人教（新教材）物理必修靜電場(chǎng)中的能量練習(xí)含答案

2020--2021人教（新教材）物理必修第三冊(cè)第10章靜電場(chǎng)中的能量練習(xí)含答案（新教材）必修第三冊(cè)第10章靜電場(chǎng)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(gè)等量正電荷分別固定在M、N兩點(diǎn)?，F(xiàn)一帶電粒子(不計(jì)重力及粒子對(duì)電場(chǎng)的影響)從P點(diǎn)由靜止釋放，粒子恰能在P、Q之間做直線運(yùn)動(dòng)，則以下判斷正確的是()A．O點(diǎn)的電勢(shì)一定為0B．P點(diǎn)的電勢(shì)一定比O點(diǎn)的電勢(shì)高C．粒子一定帶正電D．粒子在P點(diǎn)的電勢(shì)能一定等于在Q點(diǎn)的電勢(shì)能2、（雙選）如圖所示，固定在Q點(diǎn)的正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中有M、N兩點(diǎn)，已知MQ<NQ。下列敘述正確的是()A．若把一正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，則靜電力對(duì)該電荷做功，電勢(shì)能減少B．若把一正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，則該電荷克服靜電力做功，電勢(shì)能增加C．若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，則靜電力對(duì)該電荷做功，電勢(shì)能減少D．若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，再?gòu)腘點(diǎn)沿不同路徑移回到M點(diǎn)，則該電荷克服靜電力所做的功等于靜電力對(duì)該電荷所做的功，電勢(shì)能不變3、關(guān)于靜電場(chǎng)的等勢(shì)面，下列說法正確的是()A．兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面可能相交B．電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處相互垂直C．同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等D．將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面，電場(chǎng)力做正功4、下列關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差關(guān)系的說法，正確的是()A．在相同距離上，電勢(shì)差大的其電場(chǎng)強(qiáng)度也必定大B．任意兩點(diǎn)的電勢(shì)差，等于電場(chǎng)強(qiáng)度與這兩點(diǎn)間距離的乘積C．沿著電場(chǎng)線方向，相同距離上的電勢(shì)降落必定相等D．電勢(shì)降低的方向，必定是電場(chǎng)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(chǔ)存電荷的容器，只有帶電的容器才是電容器B．任何兩個(gè)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(gè)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(chǔ)存起來，電容器的放電過程是將電容器儲(chǔ)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(gè)帶電液滴1和2從水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中O點(diǎn)自由釋放后，分別抵達(dá)B、C兩點(diǎn)，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(chǎng)中，將一正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做了負(fù)功，則()A．b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定比a點(diǎn)大B．電場(chǎng)線方向一定從b指向aC．b點(diǎn)的電勢(shì)一定比a點(diǎn)高D．該電荷的動(dòng)能一定減小*8、下列四個(gè)圖中，a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等、電場(chǎng)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(shì)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(shí)，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(zhǎng)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(chǎng)(設(shè)為勻強(qiáng)電場(chǎng))。在距A、B等距離處的O點(diǎn)，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(jì)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(diǎn)電荷，A、B兩點(diǎn)在Q的正上方和Q相距分別為h和，將一帶電小球從A點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度正好又變?yōu)?。若此帶電小球在A點(diǎn)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(diǎn)的加速度大小；(2)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)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(diǎn)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(dòng)，在漂移管間被電場(chǎng)加速，加速電壓視為不變。設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管B時(shí)速度為8×106m/s，進(jìn)入漂移管E時(shí)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(gè)管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)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(zhǎng)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(cè)第10章靜電場(chǎng)中的能量練習(xí)含答案（新教材）必修第三冊(cè)第10章靜電場(chǎng)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(gè)等量正電荷分別固定在M、N兩點(diǎn)?，F(xiàn)一帶電粒子(不計(jì)重力及粒子對(duì)電場(chǎng)的影響)從P點(diǎn)由靜止釋放，粒子恰能在P、Q之間做直線運(yùn)動(dòng)，則以下判斷正確的是()A．O點(diǎn)的電勢(shì)一定為0B．P點(diǎn)的電勢(shì)一定比O點(diǎn)的電勢(shì)高C．粒子一定帶正電D．粒子在P點(diǎn)的電勢(shì)能一定等于在Q點(diǎn)的電勢(shì)能解析：選D沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低，根據(jù)等量同種正電荷電場(chǎng)分布，MN上O點(diǎn)電勢(shì)最低，PQ上O點(diǎn)電勢(shì)最高，電勢(shì)是相對(duì)的，零電勢(shì)點(diǎn)是人為規(guī)定的，所以O(shè)點(diǎn)的電勢(shì)不一定為0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。P點(diǎn)電勢(shì)低于O點(diǎn)電勢(shì)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。粒子從P點(diǎn)釋放后向Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，故粒子帶負(fù)電，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。根據(jù)電場(chǎng)對(duì)稱性知P、Q兩點(diǎn)電勢(shì)相等，所以粒子在P點(diǎn)的電勢(shì)能一定等于在Q點(diǎn)的電勢(shì)能，選項(xiàng)D正確。2、（雙選）如圖所示，固定在Q點(diǎn)的正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中有M、N兩點(diǎn)，已知MQ<NQ。下列敘述正確的是()A．若把一正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，則靜電力對(duì)該電荷做功，電勢(shì)能減少B．若把一正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，則該電荷克服靜電力做功，電勢(shì)能增加C．若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，則靜電力對(duì)該電荷做功，電勢(shì)能減少D．若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，再?gòu)腘點(diǎn)沿不同路徑移回到M點(diǎn)，則該電荷克服靜電力所做的功等于靜電力對(duì)該電荷所做的功，電勢(shì)能不變解析：選AD由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的特點(diǎn)可知，M點(diǎn)的電勢(shì)高，N點(diǎn)的電勢(shì)低，所以正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，靜電力做正功，電勢(shì)能減少，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；負(fù)的點(diǎn)電荷由M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，克服靜電力做功，電勢(shì)能增加，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；靜電力做功與路徑無關(guān)，負(fù)的點(diǎn)電荷又回到M點(diǎn)，則整個(gè)過程中靜電力做的總功為零，電勢(shì)能不變，故選項(xiàng)D正確。3、關(guān)于靜電場(chǎng)的等勢(shì)面，下列說法正確的是()A．兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面可能相交B．電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處相互垂直C．同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等D．將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面，電場(chǎng)力做正功解析：選B在靜電場(chǎng)中，兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面不會(huì)相交，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電場(chǎng)線與等勢(shì)面一定相互垂直，選項(xiàng)B正確；同一等勢(shì)面上的電場(chǎng)強(qiáng)度可能相等，也可能不相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電場(chǎng)線總是由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面，向電勢(shì)較低的等勢(shì)面移動(dòng)負(fù)試探電荷時(shí)，電場(chǎng)力做負(fù)功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4、下列關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差關(guān)系的說法，正確的是()A．在相同距離上，電勢(shì)差大的其電場(chǎng)強(qiáng)度也必定大B．任意兩點(diǎn)的電勢(shì)差，等于電場(chǎng)強(qiáng)度與這兩點(diǎn)間距離的乘積C．沿著電場(chǎng)線方向，相同距離上的電勢(shì)降落必定相等D．電勢(shì)降低的方向，必定是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向解析：選C由勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn)知A、B錯(cuò)誤，C正確；電勢(shì)降低最快的方向才是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，D錯(cuò)誤。5、下列關(guān)于電容器的敘述正確的是()A．電容器是儲(chǔ)存電荷的容器，只有帶電的容器才是電容器B．任何兩個(gè)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(gè)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(chǔ)存起來，電容器的放電過程是將電容器儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能解析：選D電容器是儲(chǔ)存電荷的容器，它里面有無電荷不影響其儲(chǔ)存電荷的能力，A錯(cuò)誤；任何兩個(gè)彼此絕緣而又相距很近的導(dǎo)體組成一個(gè)電容器，B錯(cuò)誤；電容器所帶的電荷量指任一極板電荷量的絕對(duì)值，C錯(cuò)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(gè)帶電液滴1和2從水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中O點(diǎn)自由釋放后，分別抵達(dá)B、C兩點(diǎn)，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(chǎng)中，將一正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做了負(fù)功，則()A．b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定比a點(diǎn)大B．電場(chǎng)線方向一定從b指向aC．b點(diǎn)的電勢(shì)一定比a點(diǎn)高D．該電荷的動(dòng)能一定減小解析：選C電場(chǎng)力做負(fù)功，該電荷電勢(shì)能增加。正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能較大，C正確。電場(chǎng)力做負(fù)功同時(shí)電荷可能還受其他力作用，總功不一定為負(fù)，由動(dòng)能定理可知，動(dòng)能不一定減小，D錯(cuò)誤。電勢(shì)高低與場(chǎng)強(qiáng)大小無必然聯(lián)系，A錯(cuò)誤。b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，但a、b可能不在同一條電場(chǎng)線上，B錯(cuò)誤。*8、下列四個(gè)圖中，a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等、電場(chǎng)強(qiáng)度矢量也相等的是()解析：選D勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面是一系列的平行平面，A圖中a、b兩點(diǎn)不在同一等勢(shì)面上，所以，這兩點(diǎn)的電勢(shì)是不相等的，但這兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等；B圖中a、b兩點(diǎn)在同一個(gè)等勢(shì)面上，電勢(shì)相等，但這兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向不同；C圖中a、b兩點(diǎn)對(duì)稱于兩電荷的連線，所以電勢(shì)相等，但在中垂線上電場(chǎng)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(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向不同；D圖中，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，電場(chǎng)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(shì)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(shí)，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(cuò)誤，C正確；電容器不帶電時(shí)，其電容不為零，故D錯(cuò)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(zhǎng)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(chǎng)(設(shè)為勻強(qiáng)電場(chǎng))。在距A、B等距離處的O點(diǎn)，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(jì)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(chǎng)力作用，在平行板間做類平拋運(yùn)動(dòng)。設(shè)粒子由O到C的運(yùn)動(dòng)時(shí)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(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E＝eq\f(U,d)，粒子所受電場(chǎng)力F＝qE＝eq\f(qU,d)。根據(jù)牛頓第二定律，得粒子沿電場(chǎng)方向的加速度a＝eq\f(F,m)＝eq\f(qU,md)。粒子在沿電場(chǎng)方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，位移為eq\f(1,2)d。由勻加速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)at2。解得U＝eq\f(mv02d2,ql2)。選項(xiàng)A正確。11、如圖所示，Q為固定的正點(diǎn)電荷，A、B兩點(diǎn)在Q的正上方和Q相距分別為h和，將一帶電小球從A點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度正好又變?yōu)?。若此帶電小球在A點(diǎn)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(diǎn)的加速度大小；(2)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差(用Q和h表示)。解析：(1)這個(gè)帶電小球必帶正電，設(shè)小球所帶電荷量為q，小球在B點(diǎn)的加速度大小為aB。由牛頓第二定律得，在A點(diǎn)時(shí)，有mg－eq\f(kQq,h2)＝m·eq\f(3,4)g，在B點(diǎn)時(shí)，有eq\f(kQq,2)－mg＝maB，解得aB＝3g＝30m/s2。(2)帶電小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，由動(dòng)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(diǎn)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(dòng)，在漂移管間被電場(chǎng)加速，加速電壓視為不變。設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管B時(shí)速度為8×106m/s，進(jìn)入漂移管E時(shí)速度為1×10