2024-2025学年新教材高中物理第十章静电场中的能量课时作业含解析新人教版必修3

PAGE12-第十章静电场中的能量1.如图所示，虚线为电场中一簇水平的等间距的等差等势面，实线为一带正电的质点通过该区域时的运动轨迹，是这条轨迹上的两点。下列说法正确的是()A.轨迹上点电势比点电势高B.带电质点运动过程中，电场力做正功C.带电质点通过点时动能较小D.带电质点通过该电场区域时加速度不变2.一不带电的金属板放在绝缘水平地面上，金属板的正上方有一带正电的点电荷，由于静电感应，在点电荷与金属板间产生了如图所示的电场，以点电荷所在位置为原点，垂直于金属板表面建立轴，为金属板上、下表面与轴的交点，取无穷远处的电势为零，竖直向下为电场强度的正方向。则以下关于图像或图像可能正确的是()A. B.C. D.3.如图,一带正电的点电荷固定于O点,两虚线圆均以O为圆心,两实线分别为不同带电粒子M和N仅在电场力作用下先后在该点电荷形成的电场中运动的轨迹,为运动轨迹和虚线圆的交点,e为两轨迹的交点。不计粒子重力,下列说法正确的是()A.M带负电荷,N带正电荷B.M在b点的动能大于它在a点的动能C.N在d点的电势能等于它在c点的电势能D.两带电粒子分别从运动到e的过程中,电场力对两带电粒子所做的功肯定相等4.真空中两个点电荷分别固定于x轴上和两点，在它们的连线上场强E与x的关系如图所示（取x轴正方向为场强正方向，无穷远处为电势零点），以下推断正确的是（）A.都带正电B.与的电荷量之比是C.x轴上处的电势小于零D.正点电荷q在x轴上处的电势能比在处的小5.如图,三个固定的带电小球和c,相互间的距离分别为,,,小球c所受库仑力的合力的方向平行于的连线,设小球所带电荷量的比值的肯定值为k,则()A.的电荷同号,B.的电荷异号,C.的电荷同号,D.的电荷异号,6.某真空空间存在静电场，沿着电场线建立轴，轴上一个摸索电荷的电势能随坐标改变的规律如图所示，规定沿轴正方向为电场力的正方向，则下列说法正确的是（）A.此电场可能为匀强电场B.摸索电荷从到点，受到的电场力先增大后减小C.摸索电荷从点到，电场力先做正功后做负功D.处的电势比处的电势高7.如图所示是高压电场干燥中药技术基本原理图，在大导体板上铺一薄层中药材，针状电极O和平板电极接高压直流电源，其间产生较强的电场。水分子是极性分子，可以看成棒状带电体，一端带正电，另一端带等量负电；水分子在电场力的作用下会加速从中药材中分别出去，在鼓风机的作用下飞离电场区域从而加速干燥。图中虚线是某一水分子从A处由静止起先的运动轨迹。下列说法正确的是（）A.A处的电场强度大于D处B.B处的电势高于C处C.水分子做匀变速运动D.水分子由A运动到C的过程中电势能削减8.如图，电荷量分别为和的点电荷固定在正方体的两个顶点上，是正方体的另外两个顶点。则()A.点和点的电势相等 B.点和点的电场强度大小相等 C.点和点的电场强度方向相同 D.将负电荷从点移到点，电势能增加9.如图所示，一质量为m、带电荷量为的粒子（不计重力）从原点O由静止起先运动，空间所加的电场沿x轴正方向，电场强度E与其位移x的关系图线如图所示。若选定原点的电势为零，图中为已知量，则下列说法正确的是()A.处的电势 B.处的电势C.该粒子的最大速度为 D.该粒子在到的过程中做减速运动10.如图所示,一不带电平行板电容器的两个极板竖直放置,板间有一带电小球,小球用一绝缘轻线悬挂于O点。先给电容器缓慢充电,使两极板所带电荷量分别为和,此时悬线与竖直方向的夹角为30°。再给电容器缓慢充电,直到悬线和竖直方向的夹角增加到60°,且小球与两极板不接触。下列说法正确的是()A.充电后带电小球电势能增加 B.充电后带电小球电势能削减C.其次次充电后电容器带电荷量为 D.其次次充电后电容器带电荷量为Q11.如图所示,虚线表示电场中的一簇等势面且相邻等势面电势差相等,一个带正电的粒子以肯定的初速度进入电场后,只在电场力作用下沿实线轨迹运动,粒子先后通过M点和N点,由此可推断出()A.M点的电势高于N点的电势B.粒子在N点的电势能比在M点的电势能大C.粒子在M点的速率小于在N点的速率D.粒子在M点受到的电场力比在N点受到的电场力大12.在x轴上有两个点电荷,其静电场的电势φ在x轴上分布如图所示。下列说法正确的是()

A.和带有异种电荷 B.处的电场强度为零

C.负电荷从移到,电势能减小 D.负电荷从移到,受到的电场力增大13.一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、17V、26V。下列说法正确的是()A．电场强度的大小为2.5V/cmB．坐标原点处的电势为1VC．电子在a点的电势能比在b点的低7eVD．电子从b点运动到c点，电场力做功为9eV14.如图所示,长的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角。已知小球所带电荷量,匀强电场的场强,取重力加速度,,,求:（1）小球所受电场力F的大小。（2）小球的质量m。

（3）将电场撤去,小球回到最低点时速度v的大小。15.如图甲所示,水平放置的平行金属板A和B的距离为d,它们的右端安放着垂直于金属板的靶,现在板上加上如图乙所示的方波形电压,电压的正向电压值为,反向电压值为,且每隔变向1次.现将质量为m的带正电且电荷量为q的粒子束从中线的点O以平行于金属板的方向射入,设粒子能全部打在靶上而且全部粒子在间的飞行时间均为T.不计重力的影响.1.定性分析在时刻从O点进入的粒子,在垂直于金属板的方向上的运动状况.2.求距靶的中心点多远的范围内有粒子击中.答案以及解析1.答案：D解析：做曲线运动的质点，其所受的合外力指向运动轨迹的凹侧，可推断出带电质点所受合力竖直向下，但无法推断出电场力是竖直向上还是竖直向下，故无法推断电势的凹凸，也无法推断电场力是做正功还是负功，A、B错误。由合力竖直向下可知，通过点时动能较大，C错误。由于电场力和重力均为恒力，合外力不变，加速度不变，故D正确。2.答案：B解析：由电场线的分布状况可知，电场线沿轴方向变疏，电势的改变率越来越小，A选项错误；由于静电感应，金属板是个等势体，内部电场强度为零，B选项正确，C选项错误；除了金属板内部电场强度为零，金属板外部电场强度沿轴正方向且始终减弱，D选项错误。3.答案：B解析：由两轨迹均凹向中心点电荷方向,可知两带电粒子均受到吸引力,M和N均带负电荷,故A错误;M从a点到b点过程中库仑力总体表现为做正功,所以动能增大,B正确;明显d点和c点的电势不同,所以粒子N在两点的电势能不同,C错误;由于不知道两个粒子的电荷量关系,无法比较两个粒子分别从运动到e的过程中电场力对两带电粒子所做的功的多少,D错误。4.答案：C解析：由图像知处合场强为零，结合场强的方向，易知带负电，A项错误；因处合场强为零，即，可得，B项错误；因无穷远处电势为零，负电荷所在电场中电势到处小于零，C项正确；正点电荷从处运动到处电场力做正功，电势能减小，故D项错误。5.答案：D解析：由题意可知小球c受到的库仑力的合力可能水平向左,也可能水平向右,受力如图.若合力水平向左,可知小球a对小球c吸引,小球b对小球c排斥,所以带异种电荷;依据平衡条件可知,依据库仑力公式有,,联立解得;同理,若库仑力的合力水平向右,可知小球a对小球c排斥,小球b对小球c吸引,所以带异种电荷,同样有,仍可推得,故D正确,A、B、C错误.6.答案：C解析：图象的斜率为电场力，由图象分析可得斜率始终在改变，所以此电场不行能为匀强电场，A项错误；摸索电荷从到点，斜领先减小后增大，所以受到的电场力先减小后增大.B项错误；摸索电荷从点到，电势能先减小后增大,所以试探电荷从点到,电场力先做正功后做负功，C项正确；在处的电势能为正，在处的势能为负，所以摸索电荷从到，电势能减小，由于不知道摸索电荷的正负，所以不能推断这两点电势的凹凸，D项错误。7.答案：D解析：电场线密的地方电场强度大，A处的电场强度小于D处，所以选项A错误；顺着电场线方向电势降低，B处的电势低于C处，所以选项B错误；水分子受到的电场力是变力，所以做变加速运动，选项C错误；水分子两端带等量异种电荷，所以水分子的棒状与电场方向平行，且上端的电场强度大，受到较大的电场力，故水分子受到的合力沿电场线向上，即电场力对水分子做正功，依据功能关系可知电势能削减，选项D正确。8.答案：BC解析：由几何关系，可知b的电势大于a的电势,故A错误,把负电荷从a移到b,电势能削减,故D错误;由对称性和电场的叠加原理，可得出a、b的合电场强度大小、方向都相同，故B、C正确。9.答案：BC解析：因为沿着电场强度的方向电势降低，所以在处的电势，A项错误；因为E与x轴所围的面积表示电势差的大小，所以处的电势，B项正确：依据分析可知粒子在处速度最大，依据动能定理可知，解得，C项正确；带电粒子在到的过程中做加速度减小的加速运动，D项错误。10.答案：BC解析：由于充电过程电场力对带电小球做正功,小球的电势能削减,故A错误,B正确;第一次充电后,悬线与竖直方向的夹角为30°,其次次充电后夹角变为60°,依据受力分析有,又充电前后带电小球的重力不变,可知第一次充电与其次次充电后,小球所受的电场力关系为,由电场力正比于电场强度、电场强度,可以得出电场强度正比于Q,故可得,故C正确,D错误。11.答案：AB解析：由粒子的运动轨迹可知,电场力的方向指向右下方,即电场线的方向指向右下方,顺着电场线的方向电势降低,可知N点的电势高于M点的电势,故A正确;由电场线方向指向右下方,可知粒子从M到N电场力做负功,电势能增大,所以粒子在N点的电势能比在M点的电势能大,故B正确;粒子从M到N,电场力做负功,粒子的速度减小,所以粒子在M点的速率大于在N点的速率,故C错误;依据电场线或等势面的疏密程度,可知N点的场强大于M点的场强,则带电粒子在M点受到的电场力比在N点受到的电场力小,故D错误.12.答案：AC解析：A项,静电场的电势先小于零后大于零,说明和带有异种电荷,故A项正确。B项,处切线的斜率为电场强度的大小,处切线的斜率不为零,所以电场强度不为零,故B项错误。C项,电势能,负电荷从移动到,电势增加,电势能减小,故C项正确。D项,负电荷从移动到,电势曲线的斜率减小,电场强度减小,电荷受到的电场力减小,故D项错误。13.答案：ABD解析：A、如图所示，在ac连线上，确定一b′点，电势为17V，将bb′连线，即为等势线，那么垂直bb′连线，则为电场线，再依据沿着电场线方向，电势降低，则电场线方向如图，

因为匀强电场，则有：,依据几何关系，知，

因此电场强度大小为，故A正确；

B、依据，因a、b、c三点电势分别为，解得：原点处的电势为，故B正确；

C、因，电子从a点到b点电场力做功为，因电场力做正功，则电势能减小，那么电子在a点的电势能比在b点的高7eV，故C不正确；

D、同理，，电子从b点运动到c点，电场力做功为，故D正确；14.答案：（1）

（2）

（3）解析：（1）由得.

（2）对小球进行受力分析,如下图。因为小球静止,处于平衡状态,所以,由共点力的平衡条件得.即:.

（3）由动能定理得:,.15.答案：1.先向下匀加速运动再向下匀减速运动 2