2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册第十章静电场中的能量练习题（word版不含答案）

第十章《静电场中的能量》
一．选择题（共15小题）（1-5题难度易，6-10题难度较易，11-15题难度中等）
1．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
2．如图，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为φM，φN，φP，φQ，一电子由M点分别到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，则（　　）
A．直线a位于某一等势面内，φM＞φQ
B．直线c位于某一等势面内，φM＞φN
C．若电子由M点运动到Q点，电场力做正功
D．若电子由P点运动到Q点，电场力做负功
3．一平行电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上，若将云母介质移出，则电容器（　　）
A．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度变大
B．极板上的电荷量变小，极板间的电场强度变大
C．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度不变
D．极板上的电荷量变小，极板间的电场强度不变
4．分别将带正电、负电和不带电的三个等质量小球，分别以相同的水平速度由P点射入水平放置的平行金属板间，已知上板带负电，下板接地。三小球分别落在图中A、B、C三点，则错误的是（　　）
A．A带正电、B不带电、C带负电
B．三小球在电场中加速度大小关系是：aA＜aB＜aC
C．三小球在电场中运动时间相等
D．三小球到达下板时的动能关系是EkC＞EkB＞EkA
5．一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动。取该直线为x轴，起始点O为坐标原点，其电势能Ep与位移x的关系如图所示，下列图象中合理的是（　　）
A．电场强度与位移关系 B．粒子动能与位移关系
C．粒子速度与位移关系 D．粒子加速度与位移关系
6．研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电
B．实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小
C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大
D．实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大
7．如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN，速度大小分别为vM、vN，电势能分别为EPM、EPN．下列判断正确的是（　　）
A．vM＜vN，aM＜aN B．vM＜vN，φM＜φN
C．φM＜φN，EPM＜EPN D．aM＜aN，EPM＜EPN
8．如图所示，水平金属板A、B分别与电源两极相连，带电油滴处于静止状态。现将B板右端向下移动一小段距离，两金属板表面仍均为等势面，则该油滴（　　）
A．仍然保持静止 B．竖直向下运动
C．向左下方运动 D．向右下方运动
9．如图所示，在竖直放置间距为d的平行板电容器中，存在电场强度为E的匀强电场，有一质量为m、电荷量为+q的点电荷从两极板正中间处静止释放，重力加速度为g，则点电荷运动到负极板的过程（　　）
A．加速度大小为a＝+g
B．所需的时间为t＝
C．下降的高度为y＝
D．电场力所做的功为W＝Eqd
10．如图（a）所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图（b）所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处。若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上。则t0可能属于的时间段是（　　）
A．0＜t0＜ B．＜t0＜ C．＜t0＜T D．T＜t0＜
11．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P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，θ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．θ增大，E增大 B．θ增大，Ep不变
C．θ减小，Ep增大 D．θ减小，E不变
12．如图，平行板电容器经开关K与电池连接，a处有一带电量非常小的点电荷．K是闭合的，Ua表示a点的电势，f表示点电荷受到的电场力．现将电容器的B板向下稍微移动，使两板间的距离增大，则（　　）
A．Ua变大，f变大 B．Ua变大，f变小
C．Ua不变，f不变 D．Ua不变，f变小
13．如图，平行板电容器两极板的间距为d，极板与水平面成45°角，上极板带正电。一电荷量为q（q＞0）的粒子在电容器中靠近下极板处。以初动能Ek0竖直向上射出。不计重力，极板尺寸足够大，若粒子能打到上极板，则两极板间电场强度的最大值为（　　）
A． B． C． D．
14．空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．O点的电势最低
B．x2点的电势最高
C．x1和﹣x1两点的电势相等
D．x1和x3两点的电势相等
15．一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e，在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为（　　）
A． B． C．ρnev D．
二．填空题（共3小题）（16题难度易，17题难度较易，18题难度中等）
16．如图所示，把电量为﹣5×10﹣9C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能 　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）；若A点的电势φA＝15V，B点的电势φB＝10V，则此过程中电场力做的功为 　 　J．
17．如图，质量为m的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点，处于静止状态。施加一水平向右的匀强电场后，A向右摆动，摆动的最大角度为60°，则A受到的电场力大小为 　 　。在改变电场强度的大小和方向后，小球A的平衡位置在α＝60°处，然后再将A的质量改变为2m，其新的平衡位置在α＝30°处，A受到的电场力大小为 　 　。
18．如图所示，匀强电场中a、b两点的距离为0.4m，两点的连线与电场线成37°角，两点间的电势差为32V，则匀强电场的场强大小为　 　V/m，把电量为10﹣10C正电荷从a点移到b点电势能将减少　 　J．
三．作图题（共1小题）（19题难度中等）
19．匀强电场中的三点A、B、C是一个三角形的三个顶点，AB的长度为1m，D为AB的中点，如图所示．已知电场线的方向平行于△ABC所在平面，A、B、C三点的电势分别为14V、6V和2V．作图求电场强度的方向．
四．解答题（共2小题）（20题难度较易，21题难度中等）
20．如图1所示，平行金属板A和B的距离为d，它们的右端放着垂直金属板的靶MN．现在A、B板上加上如图2所示的方波形电压，t＝0时A板比B板的电势高，电压的正向值为U0，反向值也为U0，现有质量为m的带正电且电量为q的粒子束从AB的中点O以平行于金属板的方向OO′先后射入．设粒子能全部打在靶MN上，而且所有粒子在AB间的飞行时间均为T，不计重力影响，试问：
（1）在距离靶MN的中心O′点多远的范围内有粒子击中？
（2）要使粒子能全部打在靶MN上，电压U0的数值应满足的条件？
（3）电场力对每个击中O′点的带电粒子做的总功是多少？
21．在xOy平面内，有沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E（图象未画出），由A点斜射出一质量为m、带电量为+q的粒子，B和C是粒子运动轨迹上的两点，如图所示，其中l0为常数，粒子所受重力忽略不计，求：
（1）粒子从A到C过程中电场力对它做的功；
（2）粒子从A到C过程所经历的时间；
（3）粒子经过C点时的速率。
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