2020--2021人教(新教材)物理必修第三册第10章 静电场中的能量练习含答案

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名称 2020--2021人教(新教材)物理必修第三册第10章 静电场中的能量练习含答案
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2020-10-05 23:29:53

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2020--2021人教(新教材)物理必修第三册第10章
静电场中的能量练习含答案
(新教材)必修第三册第10章
静电场中的能量
1、如图所示,MN、PQ是圆的两条相互垂直的直径,O为圆心。两个等量正电荷分别固定在M、N两点。现一带电粒子(不计重力及粒子对电场的影响)从P点由静止释放,粒子恰能在P、Q之间做直线运动,则以下判断正确的是(  )
A.O点的电势一定为0
B.P点的电势一定比O点的电势高
C.粒子一定带正电
D.粒子在P点的电势能一定等于在Q点的电势能
2、(双选)如图所示,固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点,已知MQA.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则静电力对该电荷做功,电势能减少
B.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则该电荷克服静电力做功,电势能增加
C.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点,则静电力对该电荷做功,电势能减少
D.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点,再从N点沿不同路径移回到M点,则该电荷克服静电力所做的功等于静电力对该电荷所做的功,电势能不变
3、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
4、下列关于匀强电场中电场强度和电势差关系的说法,正确的是(  )
A.在相同距离上,电势差大的其电场强度也必定大
B.任意两点的电势差,等于电场强度与这两点间距离的乘积
C.沿着电场线方向,相同距离上的电势降落必定相等
D.电势降低的方向,必定是电场强度的方向
5、下列关于电容器的叙述正确的是(  )
A.电容器是储存电荷的容器,只有带电的容器才是电容器
B.任何两个彼此绝缘且相距很近的物体,就组成了电容器
C.电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和
D.电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电能并储存起来,电容器的放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能
6、如图所示,质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电场中O点自由释放后,分别抵达B、C两点,若AB=BC,则它们带电荷量之比q1∶q2等于(  )
A.1∶2
B.2∶1
C.1∶
D.∶1
7、在静电场中,将一正电荷从a点移到b点,电场力做了负功,则(  )
A.b点的电场强度一定比a点大
B.电场线方向一定从b指向a
C.b点的电势一定比a点高
D.该电荷的动能一定减小
8、下列四个图中,a、b两点电势相等、电场强度矢量也相等的是(  )
9、根据电容器的电容的定义式C=,可知(  )
A.电容器带的电荷量Q越多,它的电容C就越大
B.电容器两极板之间的电势差U越大,它的电容C就越小
C.电容器的电容大小与电容器的带电情况无关
D.电容器不带电时,其电容为零
10、如图所示为示波管中偏转电极的示意图,间距为d,长度为l的平行板A、B加上电压后,可在A、B之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场)。在距A、B等距离处的O点,有一电荷量为+q,质量为m的粒子以初速度v0沿水平方向(与A、B板平行)射入(图中已标出),不计重力,要使此粒子能从C处射出,则A、B间的电压应为(  )
A.
B.
C.
D.q
11、如图所示,Q为固定的正点电荷,A、B两点在Q的正上方和Q相距分别为h和0.25h,将一带电小球从A点由静止释放,运动到B点时速度正好又变为0。若此带电小球在A点的加速度大小为g,g取10
m/s2,静电力常量为k,试求:
(1)此带电小球在B点的加速度大小;
(2)A、B两点间的电势差(用Q和h表示)。
12、加速器是人类揭示物质本源的关键设备,在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用。如图所示,某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成,相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管,在漂移管内做匀速直线运动,在漂移管间被电场加速,加速电压视为不变。设质子进入漂移管B时速度为8×106
m/s,进入漂移管E时速度为1×107
m/s,电源频率为1×107
Hz,漂移管间缝隙很小,质子在每个管内运动时间视为电源周期的。质子的比荷取1×108
C/kg。求:
(1)漂移管B的长度;
(2)相邻漂移管间的加速电压。
2020--2021人教(新教材)物理必修第三册第10章
静电场中的能量练习含答案
(新教材)必修第三册第10章
静电场中的能量
1、如图所示,MN、PQ是圆的两条相互垂直的直径,O为圆心。两个等量正电荷分别固定在M、N两点。现一带电粒子(不计重力及粒子对电场的影响)从P点由静止释放,粒子恰能在P、Q之间做直线运动,则以下判断正确的是(  )
A.O点的电势一定为0
B.P点的电势一定比O点的电势高
C.粒子一定带正电
D.粒子在P点的电势能一定等于在Q点的电势能
解析:选D 沿电场线方向电势逐渐降低,根据等量同种正电荷电场分布,MN上O点电势最低,PQ上O点电势最高,电势是相对的,零电势点是人为规定的,所以O点的电势不一定为0,选项A错误。P点电势低于O点电势,选项B错误。粒子从P点释放后向Q点运动,故粒子带负电,选项C错误。根据电场对称性知P、Q两点电势相等,所以粒子在P点的电势能一定等于在Q点的电势能,选项D正确。
2、(双选)如图所示,固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点,已知MQA.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则静电力对该电荷做功,电势能减少
B.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则该电荷克服静电力做功,电势能增加
C.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点,则静电力对该电荷做功,电势能减少
D.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点,再从N点沿不同路径移回到M点,则该电荷克服静电力所做的功等于静电力对该电荷所做的功,电势能不变
解析:选AD 由点电荷产生的电场的特点可知,M点的电势高,N点的电势低,所以正的点电荷从M点沿直线移到N点,静电力做正功,电势能减少,故选项A正确,B错误;负的点电荷由M点沿直线移到N点,克服静电力做功,电势能增加,故选项C错误;静电力做功与
路径无关,负的点电荷又回到M点,则整个过程中静电力做的总功为零,电势能不变,故选项D正确。
3、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
解析:选B 在静电场中,两个电势不同的等势面不会相交,选项A错误;电场线与等势面一定相互垂直,选项B正确;同一等势面上的电场强度可能相等,也可能不相等,选项C错误;电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面,向电势较低的等势面移动负试探电荷时,电场力做负功,选项D错误。
4、下列关于匀强电场中电场强度和电势差关系的说法,正确的是(  )
A.在相同距离上,电势差大的其电场强度也必定大
B.任意两点的电势差,等于电场强度与这两点间距离的乘积
C.沿着电场线方向,相同距离上的电势降落必定相等
D.电势降低的方向,必定是电场强度的方向
解析:选C 由匀强电场的特点知A、B错误,C正确;电势降低最快的方向才是电场强度的方向,D错误。
5、下列关于电容器的叙述正确的是(  )
A.电容器是储存电荷的容器,只有带电的容器才是电容器
B.任何两个彼此绝缘且相距很近的物体,就组成了电容器
C.电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和
D.电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电能并储存起来,电容器的放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能
解析:选D 电容器是储存电荷的容器,它里面有无电荷不影响其储存电荷的能力,A错误;任何两个彼此绝缘而又相距很近的导体组成一个电容器,B错误;电容器所带的电荷量指任一极板电荷量的绝对值,C错误;电容器的充、放电伴随能量转化,D正确。
6、如图所示,质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电场中O点自由释放后,分别抵达B、C两点,若AB=BC,则它们带电荷量之比q1∶q2等于(  )
A.1∶2
B.2∶1
C.1∶
D.∶1
解析:选B 竖直方向有h=gt2,水平方向有l=t2,联立可得q=,所以有=,B正确。
7、在静电场中,将一正电荷从a点移到b点,电场力做了负功,则(  )
A.b点的电场强度一定比a点大
B.电场线方向一定从b指向a
C.b点的电势一定比a点高
D.该电荷的动能一定减小
解析:选C 电场力做负功,该电荷电势能增加。正电荷在电势高处电势能较大,C正确。电场力做负功同时电荷可能还受其他力作用,总功不一定为负,由动能定理可知,动能不一定减小,D错误。电势高低与场强大小无必然联系,A错误。b点电势高于a点,但a、b可能不在同一条电场线上,B错误。
8、下列四个图中,a、b两点电势相等、电场强度矢量也相等的是(  )
解析:选D 匀强电场的等势面是一系列的平行平面,A图中a、b两点不在同一等势面上,所以,这两点的电势是不相等的,但这两点的电场强度相等;B图中a、b两点在同一个等势面上,电势相等,但这两点的电场强度大小相等、方向不同;C图中a、b两点对称于两电荷的连线,所以电势相等,但在中垂线上电场强度的方向是平行于中垂线的,而且都指向外侧,故两点的电场强度的方向不同;D图中,a、b两点的电势相等,电场强度的方向是平行于两电荷连线的,而且大小相同,故本题选D。
9、根据电容器的电容的定义式C=,可知(  )
A.电容器带的电荷量Q越多,它的电容C就越大
B.电容器两极板之间的电势差U越大,它的电容C就越小
C.电容器的电容大小与电容器的带电情况无关
D.电容器不带电时,其电容为零
解析:选C 电容是反映电容器容纳电荷本领大小的物理量,由电容器本身决定,C与Q、U无关,故A、B错误,C正确;电容器不带电时,其电容不为零,故D错误。
10、如图所示为示波管中偏转电极的示意图,间距为d,长度为l的平行板A、B加上电压后,可在A、B之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场)。在距A、B等距离处的O点,有一电荷量为+q,质量为m的粒子以初速度v0沿水平方向(与A、B板平行)射入(图中已标出),不计重力,要使此粒子能从C处射出,则A、B间的电压应为(  )
A.
B.
C.
D.q
解析:选A 带电粒子只受电场力作用,在平行板间做类平抛运动。设粒子由O到C的运动时间为t,则有l=v0t。
设A、B间的电压为U,则偏转电极间的匀强电场的场强E=,粒子所受电场力F=qE=。
根据牛顿第二定律,得粒子沿电场方向的加速度
a==。
粒子在沿电场方向做匀加速直线运动,位移为d。
由匀加速直线运动的规律得=at2。
解得U=。选项A正确。
11、如图所示,Q为固定的正点电荷,A、B两点在Q的正上方和Q相距分别为h和0.25h,将一带电小球从A点由静止释放,运动到B点时速度正好又变为0。若此带电小球在A点的加速度大小为g,g取10
m/s2,静电力常量为k,试求:
(1)此带电小球在B点的加速度大小;
(2)A、B两点间的电势差(用Q和h表示)。
解析:(1)这个带电小球必带正电,设小球所带电荷量为q,小球在B点的加速度大小为aB。由牛顿第二定律得,在A点时,有mg-=m·g,在B点时,有-mg=maB,解得aB=3g=30
m/s2。
(2)带电小球从A点运动到B点的过程中,由动能定理得mg(h-0.25h)+qUAB=0,解得UAB=-。
答案:(1)30
m/s2 (2)-
12、加速器是人类揭示物质本源的关键设备,在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用。如图所示,某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成,相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管,在漂移管内做匀速直线运动,在漂移管间被电场加速,加速电压视为不变。设质子进入漂移管B时速度为8×106
m/s,进入漂移管E时速度为1×107
m/s,电源频率为1×107
Hz,漂移管间缝隙很小,质子在每个管内运动时间视为电源周期的。质子的比荷取1×108
C/kg。求:
(1)漂移管B的长度;
(2)相邻漂移管间的加速电压。
解析:(1)根据周期和频率的关系T=得
T==10-7
s。
设漂移管B的长度为xB,则xB=vB
=0.4
m。
(2)设相邻漂移管间的电压为U,则质子由B到E的过程中根据动能定理得
3qU=mvE2-mvB2,
解得U=6×104
V。
答案:(1)0.4
m (2)6×104
V