物理新教材必修静电场中的能量附答案

2020--2021物理新教材必修第三册第10章静电场中的能量附答案（新教材）必修第三册第10章静电场中的能量1、如图所示，A、B两带正电粒子质量相等，电荷量之比为1∶4。两粒子在O上方同一位置沿垂直电场方向射入平行板电容器中，分别打在C、D两点，OC＝CD。忽略粒子重力及等长子间的相互作用，下列说法正确的是()A．A和B在电场中运动的时间之比为1∶2B．A和B运动的加速度大小之比为4∶1C．A和B的初速度大小之比为1∶4D．A和B的位移大小之比为1∶22、如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，电场力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，电场力做功W2；第三次沿曲线ADB移动该电荷，电场力做功为W3，则()A．W1>W2>W3 B．W1<W2<W3C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2>W33、一对等量正点电荷的电场的电场线(实线)和等势线(虚线)如图所示，图中A、B两点电场强度分别是EA、EB，电势分别是φA、φB，负电荷q在A、B两点时的电势能分别是EpA、EpB，下列判断正确的是()A．EA>EB，φA>φB，EpA<EpBB．EA>EB，φA<φB，EpA<EpBC．EA<EB，φA>φB，EpA>EpBD．EA<EB，φA<φB，EpA>EpB4、如图所示是一个匀强电场的等势面，每两个相邻等势面相距2cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是()A．竖直向下，E＝100V/mB．水平向左，E＝100V/mC．水平向左，E＝200V/mD．水平向右，E＝200V/m5、用两节相同的电池分别给两个原来不带电的电容器C1和C2充电，已知C1＜C2。当达到稳定状态时，两电容器每极板的带电荷量分别为Q1和Q2，则()A．Q1＞Q2B．Q1＜Q2C．Q1＝Q2D．无法确定Q1与Q2的大小关系6、一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场中，电场方向水平向左。不计空气阻力，则小球()A．做直线运动B．做曲线运动C．速率一直减小D．速率先增大后减小7、在电场中，把电荷量为4×10－9C的正点电荷从A点移到B点，克服静电力做功6×10－8A．电荷在B点具有的电势能是6×10－8JB．B点电势是15VC．电荷的电势能增加了6×10－8JD．电荷的电势能减少了6×10－8J8、如图所示为某静电场等势面的分布图，电荷量为×10－9C的正点电荷从A经B、C到达D点，从A至D，电场力对电荷做的功为()A．×10－8J B．－×10－8JC．×10－8J D．－×10－8J9、如图所示，在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R＝0.1m的圆，P为圆周上的一点，O、P两点连线与x轴正方向的夹角为θ。若空间存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小E＝100V/m，则O、P两点的电势差可表示为()A．UOP＝－10sinθ(V) B．UOP＝10sinθ(V)C．UOP＝－10cosθ(V) D．UOP＝10cosθ(V)10、一个已充电的电容器，若使它的带电荷量减少3×10－4C，则其电压减小为原来的eq\f(1,3)，则()A．电容器原来的带电荷量为9×10－4B．电容器原来的带电荷量为×10－4C．电容器原来的电压为1VD．电容器的电容变为原来的eq\f(1,3)11、一束正离子以相同的速率从同一位置沿垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有离子的运动轨迹都是一样的，这说明所有粒子()A．都具有相同的质量 B．都具有相同的电荷量C．具有相同的比荷 D．都是同一元素的同位素12、如图所示，在电场强度E＝1×104N/C的水平匀强电场中，有一根长l＝15cm的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m＝3g、电荷量q＝2×10－6C的带正电小球，当细线处于水平位置时，将小球从静止开始释放，g取10m/s2(1)小球到达最低点B的过程中重力势能的变化量、电势能的变化量；(2)若取A点电势为0，小球在B点的电势能、电势；(3)小球到B点时速度的大小，细线张力的大小。13、高电阻放电法测电容的实验，是通过对高阻值电阻放电的方法测出电容器充电电压为U时所带的电荷量Q，从而再求出待测电容器的电容C，某同学的实验情况如下：(1)按图1所示电路连接好实验电路。(2)接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使小量程电流表的指针偏转接近满刻度，记下这时电流表的示数I0＝500μA、电压表的示数U0＝V，I0和U0分别是电容器放电的初始电流和初始电压，此时电阻箱R的阻值为kΩ，则电流表的内阻为________kΩ。(3)断开开关S，同时开始计时，每隔5s或10s读一次电流I的值，将测得数据填入预先设计的表格中，根据表格中的数据标出以时间t为横坐标、电流I为纵坐标的坐标上的点，如图2中用“×”表示的点。(4)请在图中描绘出电流随时间变化的图线，并根据图线估算出该电容器两端电压为U0时所带的电荷量Q0约为________C；(结果保留两位有效数字)(5)根据公式________来计算电容器的电容。(只要求写出表达式，不要求计算结果)2020--2021物理新教材必修第三册第10章静电场中的能量附答案（新教材）必修第三册第10章静电场中的能量1、如图所示，A、B两带正电粒子质量相等，电荷量之比为1∶4。两粒子在O上方同一位置沿垂直电场方向射入平行板电容器中，分别打在C、D两点，OC＝CD。忽略粒子重力及等长子间的相互作用，下列说法正确的是()A．A和B在电场中运动的时间之比为1∶2B．A和B运动的加速度大小之比为4∶1C．A和B的初速度大小之比为1∶4D．A和B的位移大小之比为1∶2解析：选C粒子电荷量之比为1∶4，粒子在竖直方向上做匀加速运动，由h＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)eq\f(qE,m)t2，可知A和B在电场中运动的时间之比为2∶1，故A错误；A、B两带正电粒子质量相等，电荷量之比为1∶4，根据qE＝ma，所以A和B运动的加速度大小之比为1∶4，故B错误；根据题意OC＝CD，两粒子水平方向上做匀速运动，根据x＝v0t，可知A和B的初速度大小之比为1∶4，故C正确；A和B的水平位移大小之比为1∶2，竖直方向也有位移，那么合位移之比不等于1∶2，故D错误。2、如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，电场力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，电场力做功W2；第三次沿曲线ADB移动该电荷，电场力做功为W3，则()A．W1>W2>W3 B．W1<W2<W3C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2>W3解析：选C假设A、B两点相距为l，直线AB与电场线的夹角为θ(θ<90°)，根据功的定义可知，电场力做的功均为qElcosθ，故沿三种路径移动该电荷，电场力做功相等，选项C正确，A、B、D错误。3、一对等量正点电荷的电场的电场线(实线)和等势线(虚线)如图所示，图中A、B两点电场强度分别是EA、EB，电势分别是φA、φB，负电荷q在A、B两点时的电势能分别是EpA、EpB，下列判断正确的是()A．EA>EB，φA>φB，EpA<EpBB．EA>EB，φA<φB，EpA<EpBC．EA<EB，φA>φB，EpA>EpBD．EA<EB，φA<φB，EpA>EpB解析：选AA处电场线比B处密集，故EA>EB；离正电荷越近电势越高，故φA>φB；负电荷在A、B两处的电势能EpA<EpB，故A正确。4、如图所示是一个匀强电场的等势面，每两个相邻等势面相距2cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是()A．竖直向下，E＝100V/mB．水平向左，E＝100V/mC．水平向左，E＝200V/mD．水平向右，E＝200V/m解析：选B根据电场强度的方向应与等势面垂直，且由较高的等势面指向较低的等势面，可知该电场强度的方向水平向左。由电场强度与电势差的关系得：E＝eq\f(U,d)＝100V/m，B正确。5、用两节相同的电池分别给两个原来不带电的电容器C1和C2充电，已知C1＜C2。当达到稳定状态时，两电容器每极板的带电荷量分别为Q1和Q2，则()A．Q1＞Q2B．Q1＜Q2C．Q1＝Q2D．无法确定Q1与Q2的大小关系解析：选B相同的电池，则电压相同，故根据Q＝CU可知电容越大，充电量越大，即Q1＜Q2，B正确。6、一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场中，电场方向水平向左。不计空气阻力，则小球()A．做直线运动B．做曲线运动C．速率一直减小D．速率先增大后减小解析：选B由题意知，小球受重力、电场力作用，合外力的方向与初速度的方向夹角为钝角，故小球做曲线运动，所以选项A错误，B正确；在运动的过程中合外力先做负功后做正功，所以选项C、D均错误。7、在电场中，把电荷量为4×10－9C的正点电荷从A点移到B点，克服静电力做功6×10－8A．电荷在B点具有的电势能是6×10－8JB．B点电势是15VC．电荷的电势能增加了6×10－8JD．电荷的电势能减少了6×10－8J解析：选C电荷在电场中某点的电势能具有相对性，只有确定了零电势点，B点的电势、电荷在B点的电势能才是确定的数值，故A、B错误；由于电荷从A移到B的过程中克服静电力做功6×10－8J，故电荷电势能应该增加了6×10－8J，故C正确，D错误。8、如图所示为某静电场等势面的分布图，电荷量为×10－9C的正点电荷从A经B、C到达D点，从A至D，电场力对电荷做的功为()A．×10－8J B．－×10－8JC．×10－8J D．－×10－8J解析：选B由于UAD＝φA－φD＝－40V－(－10)V＝－30V，所以从A至D，电场力对电荷做的功：WAD＝qUAD＝×10－9×(－30)J＝－×10－8J，B正确。9、如图所示，在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R＝0.1m的圆，P为圆周上的一点，O、P两点连线与x轴正方向的夹角为θ。若空间存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小E＝100V/m，则O、P两点的电势差可表示为()A．UOP＝－10sinθ(V) B．UOP＝10sinθ(V)C．UOP＝－10cosθ(V) D．UOP＝10cosθ(V)解析：选A本题主要考查匀强电场中电场强度与电势的关系，意在考查U＝Ed中d的物理意义。由题图知UOP＝－E·PO·sinθ＝－10sinθ(V)，A正确。10、一个已充电的电容器，若使它的带电荷量减少3×10－4C，则其电压减小为原来的eq\f(1,3)，则()A．电容器原来的带电荷量为9×10－4B．电容器原来的带电荷量为×10－4C．电容器原来的电压为1VD．电容器的电容变为原来的eq\f(1,3)解析：选B平行板电容器的电荷量减少ΔQ＝3×10－4C，电压减小为原来的eq\f(1,3)，由C＝eq\f(Q,U)知，电荷量减少为原来的eq\f(1,3)，即减少了原来的eq\f(2,3)，则根据C＝eq\f(ΔQ,ΔU)知，电容器原来的带电荷量Q＝ΔQ＝×3×10－4C＝×10－4C，A错误，B正确；由已知条件无法求电压，电容反映电容器本身的特性，电容器极板上的电荷减少，电容器的电容不变，C、D错误。11、一束正离子以相同的速率从同一位置沿垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有离子的运动轨迹都是一样的，这说明所有粒子()A．都具有相同的质量 B．都具有相同的电荷量C．具有相同的比荷 D．都是同一元素的同位素解析：选C由偏转距离y＝eq\f(qE,2m)(eq\f(l,v0))2＝eq\f(qEl2,2mv02)可知，若运动轨迹相同，则水平位移相同，偏转距离y也应相同，已知E、l、v0是相同的，所以应有eq\f(q,m)相同。12、如图所示，在电场强度E＝1×104N/C的水平匀强电场中，有一根长l＝15cm的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m＝3g、电荷量q＝2×10－6C的带正电小球，当细线处于水平位置时，将小球从静止开始释放，g取10m/s2(1)小球到达最低点B的过程中重力势能的变化量、电势能的变化量；(2)若取A点电势为0，小球在B点的电势能、电势；(3)小球到B点时速度的大小，细线张力的大小。解析：(1)重力势能变化量ΔEp＝mgl＝×10－3J。电势能变化量ΔEp电＝Eql＝3×10－3J。(2)小球在B点的电势能Ep＝3×10－3J。又由于Ep＝φBq，解得φB＝eq\f(3×10－3,2×10－6)V＝×103V。(3)小球从A到B，由动能定理得mgl－Eql＝eq\f(1,2)mvB2，得vB＝1m/s，在B点，对小球有FT－mg＝eq\f(mvB2,l)，解得FT＝5×10－2N。答案：(1)×10－3J3×10－3J(2)3×10－3J×103V(3)1m/s5×10－2N13、高电阻放电法测电容的实验，是通过对高阻值电阻放电的方法测出电容器充电电压为U时所带的电荷量Q，从而再求出待测电容器的电容