20201—2021高中人教物理（新教材）必修第三册第10章 静电场中的能量练习含答案

20201—2021高中人教物理（新教材）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，一带电粒子在电场中沿曲线AB运动，从B点穿出电场，a、b、c、d为该电场中的等势面，这些等势面都是互相平行的竖直平面，不计粒子所受重力，则(　　)
A．该粒子一定带负电
B．此电场不一定是匀强电场
C．该电场的电场线方向一定水平向左
D．粒子在电场中运动过程动能不断减少
2、下列关于电场强度和电势的说法中，正确的是(　　)
A．电场强度为0的地方，电势一定为0
B．电势为0的地方，电场强度一定为0
C．电场强度较大的地方，电势一定较高
D．沿着电场强度的方向，电势逐渐降低
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、在下列静电学公式中，F、q、E、U和d分别表示静电力、电荷量、电场强度、电势差及距离，①F＝k，②E＝k，③E＝，④U＝Ed，有关四个公式的下列说法中正确的是(　　)
A．它们都只对点电荷或点电荷的电场成立
B．①②③只对点电荷或点电荷的电场成立，④对任何电场都成立
C．①②只对点电荷成立，③对任何电场都成立，④只对匀强电场成立
D．①②只对点电荷成立，③④对任何电场都成立
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、电子以初速度v0沿垂直电场强度方向射入两平行金属板中间的匀强电场中，现增大两板间的电压，但仍能使电子穿过该电场。则电子穿越平行板间的电场所需时间(　　)
A．随电压的增大而减小
B．随电压的增大而增大
C．与电压的增大无关
D．不能判定是否与电压增大有关
7、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
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、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
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、一个只受电场力的带电微粒进入匀强电场，则该微粒的(　　)
A．运动速度必然增大
B．动能一定减小
C．运动加速度肯定不为零
D．一定做匀加速直线运动
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中，有a、b、c三点，ab＝5
cm，bc＝12
cm，其中ab沿电场方向，bc与电场方向成60°角。一电荷量为q＝4×10－8
C的正电荷从a点移到b点电场力做的功为W1＝1.2×10－7
J。求：
(1)匀强电场的电场强度E的大小；
(2)电荷从b点移到c点，电场力做的功W2；
(3)a、c两点间的电势差Uac。
20201—2021高中人教物理（新教材）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，一带电粒子在电场中沿曲线AB运动，从B点穿出电场，a、b、c、d为该电场中的等势面，这些等势面都是互相平行的竖直平面，不计粒子所受重力，则(　　)
A．该粒子一定带负电
B．此电场不一定是匀强电场
C．该电场的电场线方向一定水平向左
D．粒子在电场中运动过程动能不断减少
解析：选D　由于不能确定电场线方向，故不能确定粒子的电性，A、C错误；等势面互相平行，故一定是匀强电场，B错误；粒子受电场力一定沿电场线指向轨迹凹侧，而电场线和等势面垂直，由此可确定电场力一定做负功，故动能不断减少，D正确。
2、下列关于电场强度和电势的说法中，正确的是(　　)
A．电场强度为0的地方，电势一定为0
B．电势为0的地方，电场强度一定为0
C．电场强度较大的地方，电势一定较高
D．沿着电场强度的方向，电势逐渐降低
解析：选D　电势是否为0与零电势点的选取有关，而与电场强度无关，故A、B错误；负点电荷周围电场强度很大，但电势很低，故C错误；顺着电场强度方向电势逐渐降低，故D正确。
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、在下列静电学公式中，F、q、E、U和d分别表示静电力、电荷量、电场强度、电势差及距离，①F＝k，②E＝k，③E＝，④U＝Ed，有关四个公式的下列说法中正确的是(　　)
A．它们都只对点电荷或点电荷的电场成立
B．①②③只对点电荷或点电荷的电场成立，④对任何电场都成立
C．①②只对点电荷成立，③对任何电场都成立，④只对匀强电场成立
D．①②只对点电荷成立，③④对任何电场都成立
解析：选C　E＝是电场强度定义式，适用于任何电场；F＝k适用于真空中的点电荷；E＝k是点电荷电场强度决定式，只适用于点电荷；U＝Ed适用于匀强电场，故选项C正确，A、B、D错误。
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、电子以初速度v0沿垂直电场强度方向射入两平行金属板中间的匀强电场中，现增大两板间的电压，但仍能使电子穿过该电场。则电子穿越平行板间的电场所需时间(　　)
A．随电压的增大而减小
B．随电压的增大而增大
C．与电压的增大无关
D．不能判定是否与电压增大有关
解析：选C　设板长为l，则电子穿越电场的时间t＝，与两极板间电压无关，C正确。
7、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。
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、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。
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、一个只受电场力的带电微粒进入匀强电场，则该微粒的(　　)
A．运动速度必然增大
B．动能一定减小
C．运动加速度肯定不为零
D．一定做匀加速直线运动
解析：选C　带电微粒在电场中只受电场力作用，加速度不为零且恒定，C正确。微粒可能做匀变速直线运动或匀变速曲线运动，D错误。微粒做匀加速直线运动时，速度增大，动能变大；做匀减速直线运动时，速度、动能均减小，A、B均错误。
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中，有a、b、c三点，ab＝5
cm，bc＝12
cm，其中ab沿电场方向，bc与电场方向成60°角。一电荷量为q＝4×10－8
C的正电荷从a点移到b点电场力做的功为W1＝1.2×10－7
J。求：
(1)匀强电场的电场强度E的大小；
(2)电荷从b点移到c点，电场力做的功W2；
(3)a、c两点间的电势差Uac。
解析：(1)根据题设条件有W1＝qEdab
所以E＝＝
N/C＝60
N/C。
(2)b、c两点沿电场方向的距离为dbccos
60°，则
W2＝qEdbccos
60°＝4×10－8×60×0.12×
J＝1.44×10－7
J。
(3)电荷从a点移到c点电场力做的功W＝W1＋W2
又W＝qUac
故Uac＝＝V＝6.6
V。
答案：(1)60
N/C　(2)1.44×10－7
J　(3)6.6
V