2020--2021（新教材）物理鲁科版必修第三册第2章 电势能与电势差练习（含答案）

2020--2021（新教材）鲁科版必修第三册第2章
电势能与电势差练习（含答案）
（新教材）鲁科版必修第三册第二章
电势能与电势差
1、等量的异种点电荷的连线和其中垂线如图所示,现有一个带负电的检验电荷先从图中a点沿直线移到b点,再从b点沿直线移到c点,则检验电荷在此过程中,以下说法错误的是
(　　)
A.所受的静电力方向不变
B.所受的静电力大小一直在变大
C.电势能一直减小
D.其电势能先不变后减小
2、如图所示,a、b两点处分别固定有电量均为Q的带正电的点电荷,c是线段ab的中点,d是ac的中点,c是ab的垂直平分线上的一点,c
e=c
d,将一个正点电荷先后放在d、c、e点,它所受的静电力分别为Fd、Fc、Fe,则下列说法正确的
是(　　)
A.Fd、Fe的方向都是水平向右
B.Fd、Fe的方向相互垂直,Fc=0
C.Fd、Fe的大小相等,Fc的方向竖直向上
D.d点的电势小于e点的电势
3、如图所示,三个同心圆是一个点电荷周围的三个等势面,已知这三个圆的半径成等差数列。A、B、C分别是这三个等势面上的点,且这三点在同一条电场线上。A、C两点的电势依次为φA=10
V和φC=2
V,则B点的电势是
(　　)
A.一定等于6
V
B.一定低于6
V
C.一定高于6
V
D.无法确定
4、电子以初速度v0沿垂直场强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,但仍使电子能够穿过平行板间,则电子穿越平行板所需要的时间
(　　)
A.随电压的增大而减小
B.随电压的增大而增大
C.若加大两板间距离,时间将减小
D.与电压及两板间距离均无关
5、下列电学元器件属于电容器的是
(　　)
6、如图所示的情况中,a、b两点电势相等,电场强度矢量也相等的
是(　　)
A.甲图中带等量异种电荷的平行金属板之间的两点
B.乙图中离点电荷等距的任意两点
C.丙图中两等量同种电荷其连线的中垂线上离垂足等距的任意两点
D.丁图中两等量异种电荷其连线的中垂线上离垂足等距的任意两点
7、如图所示,场强为E的匀强电场中三点,AB=BC=d,则
(　　)
A.UAB=UBC
B.UAB=UBC
C.UAC=UAB
D.UAC=3UBC
8、如图所示,倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面的夹角为θ
,极板间距为d,带负电的微粒质量为m、带电量为q,从极板M的左边缘A处以初速度v0水平射入,沿直线运动并从极板N的右边缘B处射出,则:
(　　)
A.微粒到达B点时动能为m
B.微粒的加速度大小等于gsinθ
C.微粒从A点到B点的过程电势能减少
D.两极板的电势差UMN=
9、下列关于电容的说法正确的是
(　　)
A.电容器简称电容
B.电容器A的电容比B的大,说明A的带电荷量比B多
C.电容在数值上等于两极板间的电压为1
V时电容器所带的电荷量
D.由公式C=知,电容器的电容与电容器两极板间的电压成反比,与电容器所带的电荷量成正比
10、如图所示,虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面,它们的电势分别为φa、φb和φc,一带正电粒子射入电场中,其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知(　　)
A.粒子从K到L的过程中,电场力做正功
B.粒子从L到M的过程中,电场力做负功
C.粒子从K到L的过程中,电势能增加
D.粒子从L到M的过程中,动能减少
11、一带正电的质点,电量q=2.0×10-9
C,在静电场中由a点移到b点,在这过程中,除电场力外,其他力做的功为6.0×10-5
J,质点的动能增加了8.0×10-5
J,则a、b两点间的电势差Uab为
(　　)
A.3.0×104
V
B.1.0×104
V
C.4.0×104
V
D.7.0×104
V
12、如图所示,质子H)和α粒子He)以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子重力不计),则质子和α粒子射出电场时的侧向位移y之比为(　　)
A.1∶1　　　B.1∶2　　　C.2∶1　　　D.1∶4
13、(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)如图所示,a、b、c、d为匀强电场中四个等势面,相邻的两等势面间的电势差相等,且φC=0。一带电量为q=-2.0×10-8
C的点电荷,由A点仅在电场力作用下,沿垂直于等势面的方向,以初动能Ek=
6.0×10-7
J恰能到达D点。
求:(1)B、D两点的电势。
(2)将一带电量q′=+2.0×10-8
C的点电荷由A点移到C点,电场力做的功WAC。
14、(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)如图所示,竖直放置的两金属板之间加电压U1=1
000
V,在其右侧有两个水平正对放置的平行金属极板,板长L=10
cm,相距d=5
cm,两极板间加U2=
100
V的偏转电压。从左极板的小孔处静止释放一带电粒子,该粒子的质量m=8.0×10-30kg,电荷量q=6.4×10-18
C,粒子从小孔S射入偏转电场,并能从右端射出,忽略金属极板边缘对电场的影响,不计粒子的重力。求:
(1)粒子射入偏转电场时的速度大小v;
(2)粒子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量y。
2020--2021（新教材）鲁科版必修第三册第2章
电势能与电势差练习（含答案）
（新教材）鲁科版必修第三册第二章
电势能与电势差
1、等量的异种点电荷的连线和其中垂线如图所示,现有一个带负电的检验电荷先从图中a点沿直线移到b点,再从b点沿直线移到c点,则检验电荷在此过程中,以下说法错误的是
(　　)
A.所受的静电力方向不变
B.所受的静电力大小一直在变大
C.电势能一直减小
D.其电势能先不变后减小
【解析】选C。根据等量异种点电荷场强及电势分布情况可知,ab是一条等势线,根据电场线与等势线垂直,可知ab上电场强度方向不变。从b到c,电场方向与ab连线上相同,则检验电荷所受静电力的方向始终不变,故A说法正确;根据电场线的疏密可知,a、b、c三点的场强大小关系是:Ea<
Eb2、如图所示,a、b两点处分别固定有电量均为Q的带正电的点电荷,c是线段ab的中点,d是ac的中点,c是ab的垂直平分线上的一点,c
e=c
d,将一个正点电荷先后放在d、c、e点,它所受的静电力分别为Fd、Fc、Fe,则下列说法正确的
是(　　)
A.Fd、Fe的方向都是水平向右
B.Fd、Fe的方向相互垂直,Fc=0
C.Fd、Fe的大小相等,Fc的方向竖直向上
D.d点的电势小于e点的电势
【解析】选B。依据同种电荷相斥,a、b处两点电荷对d处的正电荷的静电力水平向右,而a、b处两点电荷对e处的正电荷的合静电力竖直向上,故A错误;由上分析可知,Fd、Fe的方向互相垂直,c点处于两点电荷中点,根据矢量的合成法则,则Fc=0,故B正确;根据等量同种电荷的电场线分布可知,d处的电场强度大于c处,结合静电力的公式F=qE可知Fc小于Fd,而由A分析,可知Fe的方向竖直向上,故C错误;依据沿着电场线方向电势是降低的,因此d点的电势大于e点的电势,故D错误;故选B。
3、如图所示,三个同心圆是一个点电荷周围的三个等势面,已知这三个圆的半径成等差数列。A、B、C分别是这三个等势面上的点,且这三点在同一条电场线上。A、C两点的电势依次为φA=10
V和φC=2
V,则B点的电势是
(　　)
A.一定等于6
V
B.一定低于6
V
C.一定高于6
V
D.无法确定
【解析】选B。由电场线垂直于等势面,可作出电场线,由电场线的疏密可以看出EA>EB>EC,又因为AB=BC,由公式U=Ed可以判断UAB>UBC,所以φB<6
V。则B正确,A、C、D错误。
4、电子以初速度v0沿垂直场强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,但仍使电子能够穿过平行板间,则电子穿越平行板所需要的时间
(　　)
A.随电压的增大而减小
B.随电压的增大而增大
C.若加大两板间距离,时间将减小
D.与电压及两板间距离均无关
【解析】选D。电子在平行板间做类平抛运动,运动的时间等于沿初速度方向做匀速运动的时间,因为水平速度不变,所以电子穿越平行板所需要的时间与电压及两极板间的距离均无关,D正确。
5、下列电学元器件属于电容器的是
(　　)
【解析】选C。A是电池;B是验电器;C是电容器;D是灯泡;故选C。
6、如图所示的情况中,a、b两点电势相等,电场强度矢量也相等的
是(　　)
A.甲图中带等量异种电荷的平行金属板之间的两点
B.乙图中离点电荷等距的任意两点
C.丙图中两等量同种电荷其连线的中垂线上离垂足等距的任意两点
D.丁图中两等量异种电荷其连线的中垂线上离垂足等距的任意两点
【解析】选D。匀强电场的等势面是一系列的平行平面,甲图中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,但这两点的场强相等;乙图中a、b两点在同一个等势面上,电势相等,但这两点的场强矢量大小相等,方向不同;丙图中a、b两点对称于两电荷的连线,所以电势相等,但在中垂线上场强矢量的方向是平行于中垂线的,而且都向外侧,故两点的场强矢量的方向不同;在丁图中,a、b两点的电势相等,场强矢量的方向是平行于两点电荷连线的,而且方向相同,则D项正确,A、B、C错误。
7、如图所示,场强为E的匀强电场中三点,AB=BC=d,则
(　　)
A.UAB=UBC
B.UAB=UBC
C.UAC=UAB
D.UAC=3UBC
【解析】选D。由U=Ed可求出UBC=Edcos
60°=Ed,UAB=Ed=2UBC,UAC=UAB+UBC=UAB=3UBC,故D正确。
8、如图所示,倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面的夹角为θ
,极板间距为d,带负电的微粒质量为m、带电量为q,从极板M的左边缘A处以初速度v0水平射入,沿直线运动并从极板N的右边缘B处射出,则:
(　　)
A.微粒到达B点时动能为m
B.微粒的加速度大小等于gsinθ
C.微粒从A点到B点的过程电势能减少
D.两极板的电势差UMN=
【解析】选D。由题分析可知,微粒做匀减速直线运动,动能减小,故A错误;
由题分析可知,tanθ=得a=gtanθ,故B错误;微粒从A点到B点的过程电场力做负功,电势能增加qEsinθ·=,故C错误;微粒的电势能增加量
ΔE=,又ΔE=qU,得到两极板的电势差UMN=,故D正确。
9、下列关于电容的说法正确的是
(　　)
A.电容器简称电容
B.电容器A的电容比B的大,说明A的带电荷量比B多
C.电容在数值上等于两极板间的电压为1
V时电容器所带的电荷量
D.由公式C=知,电容器的电容与电容器两极板间的电压成反比,与电容器所带的电荷量成正比
【解析】选C。电容器和电容是两个不同的概念,A错;电容器A的电容比B的大,只能说明电容器A容纳电荷的本领比B强,与带电多少无关,B错;电容器的电容大小和它的两极板所带的电荷量、两极板间的电压无关,D错;由公式C=可知,电容在数值上等于两极板间的电压为1
V时电容器所带的电荷量,C正确。
10、如图所示,虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面,它们的电势分别为φa、φb和φc,一带正电粒子射入电场中,其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知(　　)
A.粒子从K到L的过程中,电场力做正功
B.粒子从L到M的过程中,电场力做负功
C.粒子从K到L的过程中,电势能增加
D.粒子从L到M的过程中,动能减少
【解析】选C。由题目条件可知,a、b、c是孤立点电荷激发的电场中的三个等势面,因为运动粒子带正电,且沿K→L→M→N运动,由运动轨迹知K→L段受到的是静电斥力,场源电荷必定为正电荷,即电势高低关系为φa>φb>φc,则φK=φN<φM<φL,所以由K到L过程中电场力做负功,电势能增加,C正确,A错误;由L到M过程中,电场力先做负功再做正功,电势能先增大后减小,动能先减少后增加,B、D错误。
11、一带正电的质点,电量q=2.0×10-9
C,在静电场中由a点移到b点,在这过程中,除电场力外,其他力做的功为6.0×10-5
J,质点的动能增加了8.0×10-5
J,则a、b两点间的电势差Uab为
(　　)
A.3.0×104
V
B.1.0×104
V
C.4.0×104
V
D.7.0×104
V
【解析】选B。设此过程中,电场力对质点的功为Wab,由动能定理可知:
W外+Wab=ΔEk
即Wab=ΔEk-W外=2.0×10-5
J
则a、b两点间的电势差为:Uab==1.0×104
V。
则B正确,A、C、D错误。
12、如图所示,质子H)和α粒子He)以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子重力不计),则质子和α粒子射出电场时的侧向位移y之比为(　　)
A.1∶1　　　B.1∶2　　　C.2∶1　　　D.1∶4
【解析】选B。粒子进入偏转电场后,沿初速度方向做匀速直线运动,沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动,加速度a=,运动时间t=,粒子射出电场时的侧向位移y=at2==,故侧向位移之比==,选项B正确。
13、(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)如图所示,a、b、c、d为匀强电场中四个等势面,相邻的两等势面间的电势差相等,且φC=0。一带电量为q=-2.0×10-8
C的点电荷,由A点仅在电场力作用下,沿垂直于等势面的方向,以初动能Ek=
6.0×10-7
J恰能到达D点。
求:(1)B、D两点的电势。
(2)将一带电量q′=+2.0×10-8
C的点电荷由A点移到C点,电场力做的功WAC。
【解析】(1)由动能定理,有:qUAD=0-Ek
求得:UAD=30
V
由题意知,相邻等势面间的电势差为10
V,因为电场力做负功,可断定电场线由A指向D
据UBC=10
V、UCD=10
V,φC=0
可求得:φB=10
V、φD=-10
V
(2)相邻的等势面间的电势差为10
V,电场线由A指向D,
则:UAC=20
V
WAC=UACq′
代入数据可得:WAC=4.0×10-7
J
答案:(1)10
V　-10
V　(2)4.0×10-7
J
14、(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)如图所示,竖直放置的两金属板之间加电压U1=1
000
V,在其右侧有两个水平正对放置的平行金属极板,板长L=10
cm,相距d=5
cm,两极板间加U2=
100
V的偏转电压。从左极板的小孔处静止释放一带电粒子,该粒子的质量m=8.0×10-30kg,电荷量q=6.4×10-18
C,粒子从小孔S射入偏转电场,并能从右端射出,忽略金属极板边缘对电场的影响,不计粒子的重力。求:
(1)粒子射入偏转电场时的速度大小v;
(2)粒子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量y。
【解析】(1)带电粒子在加速电场中运动时,
由动能定理得:
qU1=mv2
解得v=4×107
m/s;
(2)带电粒子在偏转电场中运动时间为:t=
由牛顿第二定律得
a=
竖直方向上侧移量
y=at2
由以上三式得:y=
代入数据解得:y=5×10-3
m。
答案:(1)4×107
m/s　(2)5×10-3
m