第二章电势能与电势差综合练习—福建省2021-2022学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册(Word版含答案)

第二章电势能与电势差综合练习
一、单选题
1．关于静电场，下列说法正确的是（　　）
A．在电场中，电势越高的地方，电荷在该点具有的电势能越大
B．由公式可知，在匀强电场中任意两点间的电势差与这两点间的距离成正比
C．由可知，带电荷量为的正电荷，从点移动到点克服电场力做功为，则、两点间的电势差为
D．在电场中电场强度大的地方，电势一定高
2．如图所示，真空中光滑的绝缘水平面上有一菱形，顶点、处分别固定等量带负电的点电荷，点为两对角线的交点。若将一个带正电的粒子置于点由静止释放，则下列说法正确的是（　　）
A．粒子将沿对角线做往复运动，从到先做匀加速运动后做匀减速运动
B．从到电势先升高后降低，场强先增大后减小，点电势最高、场强最大
C．从到粒子的电势能与机械能之和先增大后减小
D．从到粒子的电势能先减小后增大
3．如图所示，在场强为的匀强电场中有一个质量为的带正电小球悬挂在绝缘细线上，当小球静止时，细线与竖直方向成30°角，已知此电场方向恰使小球受到的电场力最小，则小球所带的电荷量应为（　　）
A． B． C． D．
4．如图甲所示，A、B是一条电场线上的两点，若在某点释放一初速度为零的电子，电子仅受电场力作用，并沿电场线从A运动到B，其速度随时间变化的规律如图乙所示。则（　　）
A．电场力FA>FB B．电场强度EA=EB
C．电势 D．电子的电势能EPA＜EPB
5．某电场的电场线分布如图所示（实线），以下说法正确的是（　　）
A．c点场强小于b点场强
B．b和c处在同一等势面上
C．若将一试探电荷+q由a点移动到d点，电荷的电势能将增大
D．若某一点电荷只在电场力的作用下沿虚线由a点以某一初速度运动到d点，可判断该电荷一定带正电
6．某电场的电场线如图中实线所示。带电粒子仅在电场力作用下由点运动到点，其运动轨迹如图中虚线所示，下列判断正确的是（　　）
A．粒子带负电
B．粒子在点的电势能大于在点的电势能
C．粒子在点的电势能小于在点的电势能
D．粒子在点的加速度小于在点的加速度
7．如图所示，A、B两个带电小球的质量均为m，所带电量分别为＋q和－q，两球间用绝缘细线连接，A球又用绝缘细线悬挂在天花板上，细线长均为L.现在两球所在的空间加上一方向向左的匀强电场，电场强度，A、B两球最后会达到新的平衡位置，则在这个过程中，两个小球（　　）
A．总重力势能减少了mgL
B．总重力势能增加了mgL
C．总电势能减少了mgL
D．总电势能减少了mgL
8．如图所示，平行板电容器经开关与电池连接，处有一电荷量非常小的点电荷，是闭合的，表示点的电势，表示点电荷受到的电场力。现将电容器的板向下稍微移动，使两板间的距离增大，则（　　）
A．变大，变大 B．变大，变小
C．不变，不变 D．不变，变小
二、多选题
9．一有界匀强电场如图所示，竖直平面内的水平虚线可能是电场线或等势面。一带负电微粒以某一角度θ从电场的a点斜向上射入，沿直线运动到b点，不计空气阻力，以下判断正确的是（　　）
A．若虚线为等势面，则微粒做匀速直线运动，机械能增加
B．若虚线为等势面，则微粒做匀加速直线运动，机械能增加
C．若虚线为电场线，则微粒做匀减速直线运动，机械能减少
D．若虚线为电场线，则微粒做匀加速直线运动，机械能增加
10．两个带等量正电的点电荷，固定在图中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于O点，A为MN上的一点，一带负电的试探电荷q，从A点由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则（　　）
A．q运动到O点时的动能最大
B．q运动到O点时电势能为零
C．q由A向O的运动是匀加速直线运动
D．q由A向O运动的过程电势能逐渐减小
11．如图所示，一带电小球固定在光滑水平面上的O点，虚线a、b、c、d是带电小球激发电场的四条等距离的等势线，一个带电小滑块从等势线d上的1处以水平初速度运动，结果形成了实线所示的运动轨迹。1、2、3、4、5是等势线与小滑块运动轨迹的一些交点。下列判定正确的是（　　）
A．固定小球与小滑块带同种电荷
B．在整个运动过程中小滑块具有的动能与电势能之和保持不变
C．在整个过程中小滑块的加速度先变小后变大
D．小滑块从位置3到4和从位置4到5的过程中，电场力做功的大小关系是W34=W45
12．某静电场中的一条电场线与x轴重合，其电势的变化规律如图所示。在O点由静止释放一电子，电子仅受电场力的作用，则在-x0~x0区间内（　　）
A．该静电场是匀强电场
B．该静电场是非匀强电场
C．电子运动的加速度逐渐减小
D．电子运动的加速度逐渐增大
三、填空题
13．电荷量为的试探电荷在静电场中的A点，具有的电势能，A点的电势是_________V。若把电荷量为的试探电荷放在A点，该电荷具有的电势能是_______________J。
14．电场中某区域的电场线分布如图所示，A、B、C为电场中的三点，则三点中电场强度最大的是______点，电势最低的是______点；将一个正点电荷从A点移动到C点过程中电场力做______（选填“正功”或“负功”）。
四、解答题
15．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。
16．如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O，用一根绝緣细线把质量m=200g、电荷量q=+1×10-3C的金属小球悬挂在O点，小球在B点平衡时细线与竖直方向的夹角θ=37°。现将小球拉至位置A，使细线水平张紧后由静止释放。取重力加速度大小g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求∶
（1）匀强电场的电场强度大小E；
（2）小球通过最低点C时细线的拉力大小F；
（3）小球向下运动过程中细线拉力的最大值Fmax。
17．如图所示，平行金属板A、B间距为d，电压为，一电子由静止从A板开始加速，穿过B板的小孔，垂直进入平行金属板C、D间的匀强电场。C、D两板间距离和板长均为L，在C、D板的右侧L处有一垂直于C、D板的显示屏MN，当C、D间电压为零时，电子打在屏上O点。当C、D间电压为U时。电子打在MN屏的P点（图中没画出）。已知电子电量为e，质量为m，电子重力不计，求：
（1）电子离开加速电场时的速度和在偏转电场中的加速度；
（2）电子从静止开始运动到打到P点所经过的时间；
（3）OP间的距离。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．C
【详解】
A．根据Ep=qφ知，在电场中，电势越高的地方，负电荷在该点具有的电势能越小，正电荷在该点具有的电势能越大，故A错误；
B．由公式U=Ed可知，在匀强电场中任意两点间的电势差与这两点间沿电场方向的距离成正比，故B错误；
C．由可知，带电荷量为的正电荷，从点移动到点克服电场力做功为，则、两点间的电势差为，故C正确；
D．电场强度与电势无关，电场强度大，电势不一定高，故D错误。
故选C。
2．D
【详解】
A．粒子受到AC两点负电荷的吸引力，其合力方向沿着BD方向，从到O先做变加速运动，从O到D点做变减速运动，然后返回。即将沿对角线BD做往复运动，选项A错误；
B．距离负电荷越近则电势越低，则从到电势先降低后升高，O点电势最低；从B到O场强可能一直减小，也可能先增加后减小，O场强为零，选项B错误；
CD．从到只有电场力对粒子做功，则粒子的电势能与机械能之和保持不变，从到粒子的动能先增加后减小，则电势能先减小后增大，选项C错误，D正确。
故选D。
3．C
【详解】
由题意电场方向恰使小球受的电场力最小可知，的方向与细线垂直斜向上。由平衡条件可得
故选C。
4．C
【详解】
由图像可知，电子由A到B加速度变大，则电场力变大
FA场强变大，即
EA电子的动能变大，电势能减小，即
EPA>EPB
电子则高电势点的电势能小，则电势
故选C。
5．D
【详解】
A．电场线的疏密表示场强的强弱，由图知c点场强大于b点场强，故A错误；
B．沿电场线方向电势逐渐降低，故b的电势大于c的电势，b和c不在同一等势面上，故B错误；
C．若将一试探电荷+q由a点移动到d点，电场力做正功，电荷的电势能将减小，故C错误；
D．由粒子的运动轨迹弯曲方向可知，带电粒子受电场力大致斜向左上方，与电场强度方向相同，故粒子带正电，故D正确。
故选D。
6．B
【详解】
A．由粒子的运动轨迹可知，粒子的受力沿着电场线的方向，所以粒子为正电荷，A错误；
BC．粒子从点到点的过程中，电场力做正功，故粒子在点的电势能大于在点的电势能，C错误，B正确；
D．电场线越密的地方电场强度越大，故可得粒子在点的加速度大于在点的加速度，D错误。
故选B。
7．D
【详解】
AB．加上电场后B球向右运动，达到平衡后，由于
由平衡条件对整体研究可知，A球不动，B球向右偏转，上升的高度为：
则总重力势能增加了：
故AB错误；
CD．B球沿电场力方向移动的距离为：
电场力做正功，则总电势能减少了为：
故C错误，D正确；
故选D。
8．B
【详解】
由于开关S闭合，且电容器两极板始终与电源的两极相连，故电容器两极板之间的电压UAB保持不变。随B极板下移两极板之间的距离增大，根据
E=
可知两极板之间的电场强度E减小，由于
所以增大，依题意B板电势为零，根据
所以增大。点电荷在a点所受的电场力
F=qE
由于E减小，所以电场力F减小。
故选B。
9．AC
【详解】
AB．若虚线为等势面，则微粒受电场力方向必定沿竖直方向，而微粒沿倾斜直线运动，则可以确定电场力方向与重力方向相反且电场力与重力等大，故微粒做匀速直线运动，电场力做正功，机械能增加，故A正确，B错误；
CD．若虚线为电场线，则微粒受电场力方向必定沿水平方向，而微粒沿倾斜直线运动，则可以确定电场力方向向左，合外力方向与运动方向相反，则微粒做匀减速直线运动，电场力做负功，机械能减少，故C正确，D错误。
故选AC。
10．AD
【详解】
AD．从A到O过程，电场力做正功，动能增大，电势能减小；过了O点后，电场力做负功，动能减小，故在O点试探电荷的动能最大，故AD正确；
B．取无限远处的电势为零，正电荷周围电势为正值，所以O点的电势大于0，根据电势能定义
Ep＝qφ
电荷q带负电，则q运动到O点时电势能为负值，并不为零．故B错误；
C．根据两等量正电荷周围电场线分布可知，从无穷远到O过程中电场强度先增大后减小，且方向始终指向无穷远方向，故试探电荷所受的电场力是变化的，q由A向O的运动做非匀加速直线运动，故C错误；
故选AD。
11．AB
【详解】
A．由图看出，小滑块的轨迹向右弯曲，可知滑块受到了斥力作用，固定小球与小滑块电性一定相同，故A正确；
B．由于只有电场力做功，根据能量守恒定律得知，小滑块在运动过程中具有的动能与电势能之和保持不变，故B正确；
C．离带电小球越近，电场越强，因小滑块先靠近带电小球后远离，则小滑块受到的电场力先变大后变小，则在整个过程中小滑块的加速度先变大后变小，故C错误；
D．位置3到4间的电场线比4到5间的电场线密，平均场强大，由U=Ed分析4、5间电势差与3、4间电势差关系是
U45则电场力做功的大小关系是
W45故D错误。
故选AB。
12．BC
【详解】
AB．由图象可知电势与距离不成正比，由公式U=Ed，可知该静电场是非匀强电场，A错误B正确；
CD．根据沿着电场线方向电势降低，由图象可知电场线的方向为x轴负方向，φ x图像的斜率表示电场强度大小，故当电子沿x轴正方向运动，则电场强度减小，所以电场力也减小，故加速度大小减小，C正确，D错误。
故选BC。
13．20
【详解】
[1]根据
代入数据解得A点的电势
[2]若把电荷量为的试探电荷放在A点，A点电势不变，根据
代入数据解得
14．A C 正功
【详解】
[1]电场线越密集的地方场强越大，则三点中电场强度最大的是A点；
[2]沿电场线电势逐渐降低，则电势最低的是C点；
[3]将一个正点电荷从A点移动到C点过程中电场力的方向与位移同向，则电场力做正功。
15．(1) 3×10-2N；(2) 4×10-3kg.
【详解】
(1)小球所受电场力F大小为
F=qE=1.0×10-5×3.0×10 N=3×10-2N
(2)小球受mg、绳的拉力T和电场力F作用，受力分析如图所示
根据共点力平衡条件和图中几何关系有
mgtanθ=qE
解得小球的质量
m=4×10-3kg
16．（1）1500N/C；（2）3N；（3）4.5N
【详解】
（1）小球受到电场力qE、重力mg和线的拉力作用处于静止，根据共点力平衡条件有
得
代入数据解得
E=1500N/C
（2）小球从A点运动到C点的过程，根据动能定理有
设小球在最低点时细线对小球的拉力为T，根据牛顿第二定律有
解得
T=3N
（3）当小球运动至B点时，小球速度最大，细线拉力最大，小球从A到B的过程，根据动能定理有
根据牛顿第二定律
解得
17．（1），；（2）；（3）
【详解】
（1）电子在加速电场中运动时，由动能定理得
得
在偏转电场中，根据牛顿第二定律得
（2）对于加速过程，由
得
电子在金属板CD间和右侧无场中运动时，水平方向都做速度为的匀速直线运动，相应的运动时间为
故总时间为
（3）电子进入偏转电场时做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，则有
竖直方向做匀加速运动，则电子离开偏转电场时偏转的距离为
，
联立得
设，电子离开偏转电场后做匀速直线运动，好像从极板的“中点”射出，根据几何关系得
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页