新人教版高一物理必修三第十章-静电场中的能量(含答案及详解).docx
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静电场中的能量
一、单选题(本大题共10小题,共30.0分)
1.带电粒子M只在电场力作用下由P点运动到Q点,在此过程中克服电场力做功。
那么,( )
A.P点的场强一定小于Q点的场强
B.P点的电势一定高于Q点的电势
C.M在P点的动能一定大于它在Q点的动能
D.M在P点的电势能一定大于它在Q点的电势能
2.如图所示,匀强电场的场强E=3×105V/m,A,B两点相距0.2m,两点连线与电场的夹角是60°,下列说法正确的是( )
A.电荷量q=+2×10-4C的电荷从A点运动到B点电势能增大6J
B.电荷量q=-2×10-4C的电荷从A点运动到B点电场力做功为-6J
C.若取A点的电势为0,则B点的电势φB=3×104V
D.A、B两点间的电势差是UAB=6×104V
3.有一带电荷量q=—3×10-6C的点电荷,从某电场中的A点移到B点,电荷克服电场力做6×10-4J的功,从B点移到C点,电场力对电荷做9×10-4J的功,以下说法正确的是( )
A.φA<φB,UAC=100V B.φA<φB,UAC=—100V
C.φA>φB,UAC=100V D.φA>φB,UAC=—100V
4.如图所示,一带电微粒,以初速度v0从A点竖直向上射入水平方向、电场强度为E的匀强电场中,当微粒经过B点时速度方向与E同向。
下列判断中错误的是
A.微粒带正电
B.A点电势高于B点
C.微粒在B点的电势能大于在A点的电势能
D.从A到B微粒做匀变速运动
5.如图所示,在等量异种点电荷形成的电场中,有A、B、C三点,A点为两点电荷连线的中点,B点为连线上距A点距离为d的一点,C点为连线中垂线距A点距离也为d的一点,则以下判断正确的是( )
A.电场强度A点最大
B.电势B点最高
C.A、B、C三点电场强度的方向相同
D.同一试探电荷处在C点的电势能大于B点的电势能
6.如图所示,有一个匀强电场,电场线与坐标平面xOy平行。
以原点为圆心、5cm为半径的圆周上任意一点的电势为φ=(40sin θ+25)V,θ为该点与圆心连线跟x轴的夹角,关于该匀强电场的电场强度的大小和方向,下列结论正确的是( )
A.800V/m,沿y轴负方向
B.1600V/m,沿y轴正方向
C.800V/m,与x轴正方向成45°斜向右上方
D.500V/m,沿x轴负方向
7.如图所示,真空中有两个点电荷Q1=+9.0×10-8C和Q2=-1.0×10-8C,分别固定在x坐标轴上,其中Q1位于x=0处,Q2位于x=6 cm处.在x轴上
A.场强为0的点有两处
B.在x>6 cm区域,电势沿x轴正方向降低
C.质子从x=1 cm运动到x=5 cm处,电势能升高
D.在0
8.如图所示,在某一匀强电场中有一个三角形ABC,M、N分别为边AC、BC的中点。
将一电荷量为0.2C的正电荷a从C点移到M点,电场力做功-2J;将另一电荷量为-0.1C的负电荷b从N点移到C点电场力做功-0.5J,则以下说法正确的是( )
A.C、M两点间的电势差为UCM=-10V
B.该匀强电场的电场线方向由B指向C
C.把电荷a从M点移到N点电场力做功为-1J
D.电荷a从A点以一定的初速度出发,只在电场力作用下运动到B点,机械能减少2J
9.空间有一电场,各点电势φ随位置x的变化情况如图所示。
下列说法正确的是( )
A.O点的电场强度一定为零
B.-x1与-x2点的电场强度相同
C.-x1和-x2两点在同一等势面上
D.将负电荷从-x1移到x1电荷的电势能减小
10.如图,同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中,电场方向与此平面平行,M为a、c连线的中点,N为b、d连线的中点。
一电荷量为q(q>0)的粒子从a点移动到b点,其电势能减小W1:
若该粒子从c点移动到d点,其电势能减小W2,下列说法正确的是( )
A.此匀强电场的场强方向一定与a、b两点连线平行
B.若该粒子从M点移动到N点,则电场力做功一定为W1-W22
C.若c、d之间的距离为L,则该电场的场强大小一定为W2qL
D.若W1=W2,则a、M两点之间的电势差一定等于b、N两点之间的电势差
二、多选题(本大题共8小题,共32.0分)
11.下列有关说法正确的是( )
A.同一电荷在电场中电势高的地方具有的电势能一定大
B.正电荷在电场中具有的电势能一定大于零
C.电场中电势为零的地方,试探电荷具有的电势能也一定为零
D.电场中电势不为零的地方,场强可能等于零
12.如图所示,一带正电的点电荷固定于O点,两虚线圆均以O为圆心,两实线分别为带电粒子M和N仅在电场力作用下先后在电场中运动的轨迹,a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点。
下列说法正确的是
A.M带负电荷,N带正电荷
B.M在b点的动能小于它在a点的动能
C.N在d点的电势能等于它在e点的电势能
D.N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功
13.在x轴上有两个点电荷q1、q2,其静电场的电势φ在x轴上分布如图所示。
下列说法正确有
A.q1和q2带有异种电荷
B.x1处的电场强度为零
C.负电荷从x1移到x2,电势能减小
D.负电荷从x1移到x2,受到的电场力增大
14.如图所示,在水平放置的光滑接地金属板中点的正上方,有带正电的点电荷Q,一个表面绝缘带正电的金属球(可视为质点,且不影响原电场)自左以速度v0开始在金属板上向右运动,在运动过程中( )
A.小球做先减速后加速运动 B.小球做匀速直线运动
C.小球受的电场力不做功 D.电场力对小球先做正功后做负功
15.如图所示的实验装置中,平行板电容器的极板A与一灵敏静电计相连,极板B接地.若极板B稍向上移动一点,则以下结论正确的有( )
A.平行板电容器的电容变大
B.平行板电容器的电容变小
C.极板上的电荷量几乎不变,两极板间电压变大
D.极板上的电荷量几乎不变,两极板间电场强度变小
16.如图甲所示,平行金属板中央有一个静止的电子不计重力,两板间距离足够大,当两板间加上如图乙所示的电压后,在下图中反映电子速度v、位移x和加速度a三个物理量随时间t的变化规律可能正确的是( )
甲 乙
A. B. C. D.
17.如图所示,一价氢离子( 11H)和二价氦离子( 24He)的混合体,经同一加速电场加速后,垂直射入同一偏转电场中,偏转后,打在同一荧光屏上,则它们( )
A.运动轨迹相同
B.先后到达屏上同一点
C.同时到达屏上同一点
D.先后到达屏上不同点
18.如图,电荷量之比为qA∶qB=1∶3的带电粒子A、B以相同的初速度v0从同一点出发,沿着与电场方向垂直的方向射入平行板电容器中,分别打在C、D两点,若OC=CD,忽略粒子重力的影响,则( )
A.A和B在电场中运动的时间之比为1∶2
B.A和B运动的加速度大小之比为4∶1
C.A和B的质量之比为1∶2
D.A和B的位移大小之比为1∶1
三、实验题(本大题共1小题,共6.0分)
19.
(1)影响平行板电容器电容的因素有______(多选)
A.两极板的正对面积 B.两板间距离
C.电介质的介电常数 D.极板的材料
(2)在实验室中完成这个实验的方法是______
A.控制变量法 B.假设法
C.微小量放大法 D.理想实验法
(3)在研究影响平行板电容器电容大小因素的实验中,如图所示,把一个平行板电容器与一个静电计相连接后,给电容器带上一定电量,静电计指针的偏转指示出电容器两板间的电势差的变化,现保持B极板不动,而要使静电计指针的偏角增大,可采取的办法是______(多选)
A、A板向右移一些 B、A板向左移一些
C、A板向上移一些 D、在MN之间插入一片有机玻璃板.
四、计算题(本大题共3小题,共32.0分)
20.如图所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为C,极板间距离为d,上极板正中有一小孔。
质量为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落,穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计,极板间电场可视为匀强电场,重力加速度为g)。
求:
(1)小球到达小孔处的速度;
(2)极板间电场强度大小和电容器所带电荷量;
(3)小球从开始下落运动到下极板处的时间。
21.下图为一真空示波管的示意图,电子从灯丝K发出(初速度可忽略不计),经灯丝与A板间的电压U1加速,从A板中心孔沿中心线KO射出,然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场),电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直,电子经过电场后打在荧光屏上的P点.已知M、N两板间的电压为U2,两板间的距离为d,板长为L,电子的质量为m,电荷量为e,不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力.
(1)求电子穿过A板时速度的大小;
(2)求电子从偏转电场射出时的侧移量;
(3)若要使电子打在荧光屏上P点的上方,可采取哪些措施?
22.如图,一质量m=1×10-6kg,带电量q=-2×10-8C的小球以初速度v0竖直向上从A点射入一水平向右的匀强电场,当小球运动到比A高h=0.2m的B点时速度大小是2v0,但方向水平,且AB两点的连线在水平方向的距离为d=0.4m,g取10m/s2,求:
(1)判断小球在水平方向和竖直方向的运动情况(不必说理由)
(2)小球的初速度v0
(3)AB两点间的电势差UAB
(4)匀强电场的场强E的大小.
答案和解析
1.【答案】C
【解析】略
2.【答案】B
【解析】A.从A到B,电场力做功W=qEdABcos60∘=2×10-4×3×105×0.2×12J=6J.则电势能减小6J,故A错误;
B.从A到B,电场力做功,故B正确;
CD.AB间的电势差UAB=EdABcos60∘=3×105×0.2×12V=3×104V,因为A点的电势为0,则B点的电势为φB=-3×104V,故C、D错误。
故选B。
3.【答案】D
【解析】负电荷从A移到B点的过程,电荷克服电场力做功,可见负电荷从电势高处移至电势低处。
即φA>φB , 电势差UAB=WABq=-6×10-4-3×10-6V=200V,负电荷从B移至C,电场力做正功,可见负电荷从电势低处移至电势高处,即φC>φB 电势差 UBC=WBCq=9×10-4-3×10-6V=-300 V,而电势差UAC=φA-φC=φA-φB+φB-φC=UAB+UBC=-100 V,故ABC错误,D正确。
故选D。
4.【答案】C
【解析】A.微粒在匀强电场中受到重力和电场力两个力作用,竖直分运动是竖直上抛运动,水平分运动是初速度为零的匀加速运动,两个分运动相互独立,由此可判断带电粒子所受电场力方向为水平向右,与电场方向同向,所以可判断粒子带正电,故A正确;
B.竖直分运动:
-mgh=0-12mv02,水平分运动:
qUAB=12m2v02,解得:
h=v022g,UAB=2mv02q>0,则A点电势高于B点,故B正确;
C.从A到B,电场力做正功,电势能减小,故C错误;
D.从A到B,微粒受到重力和电场力两个力作用,且两个力的合力恒定,故加速度恒定,做匀变速运动,故D正确。
本题选错
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