人教版 (2019)必修 第三册第十章 静电场中的能量1 电势能和电势课后作业题

这是一份人教版 (2019)必修 第三册第十章 静电场中的能量1 电势能和电势课后作业题，共19页。试卷主要包含了1电势能和电势同步训练3，0×10﹣8J，0×10﹣8s等内容，欢迎下载使用。
2020-2021学年度人教版（2019）必修第三册10.1电势能和电势同步训练3（含解析）  1．下列关于场强和电势的叙述正确的是（　　）A．在匀强电场中，场强处处相同，电势也处处相等B．在正点电荷形成的电场中，离点电荷越远，电势越高，场强越小C．等量异种点电荷形成的电场中，两电荷连线中点的电势为零，场强不为零D．在任何电场中，场强越大的地方，电势也越高2．如图所示，在同一水平面内有、、、四点，点有一固定的点电荷，和是水平面内以圆心的同心圆，、在圆上，由此可判断（　　）A．在、、、四点中，点的电场最弱B．点电势不一定高于点电势C．点和点电场强度相同D．正电荷从点移到点电场力做正功3．如图所示，在匀强电场中有一平行四边形ABCD，已知A、B、C三点的电势分别为φA＝12V、φB＝8V、φC＝-2V，则D点的电势为（　　）A．2V B．-6V C．6V D．-2V4．如图所示，正方体A、B、C、D四个顶点上各固定一个电荷量为+Q的点电荷，正方体E、F、G、H四个顶点上各固定一个电荷量为-Q的点电荷，P点为上表面ABCD中点（对角线交点），Q为下表面EFGH中点，M为面AEHD中点，N为面BFCC中点，则下列说法不正确的是（　　）A．P、Q两点场强相等 B．P、Q两点电势相等C．M、N两点场强相等 D．M、N两点电势相等5．如图所示，两个等量正点电荷分别固定在正方体的两个顶点上，、、为正方体的顶点，为连线的中点，下列说法中正确的是（　　）A．点处的场强为零B．、二点的场强大小相同C．点电势高于点的电势D．点电势高于点电势6．空间存在如图所示的静电场，a、b、c、d为电场中的四个点，则（　　）A．a点的场强比b点的小B．d点的电势比a点的低C．将电子从a点移动到b点，电场力做正功D．质子在d点的电势能比在c点的小7．图中虚线是某电场的一组等势面两个带电粒子从P点沿等势面的切线方向射入电场，粒子仅受电场力作用，运动轨迹如实线所示，a、b是实线与虚线的交点，下列说法正确的是（　　）A．两粒子的电性相同 B．a点的场强大于b点的场强C．b点的电势高于a点的电势 D．与P点相比两个粒子的电势能均减小8．在静电场中，将一电荷只在电场力作用下，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aC．b点的电势一定比a点高D．该电荷的动能一定减小9．如图所示，虚线a、b、c是电场中的一簇等势线（相邻等势线之间的电势差相等），实线为一粒子（重力不计）仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知（　　）A．a、b、c三条等势线中，a的电势最高B．该粒子在P点具有的电势能比在Q点具有电势能小C．该粒子在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大D．该粒子一定是从P点向Q点运动10．如图所示，实线MN是某匀强电场中的一条电场线。一带负电粒子射入电场后，仅在电场力作用下沿虚线ABC运动。下列说法中正确的是（  ）A．粒子在A点的加速度比在C点的加速度大B．粒子在A点的电势能比在C点的电势能大C．M、N两点的电势：φM>φND．电场线的方向水平向左11．反射式速调管是常用微波器之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似。已知静电场的方向平行于x轴，其电势随x的分布如图所示。一质量m＝2.0×10﹣20kg、电荷量q＝2.0×10﹣9C的带负电的粒子从（﹣1，0）点由静止开始，仅在电场力作用下在x轴上往返运动。则（　　）A．x轴左侧电场强度E1和右侧电场强度E2的大小之比＝B．粒子在0~0.5cm区间运动过程中的电势能减小C．该粒子运动过程中电势能变化量的最大值为5.0×10﹣8JD．该粒子运动的周期T＝3.0×10﹣8s12．如图所示，一带正电的粒子以某一初速度进入某点电荷产生的电场中，沿图中弯曲的虚线先后经过电场中的、两点，其中点的场强大小为，方向与连线成角；点的场强大小为，方向与连线成角。若粒子只受电场力的作用，下列说法正确的是（　　）A．粒子在点速度大于在点速度B．电场中点电势低于点电势C．粒子在点的加速度等于在点加速度的倍D．点与点连线中点的场强大小为13．如图所示，点A、B、C在半径为r的同一圆周上，三点等分圆周，A点放置正点电荷，所带电荷量为＋，B、C点放置负点电荷，所带电荷量为-，静电力常量为k，则三个点电荷在圆心O处产生的电场强度大小为（　　）A． B． C． D．14．如图所示为点电荷a、b所形成的电场线分布，以下说法正确的是（　　）A．A点电势等于B点电势 B．a、b为同种电荷C．A点场强大于B点场强 D．A点电势高于B点电势15．如图甲为电场中的一条电场线，沿电场线建立坐标轴。若坐标轴上O~x2间各点的电势φ分布如图乙所示，则（　　）A．在O~x2间，电场强度先减小后增大B．在O~x2间，电场强度方向没有发生变化C．若一负电荷从O点运动到x2点，电势能逐渐减小D．从O点静止释放一仅受电场力作用的正电荷，则该电荷在O~x2间一直做匀加速运动 16．静电场方向平行于x轴，其电势φ随x的分布可简化为如图所示的曲折线。一质量为m、带电量为+q的粒子（不计重力），以初速度v0从O点进入电场，沿x轴正方向运动。下列叙述正确的是（　　）
 A．粒子从O运动到x1的过程中速度逐渐增大B．粒子从x1运动到x3的过程中，电势能先减小后增大C．粒子运动到x4处时的动能为D．假如粒子改为在x1处由静止释放，则粒子运动到x3时速度最大17．某电场中的一条电场线与x轴重合，一负点电荷仅在电场力作用下以某一初速度沿x轴正方向做直线运动。已知点电荷的电荷量为-2×10-8C，点电荷的动能E，与坐标x的关系如图中曲线所示，斜线为该曲线过点（0.3，3）的切线。下列判定正确的是（　　）A．该电场的电势沿x轴正方向降低B．该电场为匀强电场C．x=0.3m处的场强大小为500 N/CD．x=0.3m与x=0.5m间的电势差是100V18．一电场的电场线分布如图所示，电场中有A、B、C三点，且AB=BC，则下列关系中正确的是（　　）A．电场强度大小关系为EA=EC>EBB．电势φA=φC<φBC．将一带负电粒子由A经B移至C点过程中，电场力先做负功再做正功D．将一带正电粒子由A经B移至C点过程中，电势能先增大再减小19．把正点电荷由a点沿电场线移到b点的过程中，关于电场力对电荷所做的功及电荷电势能的变化，下列说法中正确的是（　　）A．电场力做正功，电势能增加 B．电场力做正功，电势能减少C．电场力做负功，电势能增加 D．电场力做负功，电势能减少20．如图所示，实线表示电场线，虚线ABC表示一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，其中过B点的切线与该处的电场线垂直。下列说法正确的是（　　）A．粒子带负电B．粒子在B点的加速度小于它在C点的加速度C．粒子在B点时电场力做功的功率为零D．粒子从A点运动到C点的过程中动能先减小后增加21．在x轴上x = 0和x = 1 m处，固定两点电荷q1和q2，两电荷之间各点对应的电势高低如图中曲线所示，在x = 0.6 m处电势最低，则（　　）A．两个电荷为异种电荷B．x = 0.5 m处的位置电场强度为0C．两个电荷的电荷量大小关系为q1：q2 = 9：4D．在q1与q2所在的连线上电场强度为0的点只有1个22．菱形ABCD边长为a，由两个等边三角形构成，在A、C点固定放置正点电荷，电量均为Q，如图所示，则有（  ）A．要使B点电场强度为0，需要在D点另放置负电荷，电量为3QB．D处释放电量为Q的负电荷在垂直菱形平面可绕AC连线中点做匀速圆周运动，需要供给的初动能为C．若B、D处再固定放置等量异号负点电荷，则对角线交点处电势为0D．若A处电荷更换为电量为2Q的负电荷，则AC延长线上存在一点场强为0，且该点电势在延长线上是最低的  23．如图所示，在点电荷Q形成的电场中有A、B、C三点，若Q为负电荷，则______点电势最低，将正电荷放在______点时电势能最大，将负电荷放在______点时电势能最大。
参考答案1．C【详解】A. 在匀强电场中，沿着电场线的方向电势逐点降低，A错误；B. 在正点电荷形成的电场中，离点电荷越远，电势越低，场强越小，B错误；C. 等量异种点电荷形成的电场中，两电荷连线中点的电势为零，场强不为零，C正确；D. 在任何电场中，场强越大的地方，电势不一定高，因为电势与场强无关，D错误。故选C。2．B【详解】A．根据点电荷电场强度公式可知在、、、四点中，点离场源电荷最近，则电场最强，选项A错误；B．题中没有说明点电荷带何种电荷，若带正电荷，点电势一定高于点电势，若带负电荷，点电势一定低于点电势，选项B正确；C．点和点的电场强度的方向不同，选项C错误；D．、两点电势相等，因此电荷从点移到点电场力不做功，选项D错误。故选B。3．A【详解】根据匀强电场的特点可知解得故选A。4．B【详解】A．4个正电荷在P点的合场强为零，则P点的合场强为4个负电荷在该点场强的矢量和，同理4个负电荷在Q点的合场强为零，则Q点的合场强为4个正电荷在该点场强的矢量和，根据对称性可知，P、Q两点场强相等，故A正确；B．因为P点比Q点据正电荷更近，据负电荷更远，故P点电势高于Q点 ，故B错误；C．根据对称性可知，M、N两点场强相等，故C正确；D．将所有电荷看成是4对等量异种电荷，则M、N两点均在等量异种电荷中垂线上，则电势相等，故D正确。本题选择错误的，故选B。5．D【详解】A．点位于两个正点电荷的中垂线上（且不在两个正点电荷连线的中点处），因此点处场强不为，A选项错误；B．点处的场强点处的场强 其中L为正方体的边长，因此，两点场强大小不相同，B选项错误；C．一个正的试探电荷从点运动到点，电场力做正功，因此点电势小于点电势，C选项错误；D．一个正的试探电荷从点运动到点，电场力做正功，因此点电势高于点电势，D选项正确。故选D。6．C【详解】A．a点的电场线比b点密，a点的场强比b点大，A错误；B. 沿着电场线电势降低，d点的电势比a点高，B错误；C. 将电子从a点移动到b点，远离负点电荷，电场力是斥力，做正功，C正确；D. 质子从d点运动到c点，引力做正功，电势能减小，质子在d点的电势能比在c点的大，D错误。故选C。7．D【详解】A．根据轨迹的弯曲方向可知，a粒子受到中心电荷的斥力，而b粒子受到中心电荷的斥力，说明a与中心电荷电性相同，b与中心电荷的电性相反，则两粒子的电性相反。故A错误；B．由等势面的分布可知，该电场是点电荷产生的，由场强公式可知，a点的场强小于b点的场强。故B错误；C．由于中心电荷的电性无法判断，电场线方向无法判定，则不能比较a、b的电势高低。故C错误；D．电场力对两粒子均做正功，则两个粒子的电势能均减小，故D正确。故选D。8．D【详解】A．电荷从a点移到b点，电场力做负功，由于电场力正负与场强的大小没有直接关系，故无法判断a、b两点电场强度大小，若是匀强电场，a、b两点电场强度可能相等，故A错误；B．通过电场力做功无法判断电场线方向，电荷运动时可能与电场有一定夹角，故电场线不一定沿ab连线，故B错误；C．移动电荷从a点到b点，电场力做负功，电势能一定增大，由于不知道电性，则无法确定电势的高低，故C错误；D．移动电荷从a点到b点，电场力做负功，电势能一定增大，由能量守恒可知，动能一定减小，故D正确。故选D。9．B【详解】A．电荷所受电场力指向轨迹内侧，则大致指向左上方，由于粒子的电性未知，则电场强度的方向无法确定，则等势面的高低也无法确定，选项A错误； BC．粒子从P到Q，电场力方向与速度方向夹角大于90°，则电场力做负功，电势能增加，即粒子在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能小，故选项B正确，C错误；D．由题中条件不能确定粒子是从P点向Q点运动，还是从Q点向P点运动，选项D错误。故选B。10．C【详解】A．由于电场为匀强电场，可得到粒子在A点的加速度与C点的加速度大小相等，故A错误；BCD．由题图可知，粒子在B点所受电场力方向向左，又因为粒子带负电，故电场线方向向右，因为沿电场线方向电势降低，则φN<φM，故带负电粒子从A点到C点电场力做负功，电势能增加，所以粒子在A点的电势能比在C点的电势能小，故C正确，BD错误。故选C。11．D【详解】A．根据图示图像，由可知，左侧电场强度为右侧电场强度为所以x轴左侧电场强度E1和右侧电场强度E2的大小之比＝A错误；B．沿电场线方向电势逐渐降低，由图示图像可知，在轴右侧电场沿轴正方向，在轴右侧带负电的电荷所受电场力向左，粒子在0~0.5cm区间运动过程中，电场力做负功，电势能增大。B错误；C.该粒子运动过程中电势能变化量的最大值为C错误；D．设粒子在原点左右两侧运动的时间分别为、，在原点时的速度为，由运动学公式有同理可知由能量守恒定律得周期带入数据解得D正确。故选D。12．D【详解】将Ea，Eb延长相交，交点c即为点电荷Q的位置，如图所示AB．由上图可知，电场强度的方向指向场源电荷，故场源电荷为负电荷，正电荷在a点的距离场源电荷的距离比在b点距离场源电荷的距离远，故从a到b的过程中，电场力做正功，则正电荷的电势能减小，电势降低，故a点的电势大于b点的电势，由于正电荷在电场中只有电场力做功，电场力做正功，由动能定理可知，动能增加，故b点的速度大于a点的速度，AB错误；C．假设场源电荷的电荷量为Q，由于三角形abc是直角三角形，并且∠bac=30°，则由则由点电荷形成电场的场强公式得由于正电荷在电场中只收到电场力，由牛顿第二定律得则可得粒子在a，b两点得加速度之比为1：3，C错误；D．根据几何关系可得，点与点连线中点距离场源距离和点距离场源的距离相等，根据点电荷场强公式，则点与点连线中点的场强大小和点处的场强大小相同，D正确。故选D。13．A【详解】在A点的电荷在O点产生的场强方向沿AO方向；在BC点的电荷在O点产生的场强均为因EB和EC互成1200角，则合场强为则O点的场强为故选A。14．D【详解】ABD．电场线从正电荷或无穷远出发，终止于无穷远或者负电荷，所以a应为正电荷，b为负电荷，沿电场线方向电势降低，则点的电势高于B点电势。AB错误，D正确；C．电场线越密集，场强越大，A点场强小于B点场强。C错误。故选D。15．B【详解】A．φ-x图线的斜率表示电场强度，从图上可以看出斜率先变大后变小，所以电场强度先变大后变小，故A错误；B．在O-x2间可以看出，电势逐渐降低，电场强度的方向从高电势指向低电势，所以场强方向一直沿x轴正方向，故B正确；
C．对负电荷来说，电势越低，电势能越大，所以从O点运动到x2点，负电荷的电势能逐渐增大，故C错误；
D．由在O-x2之间图线的斜率不是定值可知，电场是非匀强电场，所以电荷受电场力是变力，电荷要做变加速运动，故D错误。
故选B。16．CD【详解】A．粒子从O运动到x1的过程中，电势不变，电场力不做功，粒子的速度不变，故A错误。B．粒子从x1运动到x3的过程中，电势不断降低，根据正电荷在电势高处电势能大，可知，粒子的电势能不断减小，故B错误。C．粒子从O运动到x4的过程中，根据动能定理得：可得，粒子运动到x4处时的动能为，故C正确；D．假如粒子改为在x1处由静止释放，粒子从x1运动到x3的过程中，电势能减小，动能增大。从x3运动到x4的过程中，电势能增大，动能减小，所以粒子运动到x3时速度最大，故D正确。故选CD。17．AC【详解】A．点电荷沿x轴正方向运动的过程中，动能减少，由动能定理知电场力对其做负功，则电场方向沿轴的正方向，电势沿x轴正方向降低。故A正确B．由于点电荷仅受电场力，由动能定理得知，图象的斜率为电场力，由图可知，斜率减小，电场力减小，根据，可知电场强度变小。故B错误；C．由图可知x=0.3m处的场强大小为故C正确；D．设x=0.3m处动能为，x=0.5m处动能为，由图可知，，由动能定理得解得故D错误。选AC。18．BD【详解】A．由图可知，电场线越密，电场越大，B点的场强最大，故A错误；
B．等势线与电场线相互垂直，则可知，B点的电势要高于AC点的电势，AC两点电势相等；故B正确；
C．将负电荷由A经B到C的过程中，电势先增大后减小，则电势能先减小后增大，故电场力先做正功，再做负功；故C错误；D．将一带正电粒子由A经B移至C点过程中，电势先增大后减小，则电势能先增大后减小，故D正确。故选BD。19．BC【详解】电场力做功等于电势能的变化量，顺着电场线电场力做正功，电势能减小，逆着电场线电场力做负功，电势能增加。故选BC。20．ACD【详解】A．带电粒子的轨迹向左下弯曲，则带电粒子所受的电场力沿电场线切线向下，则知带电粒子带负电，故A正确；B．电场线的疏密表示场强大小，由图知粒子在B点的场强大于C点的场强，在B点的加速度大于C点的加速度，故B错误;C．由题，粒子过B点的切线与该处的电场线垂直，则粒子受到的电场力方向与粒子在B点速度的方向垂直，所以此刻粒子受到的电场力做功的功率为零，故C正确；D．从A到B，电场力做负功，电势能增加，动能减少，从B到C，电场力做正功，电势能减少，动能增加，故D正确。故选ACD。21．CD【详解】A．由图可知电势都大于零，且在x=0.6 m处电势最低，故一定都是正电荷，A错；B．因图像的切线斜率表示电场强度，故x=0.5 m处的位置切线斜率不为零，故电场强度不为零，B错；C．在x=0.6 m处的电场强度为零，则有解得q1：q2=9：4C正确；D．在q1与q2所在的连线上，切线斜率为0的点只有1个，D正确。故选CD。22．BD【详解】A．由题知点电荷A、C在B点产生的场强方向如下图所示点电荷A、C在B点产生的场强大小为EA = EC = k，E1=k由于要使B点电场强度为0，则因让D产生的场强与E1等大反向，则k=k解得n = 3，A错误；B．D处释放电量为Q的负电荷在垂直菱形平面可绕AC连线中点做匀速圆周运动，则有E1= m，E1=k解得v =，Ek =B正确；C．已知点电荷在某点的电势大小为（取无穷远处电势为零）φ = k由于A、C到对角线交点处的距离，小于B、D到对角线交点处的距离，则根据电势的叠加原理可知，对角线交点处的电势为正，C错误；D．场强为0的点是电场方向处，该点电势是延长线上最低的，D正确。故选BD。23．A    C    A    【详解】[1]由题，Q为负电荷，电场线从无穷远指向负电荷，根据沿电场线方向电势降低可知，A点电势最低，C点电势最高；[2]根据正电荷在电势高处电势能大，则将正电荷放在C点电势能最大；[3]根据负电荷在电势低处电势能大，则A点电势能大。