2019—2020新教材人教物理必修第三册第10章 静电场中的能量（期末）训练答案

2019—2020新教材人教物理必修第三册第10章
静电场中的能量（期末）训练答案
（新教材）必修第三册第10章
静电场中的能量
1、如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。下列判断正确的是(　　)
A．1、2两点的电场强度相等
B．1、3两点的电场强度相等
C．1、2两点的电势相等
D．2、3两点的电势相等
2、如图所示，A、B为电场中同一条电场线上的两点，以下说法正确的是(　　)
A．A、B两点电场强度大小关系为EA>EB
B．A、B两点电势高低关系为φA<φB
C．正电荷由A向B移动，电势能一定减小
D．正电荷由A向B移动，电势能一定增大
3、如图所示，三个等势面上有A、B、C、D四点，若将一正电荷由C经A移到D点，静电力做正功W1；若由C经B移到D点，静电力做正功W2。则W1与W2，C、D两点电势φC、φD的大小关系分别为(　　)
A．W1＞W2，φC＜φD
B．W1＜W2，φC＜φD
C．W1＝W2，φC＜φD
D．W1＝W2，φC＞φD
4、正常情况下空气是不导电的，但是如果空气中的电场很强，空气也可以被击穿，空气被击穿时会看到电火花或闪电。若观察到某次闪电的火花长约100
m，且已知空气的击穿电场强度为3×106
V/m，那么发生此次闪电的电势差约为(　　)
A．3×108
V　　　　　　
B．3×106
V
C．3×104
V
D．3×10－5
V
5、如图所示是描述对给定的电容器充电时电荷量Q、电压U、电容C之间相互关系的图像，其中不正确的是(　　)
6、一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场中，电场方向水平向左。不计空气阻力，则小球(　　)
A．做直线运动　　　　B．做曲线运动
C．速率一直减小
D．速率先增大后减小
7、如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，电场力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，电场力做功W2；第三次沿曲线ADB移动该电荷，电场力做功为W3，则(　　)
A．W1>W2>W3　　　
B．W1C．W1＝W2＝W3
D．W1＝W2>W3
8、一个电荷量为10－6
C的负电荷从电场中A点移到B点电场力要做功2×10－6
J，从C点移到D点要克服电场力做功7×10－6
J，若已知C点比B点电势高3
V，且A、B、C、D四点在同一条电场线上，则下列图中正确的是(　　)
9、如图所示是一个匀强电场的等势面，每两个相邻等势面相距2
cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是(　　)
A．竖直向下，E＝100
V/m
B．水平向左，E＝100
V/m
C．水平向左，E＝200
V/m
D．水平向右，E＝200
V/m
10、某一电容器的标准是“400
V　22
μF”(如图)，则下列说法中正确的是(　　)
A．该电容器可在400
V以下电压时正常工作
B．该电容器只能在400
V电压时正常工作
C．电压是220
V时，电容是11
μF
D．使用时只需考虑工作电压，不必考虑电容器的引出线与电源的哪个极相连
11、一束正离子以相同的速率从同一位置沿垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有离子的运动轨迹都是一样的，这说明所有粒子(　　)
A．都具有相同的质量
B．都具有相同的电荷量
C．具有相同的比荷
D．都是同一元素的同位素
12、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＝0.2
m，已知AB连线与电场线夹角为θ＝60°，今把一电荷量q＝－2×10－8
C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＝4×10－4
N，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′＝－2×10－8
C的检验电荷在B点的电势能为多少。
13、如图所示的匀强电场，等势面是一簇互相平行的竖直平面，间隔均为d，各等势面电势已在图中标出。现有一质量为m的带电小球以速度v0、方向与水平方向成45°角斜向上射入电场，要使小球做直线运动，求：
(1)小球应带何种电荷及其电荷量。
(2)小球受到的合外力的大小。
(3)在入射方向上小球运动的最大位移xm。(电场足够大)
2019—2020新教材人教物理必修第三册第10章
静电场中的能量（期末）训练答案
（新教材）必修第三册第10章
静电场中的能量
1、如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。下列判断正确的是(　　)
A．1、2两点的电场强度相等
B．1、3两点的电场强度相等
C．1、2两点的电势相等
D．2、3两点的电势相等
解析：选D　根据电场线的疏密表示电场强度的大小知，1点的电场强度大于2点、3点的电场强度，选项A、B错误；根据沿着电场线方向电势逐渐降低，在同一等势面上各点的电势相等知，1点的电势高于2点电势，2点、3点处于同一等势面上，电势相等，选项C错误，D正确。
2、如图所示，A、B为电场中同一条电场线上的两点，以下说法正确的是(　　)
A．A、B两点电场强度大小关系为EA>EB
B．A、B两点电势高低关系为φA<φB
C．正电荷由A向B移动，电势能一定减小
D．正电荷由A向B移动，电势能一定增大
解析：选C　题图中仅画出电场中的一条电场线，不能确定两点附近电场线的疏密，无法确定两点电场强度大小的关系，故A错误；顺着电场线的方向电势降低，所以有φA>φB，故B错误；正电荷沿着电场线的方向移动，电场力做正功，电势能减小，负电荷沿着电场线的方向移动，电场力做负功，电势能增大，故C正确，D错误。
3、如图所示，三个等势面上有A、B、C、D四点，若将一正电荷由C经A移到D点，静电力做正功W1；若由C经B移到D点，静电力做正功W2。则W1与W2，C、D两点电势φC、φD的大小关系分别为(　　)
A．W1＞W2，φC＜φD
B．W1＜W2，φC＜φD
C．W1＝W2，φC＜φD
D．W1＝W2，φC＞φD
解析：选D　将一正电荷由C经A移到D时，W1＝qUCD＞0，因为q＞0，所以UCD＞0，即φC＞φD。将一正电荷由C经B移到D时，W2＝qUCD，所以W1＝W2。故D正确。
4、正常情况下空气是不导电的，但是如果空气中的电场很强，空气也可以被击穿，空气被击穿时会看到电火花或闪电。若观察到某次闪电的火花长约100
m，且已知空气的击穿电场强度为3×106
V/m，那么发生此次闪电的电势差约为(　　)
A．3×108
V　　　　　　
B．3×106
V
C．3×104
V
D．3×10－5
V
解析：选A　将空气中的电场视为匀强电场，由U＝Ed，可得U＝3×108
V，A正确。
5、如图所示是描述对给定的电容器充电时电荷量Q、电压U、电容C之间相互关系的图像，其中不正确的是(　　)
解析：选A　电容为电容器本身的性质，与带电荷量和电压均无关，A错，B、D对；由Q＝CU可知C恒定不变时，Q与U成正比，C对。
6、一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场中，电场方向水平向左。不计空气阻力，则小球(　　)
A．做直线运动　　　　B．做曲线运动
C．速率一直减小
D．速率先增大后减小
解析：选B　由题意知，小球受重力、电场力作用，合外力的方向与初速度的方向夹角为钝角，故小球做曲线运动，所以选项A错误，B正确；在运动的过程中合外力先做负功后做正功，所以选项C、D均错误。
7、如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，电场力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，电场力做功W2；第三次沿曲线ADB移动该电荷，电场力做功为W3，则(　　)
A．W1>W2>W3　　　
B．W1C．W1＝W2＝W3
D．W1＝W2>W3
解析：选C　假设A、B两点相距为l，直线AB与电场线的夹角为θ(θ<90°)，根据功的定义可知，电场力做的功均为qElcos
θ，故沿三种路径移动该电荷，电场力做功相等，选项C正确，A、B、D错误。
8、一个电荷量为10－6
C的负电荷从电场中A点移到B点电场力要做功2×10－6
J，从C点移到D点要克服电场力做功7×10－6
J，若已知C点比B点电势高3
V，且A、B、C、D四点在同一条电场线上，则下列图中正确的是(　　)
解析：选C　由UAB＝＝
V＝－2
V，则φA－φB＝－2
V；UCD＝＝
V＝7
V，则φC－φD＝7
V；由题意得φC－φB＝3
V，则φC>φB>φA>φD，C正确。
9、如图所示是一个匀强电场的等势面，每两个相邻等势面相距2
cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是(　　)
A．竖直向下，E＝100
V/m
B．水平向左，E＝100
V/m
C．水平向左，E＝200
V/m
D．水平向右，E＝200
V/m
解析：选B　根据电场强度的方向应与等势面垂直，且由较高的等势面指向较低的等势面，可知该电场强度的方向水平向左。由电场强度与电势差的关系得：E＝＝100
V/m，B正确。
10、某一电容器的标准是“400
V　22
μF”(如图)，则下列说法中正确的是(　　)
A．该电容器可在400
V以下电压时正常工作
B．该电容器只能在400
V电压时正常工作
C．电压是220
V时，电容是11
μF
D．使用时只需考虑工作电压，不必考虑电容器的引出线与电源的哪个极相连
解析：选A　每一个电容器都有它的耐压值，电容器可以在耐压值及其以下正常工作，A正确，B错误；电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，是由电容器本身的性质决定的，所以电容不变，C错误；有的电容器是有极性的，分正负极，D错误。
11、一束正离子以相同的速率从同一位置沿垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有离子的运动轨迹都是一样的，这说明所有粒子(　　)
A．都具有相同的质量
B．都具有相同的电荷量
C．具有相同的比荷
D．都是同一元素的同位素
解析：选C　由偏转距离y＝()2＝可知，若运动轨迹相同，则水平位移相同，偏转距离y也应相同，已知E、l、v0是相同的，所以应有相同。
12、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＝0.2
m，已知AB连线与电场线夹角为θ＝60°，今把一电荷量q＝－2×10－8
C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＝4×10－4
N，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′＝－2×10－8
C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＝＝2×104
N/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＝－Fxcos
θ＝－4×10－4×0.2×cos
60°
J＝－4×10－5
J
由静电力做功与电势能变化关系得，电势能增加了4×10－5
J。
(3)若A点为电势零点，则EpB＝4×10－5
J，
由φB＝，解得φB＝－2×103
V
电荷量q′＝－2×10－8
C的检验电荷在B点的电势能
EpB′＝q′φB＝4×10－5
J。
答案：(1)2×104
N/C　方向水平向右　(2)增加了4×10－5
J　(3)4×10－5
J
13、如图所示的匀强电场，等势面是一簇互相平行的竖直平面，间隔均为d，各等势面电势已在图中标出。现有一质量为m的带电小球以速度v0、方向与水平方向成45°角斜向上射入电场，要使小球做直线运动，求：
(1)小球应带何种电荷及其电荷量。
(2)小球受到的合外力的大小。
(3)在入射方向上小球运动的最大位移xm。(电场足够大)
解析：(1)作电场线如图甲所示。由题意知，小球只有受到向左的电场力，电场力和重力的合力与初速度才可能在一条直线上，如图乙所示。只有当F合与v0在一条直线上才可能使小球做直线运动，所以小球带正电，小球沿v0方向做匀减速运动。
由图乙知qE＝mg，相邻等势面间的电势差为U，所以E＝，所以q＝＝。
(2)由图乙知，
F合＝＝mg。
(3)由动能定理得－F合xm＝0－mv02
所以xm＝＝。
答案：(1)正电荷　　(2)mg　(3)