人教（新教材）物理必修静电场中的能量练习含答案

2020--2021人教（新教材）物理必修第三册第10章静电场中的能量练习含答案（新教材）必修第三册第10章静电场中的能量1、如图所示，MN、PQ是圆的两条相互垂直的直径，O为圆心。两个等量正电荷分别固定在M、N两点。现一带电粒子(不计重力及粒子对电场的影响)从P点由静止释放，粒子恰能在P、Q之间做直线运动，则以下判断正确的是()A．O点的电势一定为0B．P点的电势一定比O点的电势高C．粒子一定带正电D．粒子在P点的电势能一定等于在Q点的电势能2、（双选）如图所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知MQ<NQ。下列叙述正确的是()A．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做功，电势能减少B．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则该电荷克服静电力做功，电势能增加C．若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做功，电势能减少D．若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则该电荷克服静电力所做的功等于静电力对该电荷所做的功，电势能不变3、关于静电场的等势面，下列说法正确的是()A．两个电势不同的等势面可能相交B．电场线与等势面处处相互垂直C．同一等势面上各点电场强度一定相等D．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功4、下列关于匀强电场中电场强度和电势差关系的说法，正确的是()A．在相同距离上，电势差大的其电场强度也必定大B．任意两点的电势差，等于电场强度与这两点间距离的乘积C．沿着电场线方向，相同距离上的电势降落必定相等D．电势降低的方向，必定是电场强度的方向5、下列关于电容器的叙述正确的是()A．电容器是储存电荷的容器，只有带电的容器才是电容器B．任何两个彼此绝缘且相距很近的物体，就组成了电容器C．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和D．电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电能并储存起来，电容器的放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能6、如图所示，质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电场中O点自由释放后，分别抵达B、C两点，若AB＝BC，则它们带电荷量之比q1∶q2等于()A．1∶2 B．2∶1C．1∶eq\r(2) \r(2)∶1*7、在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则()A．b点的电场强度一定比a点大B．电场线方向一定从b指向aC．b点的电势一定比a点高D．该电荷的动能一定减小*8、下列四个图中，a、b两点电势相等、电场强度矢量也相等的是()*9、根据电容器的电容的定义式C＝eq\f(Q,U)，可知()A．电容器带的电荷量Q越多，它的电容C就越大B．电容器两极板之间的电势差U越大，它的电容C就越小C．电容器的电容大小与电容器的带电情况无关D．电容器不带电时，其电容为零*10、如图所示为示波管中偏转电极的示意图，间距为d，长度为l的平行板A、B加上电压后，可在A、B之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场)。在距A、B等距离处的O点，有一电荷量为＋q，质量为m的粒子以初速度v0沿水平方向(与A、B板平行)射入(图中已标出)，不计重力，要使此粒子能从C处射出，则A、B间的电压应为()\f(mv02d2,ql2)\f(mv02l2,qd2)\f(lmv0,qd)D．qeq\f(v0,dl)11、如图所示，Q为固定的正点电荷，A、B两点在Q的正上方和Q相距分别为h和，将一带电小球从A点由静止释放，运动到B点时速度正好又变为0。若此带电小球在A点的加速度大小为eq\f(3,4)g，g取10m/s2，静电力常量为k，试求：(1)此带电小球在B点的加速度大小；(2)A、B两点间的电势差(用Q和h表示)。12、加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用。如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变。设质子进入漂移管B时速度为8×106m/s，进入漂移管E时速度为1×107m/s，电源频率为1×107Hz，漂移管间缝隙很小，质子在每个管内运动时间视为电源周期的eq\f(1,2)。质子的比荷取1×10(1)漂移管B的长度；(2)相邻漂移管间的加速电压。2020--2021人教（新教材）物理必修第三册第10章静电场中的能量练习含答案（新教材）必修第三册第10章静电场中的能量1、如图所示，MN、PQ是圆的两条相互垂直的直径，O为圆心。两个等量正电荷分别固定在M、N两点。现一带电粒子(不计重力及粒子对电场的影响)从P点由静止释放，粒子恰能在P、Q之间做直线运动，则以下判断正确的是()A．O点的电势一定为0B．P点的电势一定比O点的电势高C．粒子一定带正电D．粒子在P点的电势能一定等于在Q点的电势能解析：选D沿电场线方向电势逐渐降低，根据等量同种正电荷电场分布，MN上O点电势最低，PQ上O点电势最高，电势是相对的，零电势点是人为规定的，所以O点的电势不一定为0，选项A错误。P点电势低于O点电势，选项B错误。粒子从P点释放后向Q点运动，故粒子带负电，选项C错误。根据电场对称性知P、Q两点电势相等，所以粒子在P点的电势能一定等于在Q点的电势能，选项D正确。2、（双选）如图所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知MQ<NQ。下列叙述正确的是()A．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做功，电势能减少B．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则该电荷克服静电力做功，电势能增加C．若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做功，电势能减少D．若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则该电荷克服静电力所做的功等于静电力对该电荷所做的功，电势能不变解析：选AD由点电荷产生的电场的特点可知，M点的电势高，N点的电势低，所以正的点电荷从M点沿直线移到N点，静电力做正功，电势能减少，故选项A正确，B错误；负的点电荷由M点沿直线移到N点，克服静电力做功，电势能增加，故选项C错误；静电力做功与路径无关，负的点电荷又回到M点，则整个过程中静电力做的总功为零，电势能不变，故选项D正确。3、关于静电场的等势面，下列说法正确的是()A．两个电势不同的等势面可能相交B．电场线与等势面处处相互垂直C．同一等势面上各点电场强度一定相等D．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功解析：选B在静电场中，两个电势不同的等势面不会相交，选项A错误；电场线与等势面一定相互垂直，选项B正确；同一等势面上的电场强度可能相等，也可能不相等，选项C错误；电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，向电势较低的等势面移动负试探电荷时，电场力做负功，选项D错误。4、下列关于匀强电场中电场强度和电势差关系的说法，正确的是()A．在相同距离上，电势差大的其电场强度也必定大B．任意两点的电势差，等于电场强度与这两点间距离的乘积C．沿着电场线方向，相同距离上的电势降落必定相等D．电势降低的方向，必定是电场强度的方向解析：选C由匀强电场的特点知A、B错误，C正确；电势降低最快的方向才是电场强度的方向，D错误。5、下列关于电容器的叙述正确的是()A．电容器是储存电荷的容器，只有带电的容器才是电容器B．任何两个彼此绝缘且相距很近的物体，就组成了电容器C．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和D．电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电能并储存起来，电容器的放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能解析：选D电容器是储存电荷的容器，它里面有无电荷不影响其储存电荷的能力，A错误；任何两个彼此绝缘而又相距很近的导体组成一个电容器，B错误；电容器所带的电荷量指任一极板电荷量的绝对值，C错误；电容器的充、放电伴随能量转化，D正确。6、如图所示，质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电场中O点自由释放后，分别抵达B、C两点，若AB＝BC，则它们带电荷量之比q1∶q2等于()A．1∶2 B．2∶1C．1∶eq\r(2) \r(2)∶1解析：选B竖直方向有h＝eq\f(1,2)gt2，水平方向有l＝eq\f(qE,2m)t2，联立可得q＝eq\f(mgl,Eh)，所以有eq\f(q1,q2)＝eq\f(2,1)，B正确。*7、在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则()A．b点的电场强度一定比a点大B．电场线方向一定从b指向aC．b点的电势一定比a点高D．该电荷的动能一定减小解析：选C电场力做负功，该电荷电势能增加。正电荷在电势高处电势能较大，C正确。电场力做负功同时电荷可能还受其他力作用，总功不一定为负，由动能定理可知，动能不一定减小，D错误。电势高低与场强大小无必然联系，A错误。b点电势高于a点，但a、b可能不在同一条电场线上，B错误。*8、下列四个图中，a、b两点电势相等、电场强度矢量也相等的是()解析：选D匀强电场的等势面是一系列的平行平面，A图中a、b两点不在同一等势面上，所以，这两点的电势是不相等的，但这两点的电场强度相等；B图中a、b两点在同一个等势面上，电势相等，但这两点的电场强度大小相等、方向不同；C图中a、b两点对称于两电荷的连线，所以电势相等，但在中垂线上电场强度的方向是平行于中垂线的，而且都指向外侧，故两点的电场强度的方向不同；D图中，a、b两点的电势相等，电场强度的方向是平行于两电荷连线的，而且大小相同，故本题选D。*9、根据电容器的电容的定义式C＝eq\f(Q,U)，可知()A．电容器带的电荷量Q越多，它的电容C就越大B．电容器两极板之间的电势差U越大，它的电容C就越小C．电容器的电容大小与电容器的带电情况无关D．电容器不带电时，其电容为零解析：选C电容是反映电容器容纳电荷本领大小的物理量，由电容器本身决定，C与Q、U无关，故A、B错误，C正确；电容器不带电时，其电容不为零，故D错误。*10、如图所示为示波管中偏转电极的示意图，间距为d，长度为l的平行板A、B加上电压后，可在A、B之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场)。在距A、B等距离处的O点，有一电荷量为＋q，质量为m的粒子以初速度v0沿水平方向(与A、B板平行)射入(图中已标出)，不计重力，要使此粒子能从C处射出，则A、B间的电压应为()\f(mv02d2,ql2)\f(mv02l2,qd2)\f(lmv0,qd)D．qeq\f(v0,dl)解析：选A带电粒子只受电场力作用，在平行板间做类平抛运动。设粒子由O到C的运动时间为t，则有l＝v0t。设A、B间的电压为U，则偏转电极间的匀强电场的场强E＝eq\f(U,d)，粒子所受电场力F＝qE＝eq\f(qU,d)。根据牛顿第二定律，得粒子沿电场方向的加速度a＝eq\f(F,m)＝eq\f(qU,md)。粒子在沿电场方向做匀加速直线运动，位移为eq\f(1,2)d。由匀加速直线运动的规律得eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)at2。解得U＝eq\f(mv02d2,ql2)。选项A正确。11、如图所示，Q为固定的正点电荷，A、B两点在Q的正上方和Q相距分别为h和，将一带电小球从A点由静止释放，运动到B点时速度正好又变为0。若此带电小球在A点的加速度大小为eq\f(3,4)g，g取10m/s2，静电力常量为k，试求：(1)此带电小球在B点的加速度大小；(2)A、B两点间的电势差(用Q和h表示)。解析：(1)这个带电小球必带正电，设小球所带电荷量为q，小球在B点的加速度大小为aB。由牛顿第二定律得，在A点时，有mg－eq\f(kQq,h2)＝m·eq\f(3,4)g，在B点时，有eq\f(kQq,2)－mg＝maB，解得aB＝3g＝30m/s2。(2)带电小球从A点运动到B点的过程中，由动能定理得mg(h－＋qUAB＝0，解得UAB＝－eq\f(3kQ,h)。答案：(1)30m/s2(2)－eq\f(3kQ,h)12、加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用。如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变。设质子进入漂移管B时速度为8×106m/s，进入漂移管E时速度为1×10