学年度新教材物理必修第三册第10章 静电场中的能量含答案.docx
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学年度新教材物理必修第三册第10章静电场中的能量含答案
2020--2021(新教材)物理必修第三册第10章静电场中的能量(含答案)
(新教材)必修第三册第10章静电场中的能量
1、(双选)在光滑绝缘水平面的P点正上方O点固定一电荷量为+Q的正点电荷,在水平面上的N点,由静止释放质量为m、电荷量为-q的带电小球,小球经过P点时速度为v,图中θ=60°,则在+Q形成的电场中( )
A.N点电势高于P点电势
B.UPN=
C.P点电场强度大小是N点的2倍
D.带电小球从N点到P点的过程中电势能减少了
mv2
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 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、(双选)空间某一静电场的电势φ在x轴上的分布如图所示,x轴上两点B、C的电场强度在x轴方向上的分量分别是EBx、ECx,下列说法中正确的有( ) A.EBx的大小大于ECx的大小 B.EBx的方向沿x轴正方向 C.电荷在O点受到的电场力在x轴方向上的分量最大 D.负电荷沿x轴从B移到C的过程中,电场力先做正功,后做负功 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∶2B.2∶1 C.1∶ D. ∶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a C.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、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 10、根据电容器的电容的定义式C= ,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 11、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( ) A. B. C. D.q 12、下列关于电场强度和电势的说法中,正确的是( ) A.电场强度为0的地方,电势一定为0 B.电势为0的地方,电场强度一定为0 C.电场强度较大的地方,电势一定较高 D.沿着电场强度的方向,电势逐渐降低 13、在如图所示的匀强电场中,有A、B两点,且A、B两点间的距离为x=0.2m,已知AB连线与电场线夹角为θ=60°,今把一电荷量q=-2×10-8C的检验电荷放入该匀强电场中,其受到的静电力的大小为F=4×10-4N,方向水平向左。 求: (1)电场强度E的大小和方向; (2)若把该检验电荷从A点移到B点,电势能变化了多少; (3)若A点为电势零点,电荷量q′=-2×10-8C的检验电荷在B点的电势能为多少。 14、如图,将电荷量为q=3.0×10-9C的点电荷从匀强电场中的B点移动到A点,电场力做的功为-6×10-7J,AB=2cm,求: (1)A、B两点的电势差UAB; (2)匀强电场的电场强度E。 2020--2021(新教材)物理必修第三册第10章静电场中的能量(含答案) (新教材)必修第三册第10章静电场中的能量 1、(双选)在光滑绝缘水平面的P点正上方O点固定一电荷量为+Q的正点电荷,在水平面上的N点,由静止释放质量为m、电荷量为-q的带电小球,小球经过P点时速度为v,图中θ=60°,则在+Q形成的电场中( ) A.N点电势高于P点电势 B.UPN= C.P点电场强度大小是N点的2倍 D.带电小球从N点到P点的过程中电势能减少了 mv2 解析: 选BD 根据沿着电场线方向电势降低可知,N点距离正电荷较远,则N点电势低于P点电势,故A错误。 小球由N到P的过程,根据动能定理得-qUNP= mv2,解得UNP=- ,则UPN=-UNP= ,故B正确。 P点电场强度大小为EP= ,N点电场强度大小为EN= ,则EP∶EN=rN2∶rP2=4∶1,故C错误。 带电小球从N点到P点的过程中,电场力做的正功为 mv2,电势能减少了 mv2,故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 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、(双选)空间某一静电场的电势φ在x轴上的分布如图所示,x轴上两点B、C的电场强度在x轴方向上的分量分别是EBx、ECx,下列说法中正确的有( ) A.EBx的大小大于ECx的大小 B.EBx的方向沿x轴正方向 C.电荷在O点受到的电场力在x轴方向上的分量最大 D.负电荷沿x轴从B移到C的过程中,电场力先做正功,后做负功 解析: 选AD 在φx图中,图像上某点的切线的斜率 为电势在该位置沿x轴方向的变化率,即x轴方向上的电场强度,由题图可知EBx>ECx,EOx=0,故A正确,C错误;根据电场中沿着电场线的方向电势逐渐降低可知EBx沿x轴负方向,B项错误;负电荷从B到O,所受电场力沿x轴正方向,负电荷从O到C,所受电场力沿x轴负方向,故可判断负电荷从B移到C的过程中,电场力先做正功后做负功,D项正确。 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∶2B.2∶1 C.1∶ D. ∶1 解析: 选B 竖直方向有h= gt2,水平方向有l= t2,联立可得q= ,所以有 = ,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a C.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、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。 10、根据电容器的电容的定义式C= ,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。 11、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( ) A. B. C. D.q 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= ,粒子所受电场力F=qE= 。 根据牛顿第二定律,得粒子沿电场方向的加速度 a= = 。 粒子在沿电场方向做匀加速直线运动,位移为 d。 由匀加速直线运动的规律得 = at2。 解得U= 。 选项A正确。 12、下列关于电场强度和电势的说法中,正确的是( ) A.电场强度为0的地方,电势一定为0 B.电势为0的地方,电场强度一定为0 C.电场强度较大的地方,电势一定较高 D.沿着电场强度的方向,电势逐渐降低 解析: 选D 电势是否为0与零电势点的选取有关,而与电场强度无关,故A、B错误;负点电荷周围电场强度很大,但电势很低,故C错误;顺着电场强度方向电势逐渐降低,故D正确。 13、在如图所示的匀强电场中,有A、B两点,且A、B两点间的距离为x=0.2m,已知AB连线与电场线夹角为θ=60°,今把一电荷量q=-2×10-8C的检验电荷放入该匀强电场中,其受到的静电力的大小为F=4×10-4N,方向水平向左。 求: (1)电场强度E的大小和方向; (2)若把该检验电荷从A点移到B点,电势能变化了多少; (3)若A点为电势零点,电荷量q′=-2×10-8C的检验电荷在B点的电势能为多少。 解析: (1)电场强度E的大小为E= =2×104N/C,方向水平向右。 (2)检验电荷从A点移到B点静电力做负功 WAB=-Fxcosθ=-4×10-4×0.2×cos60°J=-4×10-5J 由静电力做功与电势能变化关系得,电势能增加了4×10-5J。 (3)若A点为电势零点,则EpB=4×10-5J, 由φB= ,解得φB=-2×103V 电荷量q′=-2×10-8C的检验电荷在B点的电势能 EpB′=q′φB=4×10-5J。 答案: (1)2×104N/C 方向水平向右 (2)增加了4×10-5J (3)4×10-5J 14、如图,将电荷量为q=3.0×10-9C的点电荷从匀强电场中的B点移动到A点,电场力做的功为-6×10-7J,AB=2cm,求: (1)A、B两点的电势差UAB; (2)匀强电场的电场强度E。 解析: (1)把点电荷从B点移动到A点电场力做负功,则把点电荷从A点移动到B点做正功,所以A、B两点的电势差为: UAB= = V=200V。 (2)匀强电场的电场强度为 E= = V/m=1.0×104V/m。 答案: (1)200V (2)1.0×104V/m
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