必修 第三册第十章 静电场中的能量综合与测试单元测试巩固练习
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一、单选题(本大题共11小题,共44分)
如图甲所示,直线AB是某孤立点电荷电场中的一条电场线,一个电子仅在电场力作用下沿该电场线从A点运动到B点,其电势能随位置变化的关系如图乙所示设A、B两点的电势分别为、,电子在A、B两点的动能分别为、则关于该孤立点电荷的位置及电势、电子动能大小的说法正确的是
A. 孤立点电荷带负电,位于B点的右侧,,
B. 孤立点电荷带正电,位于A点的左侧,,
C. 孤立点电荷带正电,位于B点的右侧,,
D. 孤立点电荷带负电,位于A点的左侧,,
如图所示,水平放置的平行板电容器上极板带正电,所带电荷量为Q,板间距离为d,上极板与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地在两极板正中间P点有一个静止的带电油滴,现将电容器的上极板竖直向下移动一小段距离下列说法正确的是
A. 油滴带正电 B. 静电计指针张角不变
C. 油滴向上运动 D. P点的电势不变
如图所示,O为两个等量异种电荷连线的中点,P为连线中垂线上的一点,对O、P两点的比较正确的是
,
B. ,
C. 负电荷在P点的电势能大
D. O、P两点所在直线为等势线
某区域的电场线分布如图所示,A,B为同一条电场线上的两点,则下列说法中正确的是
A. 电势 B. 电场强度的大小
C. 将正电荷从A点移到B点电场力做负功
D. 将负电荷放在A、B两点具有的电势能
真空中有一竖直向上的匀强电场,其场强大小为E,电场中的A、B两点固定着两个等量异号点电荷、,A、B两点的连线水平,O为其连线的中点,c、d是两点电荷连线垂直平分线上的两点,,a、b两点在两点电荷的连线上,且与c、d两点的连线恰好形成一个菱形,则下列说法中正确的是
A. a、b两点的电势不同,a点的电势低于b点的电势
B. c、d两点的电场强度大小相同,方向不相同
C. 将质子从a点移到c点的过程中,电场力对质子做负功
D. 电子在O点时的电势能小于其在b点时的电势能
将一原来不带电的金属小球N放在一带电小球M的旁边,它们在周围空间产生电场,其电场线分布如图所示.则下列说法中正确的是
A. 同一带电粒子在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力
B. 一带正电的粒子从A点由静止释放,仅在电场力作用下,一定沿电场线运动到B点
C. 一带负电粒子在A点的电势能小于在B点的电势能
D. 小球N左端带负电、右端带正电,所以它左端的电势一定低于右端的电势
如图所示,在两等量点电荷连线上有D、E、F三点,且、M、L分别为过D、E、F三点的等势面.一不计重力的带负电粒子,从点a射入电场,运动轨迹如图中实线所示,以表示该粒子从a到b电场力做功的数值,以表示该粒子从b到c电场力做功的数值,则下列说法不正确的是
B.
C. 粒子由a到b,动能减少D. a点的电势较b点的电势高
如图所示,在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷、,虚线是以所在点为圆心、为半径的圆,a、b、c、d是圆上的四个点,其中a、c两点在x轴上,b、d两点关于x轴对称。下列判断正确的是
A. a、c两点电势相同
B. b、d两点电势相同
C. b、d两点电场强度相同
D. 将一试探电荷沿圆周由a点移至c点,的电势能增大
如图甲所示,两个点电荷、固定在x轴上,其中位于原点O,a、b是它们连线延长线上的两点。现有一带负电的粒子q以一定的初速度沿x轴从a点开始经b点向远处运动粒子只受电场力作用,设粒子经过a、b两点时的速度分别为、,其速度随坐标2变化的图象如图乙所示,则以下判断正确的是
A. ab连线的中点电势最低 B. a点的电势比b点的电势高
C. 处场强一定为零 D. 带负电且电荷量大于
如图所示,A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个边长为10cm的正六边形的六个顶点,A、B、C三点电势分别为3V、4V、5V,正六边形所在平面与电场线平行,下列说法中错误的是
A. 通过CD和AF的直线应为电场中的两条等势线
B. 匀强电场的电场强度大小为
C. 匀强电场的电场强度方向由C指向A
D. 将一个电子由B点移到D点,电子的电势能将减少
如图所示,斜面长为L、倾角为的固定光滑绝缘斜面处于电场图中未画出中,一电荷量为q、质量为m的带负电小球,以大小为的初速度由斜面底端的A点开始沿斜面向上运动,到达斜面顶端的速度大小仍为。重力加速度大小为g。下列说法错误的是( )
A. 小球在A、B两点的电势能相等
B. 小球由A点运动至B点的过程中,其所受电场力做的功为
C. A、B两点的电势差为
D. 若该电场是由点电荷Q产生的,则Q可能是负电荷
二、填空题(本大题共1小题,共17.0分)
一(2分)三个相同的金属球,原来有两个小球带电量大小相等,相互间的吸引力为F,用第三个不带电的小球,依次接触两个带电球后再移走,则原来两个带电小球之间的相互吸引力变为_______F。
(二)(4分)一个平行板电容器,电容为200pF,充电后两板间电压为100V,则电容器带电_____断开电源后,将两板距离减半,两板间电压为________ V。
(三)(4分)如图所示,在匀强电场中有a、b、c三点,a、b相距,b、c相距将一个带电荷量为的电荷从a点移到b点时,电场力做功为\:J.将此电荷从b点移到c点时电场力做功为__________,a、c间电势差为__________V.
(四)(3分)静电计是测量电势差的仪器。指针偏转角度越大,金属外壳和上方金属小球间的电势差越大,实验装置如图。在本实验中,静电计指针和A板等电势,静电计金属壳和B板等电势,因此指针偏转角越大表示A、B两极板间的电势差越大。现对电容器充电后断开开关。若按图下方的说明来做实验,则甲图中两板间电势差________;乙图中两板间电势差________;丙图中两板间电势差________。(“变大”、“变小”或“不变”)
(五)(4分)如图所示,一个验电器用金属网罩罩住,当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时,验电器的箔片________填“张开”或“不张开”,我们把这种现象称之为________。此时,金属网罩的感应电荷在网罩内部空间会激发一个电场,它的场强大小为________,方向为________。
三、计算题(本大题共4小题,共39.0分)
(9分)将带电量为的负电荷从电场中的A点移到B点,克服电场力做了的功,再从B移到C,电场力做了的功,则:
如果规定B点的电势能为零,则该电荷在A点的电势能分别为多少?
如果规定B点的电势为零,则C点的电势为多少?
求A、C两点间的电势差。
(10分)如图所示,一质量为m,电荷量为e的质子从静止开始经加速电压U加速后,紧挨A板水平进入竖直方向的偏转电场中,已知A、B板的长度及板间距离都是L,A板电势比B板电势高2U,紧挨A、B的右侧有平面直角坐标系,坐标原点与A板右端重合,第四象限有竖直向上的匀强电场,电场强度为E。
质子从加速电场射出时的速度是多大?
质子射出偏转电场时的偏转角是多大?
质子进入第四象限后经过多长的时间t速度方向变为水平?
(10分)如图所示,匀强电场的电场强度大小,方向水平向右,沿电场线方向有A、B两点,A、B两点间的距离。将电荷量的正点电荷从A点移至B点。求:
电荷所受电场力F的大小及方向;
电荷从A点移至B点的过程中,电场力所做的功及AB两点的电势差;
已知B点的电势,那么A点的电势是多少伏特?在A点放一个电荷量为的负点电荷,那么A点电势是多少?此电荷的电势能是多少?
(10分)如图所示,在平面直角坐标系xOy中,第I象限存在沿y轴负方向的水平匀强电场,在y轴负半轴上的某处固定着一点电荷设匀强电场与点电荷电场以x轴为界互不影响,一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成角射入第IV象限,此后在点电荷作用下做匀速圆周运动,最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出,不计粒子重力,静电力常量为k,求:
、N两点间的电势差;
固定x轴下侧平面内的点电荷电量Q.
答案和解析
1.【答案】A
【解答】电势能,由于电子为负电荷,,根据可判断,电场线从高电势指向低电势,所以电场线从A到B,电子从A到B沿电场线移动,电场力做负功,动能减小,所以。由于电荷量不变,所以电势随x变化的趋势与随x变化趋势相同,而的斜率即,由图像可判断斜率逐渐增大,即从A到B电场线逐渐变密集,孤立点电荷在B点右侧且为负电荷。故A正确,BCD错误。故选A。
2.【答案】D
【解答】A.根据受力平衡可知,油滴所受电场力方向向上,与电场强度方向相反,故油滴带负电,故A错误;
B.根据、联立得出:,故若仅将电容器的上极板竖直向下移动一小段距离,则电势差变小,静电计指针张角减小,故B错误;
C.根据,,,联立得出,根据可知,电场力大小和板间距离无关,故若仅将电容器的上极板竖直向下移动一小段距离,则油滴将不动,故C错误;
D.下极板接地,电势为零,板间场强,与板间距离无关,所以场强不变,P点与下极板间距离不变,根据知P点的电势不变,故D正确。故选D。
3.【答案】D
4.【答案】A
【解答】A.沿电场线电势降低,电势,故A正确;
B.电场线密集的地方,电场强度大,电场强度的大小 ,故B错误;
C.将正电荷从A点移到B点电场力做正功,故C错误;
D.因电势,将负电荷放在A、B两点具有的电势能,故D错误。
故选A。
5.【答案】D
6.【答案】C
【解答】A.电场线的疏密表示场强的大小,由图象知B点的电场强度小于A点的电场强度,则同一个带电粒子在A点所受到的电场力大于在B点所受的电场力,故A错误;
B.一带正电的粒子从A点由静止释放,仅在电场力作用下,不可能沿电场线方向运动到B点,故B错误;
C.顺着电场线方向电势逐渐降低,若是负电荷,则A点电势能小于B点的电势能,故C正确;
D.小球N是个等势体,根据顺着电场线方向电势逐渐降低,可知小球左端的电势高于右端的电势,故D错误。故选C。
7.【答案】B
【解析】
【解答】根据等势面分布情况和对称性可知,该电场是由等量异种点电荷形成的,
根据等量异种点电荷电场线的分布情况可知,DE段场强大于EF段场强,由公式定性分析得知,DE间电势差的绝对值大于EF间电势差的绝对值,由电场力做功公式得,故A正确,B错误.
由图看出,电荷的轨迹向左弯曲,则知其所受的电场力大致向左,所以等量异种点电荷中正电荷在左侧,负电荷在右侧,a点的电势高于b点的电势,粒子由a到b过程中,电势能增大,动能减小,故CD正确。故选B。
8.【答案】B
【解答】A.c点在两个电荷连线的中点上,也是在两个电荷连线的中垂线上,所以它的电势和无穷远处的电势相等,而正电荷周围的电场的电势都比它高,即c点的电势在四个点中是最低的,a点的电势大于c点的电势,故A错误;
B.该电场中的电势关于x轴对称,所以bd两点的电势相等,故B正确;
C.该电场中的电场强度关于X轴对称,所以bd两点场强大小相等,方向是对称的,不相同的,故C错误;
D.c点的电势低于a点的电势,试探电荷沿圆周由a点移至c点,电场力做正功,的电势能减小,故D错误。故选B。
9.【答案】C
【解答】观察速度位移图像,在2L到3L做加速运动,3L到4L做减速运动,3L处加速度为0,处的场强一定为零,即:,,则;根据从a点开始经b点向远处运动先加速后减速知,带正电,带负电,故CD正确;
点的动能比b点的动能小,a点的电势能比b点的电势能大,且运动电荷为负电荷,所以a点的电势比b点的电势低,由于带正电,带负电,且,a处的电势能低于3L处的,故ABD错误。故选C。
10.【答案】B
【解答】、A两点的电势差为2V,且C、A两点的电势分别为5V,3V,由可知CA连线中点的电势为4V,因此EB连线是电势为4V的等势线,与此平行的DC、FA是电势为5V、3V的等势线,电场强度方向垂直等势线并由高电势点指向低电势点,即由C指向A,故AC正确;
B.电场强度为:,故B错误;
D.将一个电子由B点移到D点,电场力做的功为,电势能减少,故D正确。故选B。
11.【答案】A
【解答】A.小球从A运动到B的过程中,动能变化量为零,则重力势能增加,电势能减小,小球在B点的电势能一定小于小球在A点的电势能,故A错误;
B.因动能变化量为零,故电场力做的功与克服重力做的功相等,为:,故B正确;
C.根据可得:,故C正确;
D.由A到B的过程中,重力做负功,由于小球到达到B点的速度仍然等于,所以电场力一定做正功,因为小球带负电,则,如果点电荷Q带负电,且距离A点较近,带负电的小球从A到B过程重力做负功,电场力做正功,正功与负功相等是有可能的,故D正确。故选A。
12.【答案】一
二 50
三 450
四变大 变小 变小
五不张开 静电屏蔽 E 水平向左
13.【答案】解:规定B点的电势能为零,从A点到B点,负电荷的电势能增加,可知A点的电势能为;
从B移到C,电场力做了的功
,
从A经B到C的过程中,电场力做的功是
而
代入数据可知间的电势差为。
14.【答案】解:质子在加速电场中被加速,根据动能定理,则有:;
解得:;
质子垂直进入电场后,做类平抛运动,将运动分解成水平与竖直方向,水平方向做匀速直线运动,则有:;
竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,则有:;
由牛顿第二定律,则有:;
联立上两式,解得:;
且竖直方向的速度为;因此质子射出偏转电场时的偏转角,即;解得:;
进入第四象限,在竖直方向上做匀减速直线运动,有:
根据牛顿第二定律有:
解得:。
15.【答案】解:电荷所受电场力F的大小为:
正电荷的受力方向与场强方向相同,故力的方向向右;
电荷从A点移至B点的过程中,电场力所做的功为:
AB两点间的电势差是:;
根据电势差的定义式,可得
电势反映电场本身的能的性质,与有无试探电荷无关,则A电势不变,,
根据可得:
16.【答案】解:
设粒子过N点时的速度为v,有 ,解得,粒子从M点运动到N点的过程,由动能定理有,联立解得:;
设带电粒在第四象限内的运动半径为r,由几何关系得,由牛顿第二定律有: ,联立解得:。
高中第十章 静电场中的能量综合与测试单元测试课后练习题: 这是一份高中第十章 静电场中的能量综合与测试单元测试课后练习题,共15页。试卷主要包含了单选题,多选题,实验题,计算题等内容,欢迎下载使用。
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