物理：新人教版选修3-1 第一章 静电场 （同步练习）4
文档属性
| 名称 | 物理：新人教版选修3-1 第一章 静电场 （同步练习）4 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 56.9KB | ||
| 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 | 2011-01-19 17:21:00 | ||
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文档简介
第1章 静电场 综合练习
电场力做功与电势能变化
1、如图9－3－9，O是一固定的点电荷，另一点电荷P从很远处以初速度射入点电荷O的电场，在电场力作用下的运动轨迹是曲线MN．a、b、c是以O为中心，为半径画出的三个圆，．1、2、3、4为轨迹MN与三个圆的一些交点．以表示点电荷P由1到2的过程中电场力做的功的大小，表示由3到4的过程中电场力做的功的大小，则（ ）
（2004年春季高考理综）
A．
B．
C．P、O两电荷可能同号，也可能异号
D．P的初速度方向的延长线与O之间的21世纪教育网
距离可能为零
【解析】由图中轨迹可可判断两电荷一定是异种电荷，且一定不对心，故C、D错；虽然
，但越靠近固定电荷电场力越大，所以可得，故B 正确
【答案】B
2、如图9－3－10所示，光滑绝缘的水平面上M、N两点各放一电荷量分别为+q和+2q，完全相同的金属球A和B，给A和B以大小相等的初动能E0（此时动量大小均为p0）使其相向运动刚好能发生碰撞，碰后返回M、N两点时的动能分别为E1和E2，动量大小分别为p1和p2，则（ ）
A.E1=E2=E0 p1=p2=p0
B.E1=E2＞E0 p1=p2＞p0
C.碰撞发生在M、N中点的左侧
D.两球不同时返回M、N两点
【解析】完全相同的两金属球初动能、动量大小相同，则初速度大小相同，于M、N中点相碰时速度均减为零，之后由于库仑斥力变大，同时返回M、N两点时速度大小同时变大但彼此相等，方向相反.
【答案】B
3、一个带正电的质点，电量q=2.0×10-9库，在静电场中由a点移到b点，在这过程中，除电场力外，其他力作的功为6.0×10-5焦，质点的动能增加了8.0×10-5焦，则a、b两点间的电势差为（ ）．
A. 3×104伏； B. 1×104伏；
C. 4×104伏； D. 7×104伏．
【解析】 由动能定理
【答案】B
4、如图9-3-11所示四个图中，坐标原点O都表示同一半径为R的带正电的实心金属球的球心O的位置，横坐标表示离球心的距离，纵坐标表示带正电金属球产生的电场电势和场强大小．坐标平面上的线段及曲线表示场强大小或电势随距离r的变化关系，选无限远处的电势为零，则关于纵坐标的说法，正确的是 （ ）
A．图①表示场强，图②表示电势 B．图②表示场强，图③表示电势
C．图③表示场强，图④表示电势 D．图④表示场强，图①表示电势
21世纪教育网
【解析】处于静电平衡状态的导体是一个等势体，内部场强处处为零
【答案】B
5、如图9－3－12所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即Uab=Ubc，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知（ ）
A．三个等势面中，a的电势最高
B．带电质点通过P点时的电势能较Q点大
C．带电质点通过P点时的动能较Q点大
D．带电质点通过P点时的加速度较Q点大
【解析】先画出电场线，再根据速度、电场力和轨迹的关系，可以判定：质点在各点受的电场力方向是斜向下方．由于是正电荷，所以电场线方向也沿电场线向下方，相邻等差等势面中，等势面越密处，场强与大．
【答案】BD
6、如图9－3－13，在匀强电场中，a、b两点连线与电场线成60o角．将正电荷由a点移到b点，电场力做正功，可以判定电场线的方向是由_______指向_______的．如果ab相距0.20m,场强为2×103N/C,正电荷的电量为4×10-4C,则电荷的电势能变化了_______焦耳.
【解析】因为电场力做正功，可以判定电场线的方向是
是从下方指向上方；
【答案】从下方指向上方；
7、已知ΔABC处于匀强电场中．将一个带电量的点电荷从A移到B的过程中，电场力做功；再将该点电荷从B移到C，电场力做功．已知A点的电势φA=5V，则B、C两点的电势分别为____V和____V．试在图9－3－14中画出通过A点的电场线．
21世纪教育网
【解析】先由W=qU求出AB、BC间的电压分别为6V和3V，再根据负电荷A→B电场力做负功，电势能增大，电势降低；B→C电场力做正功，电势能减小，电势升高，知 、
沿匀强电场中任意一条直线电势都是均匀变化的，因此AB中点D的电势与C点电势相同，CD为等势面，过A做CD的垂线必为电场线，方向从高电势指向低电势，所以斜向左下方如图甲．
【答案】
8、在电场中一条电场线上有A、B两点，如图9-3-15所示.若将一负电荷，从A点移至B点，电荷克服电场力做功.试求：
(1)电场方向；
(2)A、B两点的电势差，哪一点电势高?
(3)在这一过程中，电荷的电势能怎样变化?
(4)如在这一电场中有另一点C，已知，若把这一负荷从B移至C电场力做多少功?是正功还是负功?
【解析】(1)根据题意负电荷从A点移至B点电场力电场力做负功,可知电场方向A指向B
(2) 电场方向A指向B,因此A点电势高21世纪教育网
(3) 在这一过程中，电荷的电势能增加
(4)因为而所以
电场力做正功
9、如图9－3－16所示，一条长为L 的细线，上端固定，下端拴一质量为m的带电小球．将它置于一匀强电场中，电场强度大小为E，方向是水平的，已知当细线离开竖直的位置偏角为α时，小球处于平衡，问：
（1）小球带何种电荷？求小球所带电量．
（2）如果细线的偏角由α增大到 ,然后将小球由静止开始释放,[来源:21世纪教育网
则应多大,才能使在细线到竖直位置时,小球的速度刚好为零.
【解析】（1）由受力平衡可得：
正电荷
（2）解法（一）由动能定理可知：
又因为
所以 得：
解法（二）利用等效场（重力和电场力所构成的复合场）当细线离开竖直的位置偏角为α时，小球处于平衡的位置为复合场的平衡位置，即“最低”位置，小球的振动关于该平衡位置对称，可知
【答案】①正电荷,q=mgtga/E ②=2a
10、静止在太空的飞行器上有一种装置，它利用电场加速带电粒子，形成向外发射的粒子流，从而对飞行器产生反冲力，使其获得加速度．已知飞行器的质量为M ，发射的是2价氧离子，发射功率为P，加速电压为U，每个氧离子的质量为m，单位电荷的电量为e，不计发射氧离子后飞行器质量的变化．求：
（1）射出的氧离子速度；
（2）每秒钟射出的氧离子数；
（3）射出离子后飞行器开始运动的加速度．
【解析】（1）据动能定理知：
（2）由，得
（3）以氧离子和飞行器为系统，设飞行器的反冲速度为V，根据动量守恒定律：
所以飞行器的加速度
电场力做功与电势能变化
1、如图9－3－9，O是一固定的点电荷，另一点电荷P从很远处以初速度射入点电荷O的电场，在电场力作用下的运动轨迹是曲线MN．a、b、c是以O为中心，为半径画出的三个圆，．1、2、3、4为轨迹MN与三个圆的一些交点．以表示点电荷P由1到2的过程中电场力做的功的大小，表示由3到4的过程中电场力做的功的大小，则（ ）
（2004年春季高考理综）
A．
B．
C．P、O两电荷可能同号，也可能异号
D．P的初速度方向的延长线与O之间的21世纪教育网
距离可能为零
【解析】由图中轨迹可可判断两电荷一定是异种电荷，且一定不对心，故C、D错；虽然
，但越靠近固定电荷电场力越大，所以可得，故B 正确
【答案】B
2、如图9－3－10所示，光滑绝缘的水平面上M、N两点各放一电荷量分别为+q和+2q，完全相同的金属球A和B，给A和B以大小相等的初动能E0（此时动量大小均为p0）使其相向运动刚好能发生碰撞，碰后返回M、N两点时的动能分别为E1和E2，动量大小分别为p1和p2，则（ ）
A.E1=E2=E0 p1=p2=p0
B.E1=E2＞E0 p1=p2＞p0
C.碰撞发生在M、N中点的左侧
D.两球不同时返回M、N两点
【解析】完全相同的两金属球初动能、动量大小相同，则初速度大小相同，于M、N中点相碰时速度均减为零，之后由于库仑斥力变大，同时返回M、N两点时速度大小同时变大但彼此相等，方向相反.
【答案】B
3、一个带正电的质点，电量q=2.0×10-9库，在静电场中由a点移到b点，在这过程中，除电场力外，其他力作的功为6.0×10-5焦，质点的动能增加了8.0×10-5焦，则a、b两点间的电势差为（ ）．
A. 3×104伏； B. 1×104伏；
C. 4×104伏； D. 7×104伏．
【解析】 由动能定理
【答案】B
4、如图9-3-11所示四个图中，坐标原点O都表示同一半径为R的带正电的实心金属球的球心O的位置，横坐标表示离球心的距离，纵坐标表示带正电金属球产生的电场电势和场强大小．坐标平面上的线段及曲线表示场强大小或电势随距离r的变化关系，选无限远处的电势为零，则关于纵坐标的说法，正确的是 （ ）
A．图①表示场强，图②表示电势 B．图②表示场强，图③表示电势
C．图③表示场强，图④表示电势 D．图④表示场强，图①表示电势
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【解析】处于静电平衡状态的导体是一个等势体，内部场强处处为零
【答案】B
5、如图9－3－12所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即Uab=Ubc，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知（ ）
A．三个等势面中，a的电势最高
B．带电质点通过P点时的电势能较Q点大
C．带电质点通过P点时的动能较Q点大
D．带电质点通过P点时的加速度较Q点大
【解析】先画出电场线，再根据速度、电场力和轨迹的关系，可以判定：质点在各点受的电场力方向是斜向下方．由于是正电荷，所以电场线方向也沿电场线向下方，相邻等差等势面中，等势面越密处，场强与大．
【答案】BD
6、如图9－3－13，在匀强电场中，a、b两点连线与电场线成60o角．将正电荷由a点移到b点，电场力做正功，可以判定电场线的方向是由_______指向_______的．如果ab相距0.20m,场强为2×103N/C,正电荷的电量为4×10-4C,则电荷的电势能变化了_______焦耳.
【解析】因为电场力做正功，可以判定电场线的方向是
是从下方指向上方；
【答案】从下方指向上方；
7、已知ΔABC处于匀强电场中．将一个带电量的点电荷从A移到B的过程中，电场力做功；再将该点电荷从B移到C，电场力做功．已知A点的电势φA=5V，则B、C两点的电势分别为____V和____V．试在图9－3－14中画出通过A点的电场线．
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【解析】先由W=qU求出AB、BC间的电压分别为6V和3V，再根据负电荷A→B电场力做负功，电势能增大，电势降低；B→C电场力做正功，电势能减小，电势升高，知 、
沿匀强电场中任意一条直线电势都是均匀变化的，因此AB中点D的电势与C点电势相同，CD为等势面，过A做CD的垂线必为电场线，方向从高电势指向低电势，所以斜向左下方如图甲．
【答案】
8、在电场中一条电场线上有A、B两点，如图9-3-15所示.若将一负电荷，从A点移至B点，电荷克服电场力做功.试求：
(1)电场方向；
(2)A、B两点的电势差，哪一点电势高?
(3)在这一过程中，电荷的电势能怎样变化?
(4)如在这一电场中有另一点C，已知，若把这一负荷从B移至C电场力做多少功?是正功还是负功?
【解析】(1)根据题意负电荷从A点移至B点电场力电场力做负功,可知电场方向A指向B
(2) 电场方向A指向B,因此A点电势高21世纪教育网
(3) 在这一过程中，电荷的电势能增加
(4)因为而所以
电场力做正功
9、如图9－3－16所示，一条长为L 的细线，上端固定，下端拴一质量为m的带电小球．将它置于一匀强电场中，电场强度大小为E，方向是水平的，已知当细线离开竖直的位置偏角为α时，小球处于平衡，问：
（1）小球带何种电荷？求小球所带电量．
（2）如果细线的偏角由α增大到 ,然后将小球由静止开始释放,[来源:21世纪教育网
则应多大,才能使在细线到竖直位置时,小球的速度刚好为零.
【解析】（1）由受力平衡可得：
正电荷
（2）解法（一）由动能定理可知：
又因为
所以 得：
解法（二）利用等效场（重力和电场力所构成的复合场）当细线离开竖直的位置偏角为α时，小球处于平衡的位置为复合场的平衡位置，即“最低”位置，小球的振动关于该平衡位置对称，可知
【答案】①正电荷,q=mgtga/E ②=2a
10、静止在太空的飞行器上有一种装置，它利用电场加速带电粒子，形成向外发射的粒子流，从而对飞行器产生反冲力，使其获得加速度．已知飞行器的质量为M ，发射的是2价氧离子，发射功率为P，加速电压为U，每个氧离子的质量为m，单位电荷的电量为e，不计发射氧离子后飞行器质量的变化．求：
（1）射出的氧离子速度；
（2）每秒钟射出的氧离子数；
（3）射出离子后飞行器开始运动的加速度．
【解析】（1）据动能定理知：
（2）由，得
（3）以氧离子和飞行器为系统，设飞行器的反冲速度为V，根据动量守恒定律：
所以飞行器的加速度