选修3-1 习题课：电场能的性质 同步练习(word含答案)
文档属性
| 名称 | 选修3-1 习题课：电场能的性质 同步练习(word含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 245.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-22 05:16:49 | ||
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文档简介
选修3-1 习题课：电场能的性质 同步练习
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 一个电子在电场中 点具有 的电势能，当它由 运动到 时，克服静电力做功 ，则
A. 电子在 点的电势能是 B. 电子的电势能减少了
C. 点的电势为 D. 点的电势为
2. 如图所示，真空中有一对平行金属板，分别接在电源的两极上，一个带正电荷的粒子，在静电力的作用下由静止开始从正极板附近向负极板运动，则该带电粒子在运动过程中
A. 静电力对它做正功，电势能增加 B. 静电力对它做正功，电势能减少
C. 静电力对它做负功，电势能增加 D. 静电力对它做负功，电势能减少
3. 如图所示， 、 为两个固定的等量同种正电荷，在它们连线的中点处有一个可以自由运动的正电荷 ，现给电荷 一个垂直于 、 连线的初速度 ，若不计 所受的重力，则在电荷 以后的运动过程中，下列说法中正确的是
A. 加速度始终增大 B. 电势能先增大后减小
C. 静电力先增大后减小 D. 速度先增大后减小
4. 如图所示， 、 为某电场中一条平直电场线上的两个点，将负点电荷从 点静止释放，仅在静电力作用下运动到 点，其电势能随位移 变化的关系如图所示。则电荷从 到 的过程中，下列说法正确的是
A. 静电力做负功
B. 点电势比 点电势高
C. 从 到 ，电场强度先减小后增大
D. 从 到 ，电场强度一直增大
5. 质子和中子是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的。两个强作用电荷相反（类似于正负电荷）的夸克在距离很近时几乎没有相互作用（称为“渐近自由”）；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力（导致所谓“夸克禁闭”）。作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力 与它们之间的距离 的关系为：，式中 为大于零的常量，负号表示引力。用 表示夸克间的势能，令取无穷远为势能零点。下列 图示中正确的是
A. B.
C. D.
6. 如图所示，虚线是用实验方法描绘出的某一静电场的等势线及其电势的值，一带电粒子只在电场力作用下经过该电场时，恰能沿图中的实线从 点飞到 点，则下列判断中正确的是
A. 粒子一定带负电
B. 粒子在 点的电势能大于在 点的电势能
C. 点的电场强度大于 点的电场强度
D. 粒子从 点到 点电场力所做的功大于从 点到 点电场力所做的功
7. 如图所示，在匀强电场中， 、 、 、 、 、 位于边长 的正六边形的顶点上，匀强电场的方向平行于正六边形所在的平面。已知 、 、 、 的电势分别为 、 、 、 。则下列说法正确的是
A. 点的电势
B. 、 间的电势差
C. 该匀强电场的场强大小
D. 该匀强电场的电场线垂直于 、 连线
8. 如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一个固定在 点的点电荷，以 表示两板间的电场强度， 表示点电荷在 点的电势能， 表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则
A. 增大， 增大 B. 增大， 不变
C. 减小， 增大 D. 减小， 不变
9. 某电场的电场线分布如图所示， 、 、 是以电场线上一点 为圆心的同一圆周上的三点， 连线与直线 垂直。以下说法正确的是
A. 点电势与 点电势相等
B. 、 间的电势差大于 、 间的电势差
C. 将一负电荷由 点移到 点，电荷的电势能减少
D. 正电荷在 点所受电场力的方向与 垂直且竖直向上
10. 如图所示的电容式话筒就是一种电容式传感器，其原理是导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器，当振动膜片在声压的作用下振动时，两个电极之间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就变成了电信号，则当振动膜片向左振动时
A. 电容器的电容增大 B. 电容器所带电荷量减少
C. 电容器两极板间的场强增大 D. 电阻 中的电流方向自右向左
二、填空题（共4小题；共14分）
11. 电场力做功的特点是： ，因此可以引入电势能。 是反映电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。
12. 如图所示，在场强为 的水平匀强电场中，一根长为 的绝缘杆，两端分别固定着带有电荷量 和 的小球（大小不计）。现让绝缘杆绕中点 逆时针转动 角，则转动中带电小球克服静电力做功为 。
13. 一匀强电场的方向平行于 平面，平面内 、 、 三点的位置如图所示，三点的电势分别为 、 、 。有一负电荷从 点运动到 点，其电势能将 （填“增大”“不变”或“减小”）；若电子从 点运动到 点，电场力做功 。
14. 如图，匀强电场中有一平行于电场方向的正六边形，其顶点分别为 、 、 、 、 、 。电荷量为 的负电荷在外力作用下从 点移动到 点，克服电场力做功 ；从 点移动到 点，其电势能减少 。正六边形顶点中电势最高的是 ，顶点 、 间的电势差 为 。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 在电场中把电荷量为 的正电荷从 点移到 点，静电力做功 。再把这个电荷从 点移到 点，静电力做功为 。
（1） 、 间， 、 间， 、 间的电势差各是多大
（2）把电荷量为 的负电荷从 点移到 点，静电力做多少功
16. 将带电荷量为 的正电荷，从无限远处移到电场中的 点，要克服静电力做功 ，（规定电荷在无限远处电势能为零）问：电荷的电势能是增加还是减少 电荷在 点的电势能是多少
17. 静止电荷在其周围空间产生的电场，称为静电场；随时间变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场。如图 所示，真空中一个静止的均匀带电球体，所带电荷量为 ，半径为 ，静电力常量为 。距球心 处电场强度的大小分布满足如下关系：。
（1）将电荷量为 的试探电荷放在距离带电球球心 处，求其受到的静电力大小 ；
（2）在图 坐标系中画出 图象，并借助该图象求出带电球的球心与球面间的电势差 。
答案
第一部分
1. D
【解析】“克服静电力做功”即静电力做负功，所以电势能增加，电子在 点具有 的电势能，故电子在 点的电势能是 ，选项A错误；电子由 运动到 静电力做了 的功，电势能增加 ，选项B错误；根据电势的定义，由于带电粒子是电子，则 点的电势 ，选项C错误，D正确。
2. B
【解析】左边极板带正电荷，右边极板带负电荷，故电场强度方向向右，粒子带正电荷，故所受静电力向右，位移向右，故静电力做正功，静电力做功等于电势能的减少量，故电势能减少，转化为了动能，选项B正确，A 、C 、D错误。
3. C
【解析】根据等量同种点电荷电场的特点，可知两个电荷连线的中点处的电场强度为零，从中点到无穷远，场强先增大后减小，所以电荷 受到的静电力先增大后减小，加速度先增大后减小，选项A错误，C正确；在全过程中静电力做正功，电势能一直减小，电荷 的速度一直增大，选项B、D错误。
4. C
【解析】由题图知负电荷从 到 的过程中，电势能减小，静电力做正功，据 知，电势升高，则 点电势比 点电势低，选项A、B错误；根据 可知， 图线的切线斜率大小反映场强的大小，则从 到 ，电场强度先减小后增大，选项C正确，D错误。
5. D
【解析】从 到 ， 不做功，势能不变，从 到 ， 做负功，势能增加，从 到无穷远处，势能不变，且规定为 ，D正确。
6. C
【解析】由电场线与等势面垂直和沿电场线方向电势降低的关系可知，带电粒子受电场力与电场线方向相反，因此粒子带正电，A 错误；
从 到 ，电场力做负功，电势能增加，B 错误；
点等势面密，电场强度大，C 正确；
由 可知， 点到 点电场力所做的功等于从 点到 点电场力所做的功，D 错误。
7. D
【解析】如图所示，连接 、 、 ， 与 、 的交点分别为 、 ，设六边形的中心为 ，
由图可知， 与 、 都垂直，由正六边形的特点可知，，所以可知 、 、 的电势分别是 、 、 ，所以 和 为等势线，则有 ，，，选项A、B错误。因为电场线和等势面垂直， 为等势线，故电场线和 垂直，选项D正确；根据 可得匀强电场的场强大小 ，选项C错误。
8. D
【解析】若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离，则根据 可知， 变大， 一定，则根据 可知， 减小，则静电计指针偏角 减小；
根据 ，，，联立可得 ，可知 一定时， 不变；
根据 可知 点离下极板的距离不变， 不变，则 点与下极板的电势差不变， 点的电势不变，则 不变；
故选项ABC错误，D正确。
9. B
【解析】根据电场线与等势线垂直特点，在 点所在电场线上找到 点的等势点，该等势点在 点的上方，根据沿电场线电势降低可知， 点的电势比 点的电势高，故A错误；
根据电场线分布情况可知， 间的平均电场强度比 之间的平均电场强度大，由公式 可知， 、 间的电势差大于 、 间的电势差，故B正确；
点的电势比 点的电势高，负电荷由 点移到 点，电场力做负功，电荷的电势能增加，故C错；
正电荷所受的电场力与该点电场线的切线方向相同，斜向上，故D错误．
10. B
【解析】振动膜片向左振动时电容器两极板间的距离变大，由 可知电容器的电容减小，A错误；
由 可知，在 不变的情况下， 减小则 减小，电容器处于放电状态， 中电流方向自左向右，B正确，D错误；
依据 可知，电容器两极板间的场强减小，C错误。
第二部分
11. 与路径无关，只与初末位置有关；电动势
12.
【解析】每个带电小球的初、末位置沿电场线方向的距离均为 ，每个带电小球克服静电力做功 ，故两个带电小球克服静电力做功 。
13. 减小；
14. ；
【解析】[ ]电荷量为 的负电荷在外力作用下从 点移动到 点，克服电场力做功 ，则
从 点移动到 点，其电势能减少 ，即电场力做正功 ，则
即
则 两点电势相等，为等势面，这场强由 指向 ，则 点电势最高；
[ ]若设正方形边长为 ，则场强大小为
则
。
第三部分
15. （1） ；；
【解析】根据静电力做功与电势差的关系，，，。
（2）
【解析】同样，根据静电力做功与电势差的关系，可得：。
16. 增加；
【解析】把电荷从无限远处移到电场中的 点，要克服静电力做功，即静电力做负功，电荷的电势能增加。，，解得 。
17. （1）
【解析】将电荷量为 的试探电荷放在距离带电球球心 处，则 ，
由所给表达式可得 。
（2） ；
【解析】由所给表达式画出 关系如图所示。
根据 可知图象与坐标轴所围面积，可得球心到球面的电势差为 。
第1页（共1 页）
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 一个电子在电场中 点具有 的电势能，当它由 运动到 时，克服静电力做功 ，则
A. 电子在 点的电势能是 B. 电子的电势能减少了
C. 点的电势为 D. 点的电势为
2. 如图所示，真空中有一对平行金属板，分别接在电源的两极上，一个带正电荷的粒子，在静电力的作用下由静止开始从正极板附近向负极板运动，则该带电粒子在运动过程中
A. 静电力对它做正功，电势能增加 B. 静电力对它做正功，电势能减少
C. 静电力对它做负功，电势能增加 D. 静电力对它做负功，电势能减少
3. 如图所示， 、 为两个固定的等量同种正电荷，在它们连线的中点处有一个可以自由运动的正电荷 ，现给电荷 一个垂直于 、 连线的初速度 ，若不计 所受的重力，则在电荷 以后的运动过程中，下列说法中正确的是
A. 加速度始终增大 B. 电势能先增大后减小
C. 静电力先增大后减小 D. 速度先增大后减小
4. 如图所示， 、 为某电场中一条平直电场线上的两个点，将负点电荷从 点静止释放，仅在静电力作用下运动到 点，其电势能随位移 变化的关系如图所示。则电荷从 到 的过程中，下列说法正确的是
A. 静电力做负功
B. 点电势比 点电势高
C. 从 到 ，电场强度先减小后增大
D. 从 到 ，电场强度一直增大
5. 质子和中子是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的。两个强作用电荷相反（类似于正负电荷）的夸克在距离很近时几乎没有相互作用（称为“渐近自由”）；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力（导致所谓“夸克禁闭”）。作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力 与它们之间的距离 的关系为：，式中 为大于零的常量，负号表示引力。用 表示夸克间的势能，令取无穷远为势能零点。下列 图示中正确的是
A. B.
C. D.
6. 如图所示，虚线是用实验方法描绘出的某一静电场的等势线及其电势的值，一带电粒子只在电场力作用下经过该电场时，恰能沿图中的实线从 点飞到 点，则下列判断中正确的是
A. 粒子一定带负电
B. 粒子在 点的电势能大于在 点的电势能
C. 点的电场强度大于 点的电场强度
D. 粒子从 点到 点电场力所做的功大于从 点到 点电场力所做的功
7. 如图所示，在匀强电场中， 、 、 、 、 、 位于边长 的正六边形的顶点上，匀强电场的方向平行于正六边形所在的平面。已知 、 、 、 的电势分别为 、 、 、 。则下列说法正确的是
A. 点的电势
B. 、 间的电势差
C. 该匀强电场的场强大小
D. 该匀强电场的电场线垂直于 、 连线
8. 如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一个固定在 点的点电荷，以 表示两板间的电场强度， 表示点电荷在 点的电势能， 表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则
A. 增大， 增大 B. 增大， 不变
C. 减小， 增大 D. 减小， 不变
9. 某电场的电场线分布如图所示， 、 、 是以电场线上一点 为圆心的同一圆周上的三点， 连线与直线 垂直。以下说法正确的是
A. 点电势与 点电势相等
B. 、 间的电势差大于 、 间的电势差
C. 将一负电荷由 点移到 点，电荷的电势能减少
D. 正电荷在 点所受电场力的方向与 垂直且竖直向上
10. 如图所示的电容式话筒就是一种电容式传感器，其原理是导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器，当振动膜片在声压的作用下振动时，两个电极之间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就变成了电信号，则当振动膜片向左振动时
A. 电容器的电容增大 B. 电容器所带电荷量减少
C. 电容器两极板间的场强增大 D. 电阻 中的电流方向自右向左
二、填空题（共4小题；共14分）
11. 电场力做功的特点是： ，因此可以引入电势能。 是反映电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。
12. 如图所示，在场强为 的水平匀强电场中，一根长为 的绝缘杆，两端分别固定着带有电荷量 和 的小球（大小不计）。现让绝缘杆绕中点 逆时针转动 角，则转动中带电小球克服静电力做功为 。
13. 一匀强电场的方向平行于 平面，平面内 、 、 三点的位置如图所示，三点的电势分别为 、 、 。有一负电荷从 点运动到 点，其电势能将 （填“增大”“不变”或“减小”）；若电子从 点运动到 点，电场力做功 。
14. 如图，匀强电场中有一平行于电场方向的正六边形，其顶点分别为 、 、 、 、 、 。电荷量为 的负电荷在外力作用下从 点移动到 点，克服电场力做功 ；从 点移动到 点，其电势能减少 。正六边形顶点中电势最高的是 ，顶点 、 间的电势差 为 。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 在电场中把电荷量为 的正电荷从 点移到 点，静电力做功 。再把这个电荷从 点移到 点，静电力做功为 。
（1） 、 间， 、 间， 、 间的电势差各是多大
（2）把电荷量为 的负电荷从 点移到 点，静电力做多少功
16. 将带电荷量为 的正电荷，从无限远处移到电场中的 点，要克服静电力做功 ，（规定电荷在无限远处电势能为零）问：电荷的电势能是增加还是减少 电荷在 点的电势能是多少
17. 静止电荷在其周围空间产生的电场，称为静电场；随时间变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场。如图 所示，真空中一个静止的均匀带电球体，所带电荷量为 ，半径为 ，静电力常量为 。距球心 处电场强度的大小分布满足如下关系：。
（1）将电荷量为 的试探电荷放在距离带电球球心 处，求其受到的静电力大小 ；
（2）在图 坐标系中画出 图象，并借助该图象求出带电球的球心与球面间的电势差 。
答案
第一部分
1. D
【解析】“克服静电力做功”即静电力做负功，所以电势能增加，电子在 点具有 的电势能，故电子在 点的电势能是 ，选项A错误；电子由 运动到 静电力做了 的功，电势能增加 ，选项B错误；根据电势的定义，由于带电粒子是电子，则 点的电势 ，选项C错误，D正确。
2. B
【解析】左边极板带正电荷，右边极板带负电荷，故电场强度方向向右，粒子带正电荷，故所受静电力向右，位移向右，故静电力做正功，静电力做功等于电势能的减少量，故电势能减少，转化为了动能，选项B正确，A 、C 、D错误。
3. C
【解析】根据等量同种点电荷电场的特点，可知两个电荷连线的中点处的电场强度为零，从中点到无穷远，场强先增大后减小，所以电荷 受到的静电力先增大后减小，加速度先增大后减小，选项A错误，C正确；在全过程中静电力做正功，电势能一直减小，电荷 的速度一直增大，选项B、D错误。
4. C
【解析】由题图知负电荷从 到 的过程中，电势能减小，静电力做正功，据 知，电势升高，则 点电势比 点电势低，选项A、B错误；根据 可知， 图线的切线斜率大小反映场强的大小，则从 到 ，电场强度先减小后增大，选项C正确，D错误。
5. D
【解析】从 到 ， 不做功，势能不变，从 到 ， 做负功，势能增加，从 到无穷远处，势能不变，且规定为 ，D正确。
6. C
【解析】由电场线与等势面垂直和沿电场线方向电势降低的关系可知，带电粒子受电场力与电场线方向相反，因此粒子带正电，A 错误；
从 到 ，电场力做负功，电势能增加，B 错误；
点等势面密，电场强度大，C 正确；
由 可知， 点到 点电场力所做的功等于从 点到 点电场力所做的功，D 错误。
7. D
【解析】如图所示，连接 、 、 ， 与 、 的交点分别为 、 ，设六边形的中心为 ，
由图可知， 与 、 都垂直，由正六边形的特点可知，，所以可知 、 、 的电势分别是 、 、 ，所以 和 为等势线，则有 ，，，选项A、B错误。因为电场线和等势面垂直， 为等势线，故电场线和 垂直，选项D正确；根据 可得匀强电场的场强大小 ，选项C错误。
8. D
【解析】若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离，则根据 可知， 变大， 一定，则根据 可知， 减小，则静电计指针偏角 减小；
根据 ，，，联立可得 ，可知 一定时， 不变；
根据 可知 点离下极板的距离不变， 不变，则 点与下极板的电势差不变， 点的电势不变，则 不变；
故选项ABC错误，D正确。
9. B
【解析】根据电场线与等势线垂直特点，在 点所在电场线上找到 点的等势点，该等势点在 点的上方，根据沿电场线电势降低可知， 点的电势比 点的电势高，故A错误；
根据电场线分布情况可知， 间的平均电场强度比 之间的平均电场强度大，由公式 可知， 、 间的电势差大于 、 间的电势差，故B正确；
点的电势比 点的电势高，负电荷由 点移到 点，电场力做负功，电荷的电势能增加，故C错；
正电荷所受的电场力与该点电场线的切线方向相同，斜向上，故D错误．
10. B
【解析】振动膜片向左振动时电容器两极板间的距离变大，由 可知电容器的电容减小，A错误；
由 可知，在 不变的情况下， 减小则 减小，电容器处于放电状态， 中电流方向自左向右，B正确，D错误；
依据 可知，电容器两极板间的场强减小，C错误。
第二部分
11. 与路径无关，只与初末位置有关；电动势
12.
【解析】每个带电小球的初、末位置沿电场线方向的距离均为 ，每个带电小球克服静电力做功 ，故两个带电小球克服静电力做功 。
13. 减小；
14. ；
【解析】[ ]电荷量为 的负电荷在外力作用下从 点移动到 点，克服电场力做功 ，则
从 点移动到 点，其电势能减少 ，即电场力做正功 ，则
即
则 两点电势相等，为等势面，这场强由 指向 ，则 点电势最高；
[ ]若设正方形边长为 ，则场强大小为
则
。
第三部分
15. （1） ；；
【解析】根据静电力做功与电势差的关系，，，。
（2）
【解析】同样，根据静电力做功与电势差的关系，可得：。
16. 增加；
【解析】把电荷从无限远处移到电场中的 点，要克服静电力做功，即静电力做负功，电荷的电势能增加。，，解得 。
17. （1）
【解析】将电荷量为 的试探电荷放在距离带电球球心 处，则 ，
由所给表达式可得 。
（2） ；
【解析】由所给表达式画出 关系如图所示。
根据 可知图象与坐标轴所围面积，可得球心到球面的电势差为 。
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