兩點(diǎn)連線是一條等勢線D．電子在M點(diǎn)的電勢能比在P點(diǎn)的電勢能小答案：BD5．(多選)圖甲中直線PQ表示電場中的一條電場線，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電粒子僅在電場力作用下沿電場線向右運(yùn)動，經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)速度為v0，到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)速度減為零，粒子運(yùn)動的v－t圖像如圖乙所示。下列判斷正確的是()A．Q點(diǎn)電勢高于P點(diǎn)電勢B．P點(diǎn)場強(qiáng)大于Q點(diǎn)場強(qiáng)C．P、Q兩點(diǎn)間的電勢差為eq\f(mveq\o\al(2,0),2q)D．帶負(fù)電的粒子在P點(diǎn)的電勢能大于在Q點(diǎn)的電勢能答案：BC【等級考練】6.(多選)如圖所示，虛線a、b、c代表電場中的三個(gè)等勢面，相鄰等勢面之間的電勢差相等，即Uab＝Ubc，實(shí)線為一帶正電的檢驗(yàn)電荷僅在電場力作用下通過該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動軌跡，P、R、Q是這條軌跡上的三個(gè)點(diǎn)，R點(diǎn)在等勢面b上，據(jù)此可知()A．三個(gè)等勢面中，c的電勢最低B．檢驗(yàn)電荷在R點(diǎn)的加速度方向與運(yùn)動軌跡相切C．Q點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于P點(diǎn)的電場強(qiáng)度D．檢驗(yàn)電荷在P點(diǎn)的電勢能比在Q點(diǎn)的小解析：選AC。根據(jù)軌跡彎曲的方向和電場線與等勢線垂直可知正電荷所受的電場力應(yīng)向下，所以電場線向下，c的電勢最低，故A正確；由于加速度的方向與電場線的方向相同，而電場線垂直于等勢面，所以點(diǎn)電荷在R點(diǎn)的加速度方向垂直于等勢面b，指向軌跡內(nèi)側(cè)，故B錯(cuò)誤；等差等勢面的疏密程度表示電場強(qiáng)度大小，由題圖可知，P點(diǎn)等勢面比Q的更密，則Q點(diǎn)的場強(qiáng)小于P點(diǎn)場強(qiáng)，故C正確；由于電場線向下，則Q點(diǎn)電勢低于P點(diǎn)電勢，正電荷在電勢高處電勢能大，可知在P點(diǎn)的電勢能大，故D錯(cuò)誤。7．(多選)如圖，實(shí)線a、b、c是某一電場中的三條等勢線，虛線為電子僅在電場力作用下的運(yùn)動軌跡，P、Q是軌跡上的兩點(diǎn)，則()A．等勢線a的電勢比等勢線c的電勢高B．電子在P點(diǎn)的速度小于在Q點(diǎn)的速度C．電子在P點(diǎn)的加速度大于在Q點(diǎn)的加速度D．電子在P點(diǎn)的電勢能小于在Q點(diǎn)的電勢能解析：選BC。電子的運(yùn)動軌跡與等勢線b的交點(diǎn)處受力垂直等勢面向下，因此電場方向垂直等勢線b向上，所以等勢線a的電勢比等勢線c的電勢低，A錯(cuò)誤；電子從P點(diǎn)到Q點(diǎn)，速度方向與受力方向的夾角小于90°，則電子做加速運(yùn)動，所以電子在P點(diǎn)的速度小于在Q點(diǎn)的速度，B正確；由題圖可知，P點(diǎn)所在位置的等勢線比Q點(diǎn)所在位置的等勢線更密，所以P點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于Q點(diǎn)的電場強(qiáng)度，所以電子在P點(diǎn)的加速度大于在Q點(diǎn)的加速度，C正確；電子從P點(diǎn)到Q點(diǎn)電場力做正功，電勢能減小，所以電子在P點(diǎn)的電勢能大于在Q點(diǎn)的電勢能，D錯(cuò)誤。8．如圖所示，虛線a、b、c表示在O處某一點(diǎn)電荷的電場中的三個(gè)等勢面，設(shè)兩相鄰等勢面間的間距相等。一電子射入電場后的運(yùn)動軌跡如圖中實(shí)線所示，其中1、2、3、4表示電子的運(yùn)動軌跡與等勢面的一些交點(diǎn)。由此可以判定()A．電子在1、2、3、4位置處所具有的電勢能與動能的總和一定相等B．O處的點(diǎn)電荷一定帶正電C．a(chǎn)、b、c三個(gè)等勢面的電勢關(guān)系是φa＞φb＞φcD．電子從位置1到2和從位置3到4的過程中電場力做功的大小關(guān)系是eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(W12))＝2W34解析：選A。電子在運(yùn)動的整個(gè)過程中，只受電場力，故只有電場力做功，電場力做功等于電勢能的減少量，總功又等于動能的增加量，故電勢能和動能之和守恒，A正確；由于曲線運(yùn)動的合力應(yīng)該指向內(nèi)側(cè)，故從電子的運(yùn)動軌跡可以看出，電子受到排斥力，故場源電荷是負(fù)電荷，B錯(cuò)誤；由于場源電荷是負(fù)電荷，又由于沿著電場線電勢降低，故結(jié)合負(fù)點(diǎn)電荷的電場線分布規(guī)律可以知道φa<φb<φc，C錯(cuò)誤；由于負(fù)點(diǎn)電荷的電場不是勻強(qiáng)電場，電場線越密的地方，等差等勢面也越密，故從位置1到位置2電場力做的功大于從位置3到位置4電場力做功的兩倍，D錯(cuò)誤。9．(2024·江蘇揚(yáng)州中學(xué)?？?如圖1所示，x軸上x＝－1m和x＝1m處分別固定A、B兩點(diǎn)電荷，取電場強(qiáng)度沿x軸正方向?yàn)檎瑇軸上x＞1m區(qū)域的電場強(qiáng)度分布如圖2所示，放入其中的電荷僅受電場力作用，由此可知()A．A、B兩點(diǎn)電荷電性可能相同B．在有限范圍內(nèi)，x軸上僅有一處電場強(qiáng)度為零C．A、B兩點(diǎn)電荷電荷量大小之比qA∶qB＝4∶1D．將一正點(diǎn)電荷從x＝3m處由靜止釋放，僅在電場力作用下還能回到x＝3m處解析：選B。根據(jù)題圖2可知，x＝2m處的電場強(qiáng)度為0，則A、B兩點(diǎn)電荷電性必定相反，A錯(cuò)誤；由于x＝2m處的電場強(qiáng)度為0，可知A帶正電，B帶負(fù)電，則在A、B之間A的電場方向向右，B的電場方向也向右，即A、B之間電場的方向始終不可能為0，A的電荷量大一些，A的左側(cè)電場由A電荷決定，即A左側(cè)的電場強(qiáng)度也不可能為0，即在有限范圍內(nèi)，x軸上僅有x＝2m位置一處電場強(qiáng)度為零，B正確；由于x＝2m處的電場強(qiáng)度為0，則有keq\f(qA,32)＝keq\f(qB,12)，解得qA∶qB＝9∶1，C錯(cuò)誤；根據(jù)圖像，將一正點(diǎn)電荷從x＝3m處由靜止釋放，所受電場力方向始終沿x軸正方向，即該電荷將在電場力作用下沿x軸正方向做加速運(yùn)動，不可能回到x＝3m處，D錯(cuò)誤。10．(2024·廣東深圳市寶安中學(xué)月考)在x軸上自左向右分別放置電荷量為q1、q2的點(diǎn)電荷，兩電荷連線上的電勢φ隨x變化的關(guān)系如圖所示，其中A、B兩點(diǎn)的電勢為零，BD段中C點(diǎn)電勢最大，則下列判斷正確的是()A．點(diǎn)P處應(yīng)該有一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷B．|q1|＞|q2|C．C點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于A點(diǎn)的電場強(qiáng)度D．將一帶負(fù)電的檢驗(yàn)電荷從B點(diǎn)移到D點(diǎn)，其電勢能先增大后減小解析：選B。由題圖知從O到D電勢先不斷降低后再升高再降低，則兩個(gè)點(diǎn)電荷必定是異種電荷，且P點(diǎn)電勢為最低，可知點(diǎn)P處應(yīng)該有一個(gè)帶負(fù)電的點(diǎn)電荷，故A錯(cuò)誤；根據(jù)φ－x圖像切線的斜率等于電場強(qiáng)度，可知C點(diǎn)合電場強(qiáng)度為零，A點(diǎn)的合電場強(qiáng)度不等于零，則A點(diǎn)的電場強(qiáng)度比C點(diǎn)的大，由于C點(diǎn)與點(diǎn)電荷q2的距離較q1近，根據(jù)E＝keq\f(q,r2)，可知電荷量|q1|＞|q2|，故B正確，C錯(cuò)誤；將一負(fù)點(diǎn)電荷從B移到D點(diǎn)，電勢先升高后降低，根據(jù)Ep＝－qφ可知，電勢能先減小后增大，故D錯(cuò)誤。11．(2024·廣東中山月考)兩個(gè)等量正點(diǎn)電荷固定于光滑水平面上，其連線中垂線上有A、B、C三點(diǎn)，如圖甲所示。一個(gè)電荷量為＋2×10－7C，質(zhì)量為0.1kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從C點(diǎn)由靜止釋放，其運(yùn)動的v－t圖像如圖乙所示，其中B點(diǎn)處為整條圖線切線(圖中標(biāo)出了該切線)斜率最大的位置，則下列說法正確的是()A．由C到A的過程中物塊的電勢能一直在增大B．B點(diǎn)為中垂線上電場強(qiáng)度最大的點(diǎn)，場強(qiáng)E＝1×106V/mC．由C點(diǎn)到A點(diǎn)電勢逐漸升高D．A、B兩點(diǎn)間的電勢差UBA＝500V解析：選D。由v－t圖像可知，由C到A的過程中，物塊的速度一直增大，電場力對物塊做正功，電勢能一直減小，故A錯(cuò)誤；v－t圖像的斜率表示加速度，則帶電粒子在B點(diǎn)的加速度最大，且amax＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(4×10－2,7－5)m/s2＝2×10－2m/s2，則小物塊在B點(diǎn)所受的電場力最大，F(xiàn)max＝mamax＝2×10－3N，則B點(diǎn)處電場強(qiáng)度最大，且最大值Emax＝eq\f(Fmax,q)＝eq\f(2×10－3,2×10－7)V/m＝104V/m，故B錯(cuò)誤；兩個(gè)等量同種正電