新人教版高中物理必修三第十章《静电场中的能量》检测题(答案解析)

一、选择题
1．如图所示为某一点电荷产生的电场中的7条电场线，电场线的分布关于y 轴对称，O 是坐标原点，M 、N 、P 、Q 是以O 为圆心的，一个圆周上的4个点，其中M 、N 两点在y 轴上，Q 点在x 轴上，P 点在第5条电场线上，则下列说法正确的是（ ）
A ．M 点的电势和P 点的电势相等
B ．将一正点电荷由M 点移到P 点，电势能减小
C ．将一负点电荷由N 点分别移到Q 点和P 点，电场力做功NQ NP W W
D ．Q 点的电场强度小于M 点的电场强度
2．如图所示，A 、B 为两个带等量异号电荷的金属球，将两根不带电的金属棒C 、D 放在两球之间，则下列叙述正确的是（ ）
A ．若将
B 球接地，B 所带的负电荷还将保留一部分
B ．若将B 球接地，B 所带的负电荷全部流入大地
C ．由于C 、
D 不带电，所以C 棒的电势一定等于D 棒的电势
D ．若用导线将C 棒的x 端与D 棒的y 端连接起来的瞬间，将有电子流从x 流向y 3．如图所示，真空中固定两个等量异号点电荷＋Q 、－Q ，图中O 是两电荷连线中点，a 、b 两点与＋Q 的距离相等，c 、d 是两电荷连线垂直平分线上的两点，bcd 构成一等腰三角形，a 、e 两点关于O 点对称。

则下列说法正确的是（ ）
A ．a 、b 两点的电势相同
B ．a 、e 两点的电场强度相同
C ．将电子由c 沿cd 边移到d 的过程中电场力做正功
D．质子在b点的电势能比在O点的电势能小
4．如图所示的实验装置中，极板A接地，平行板电容器的极板R与一个灵敏的静电计相接，将A极板向左移动，增大电容器两极板间的距离时，电容器所带的电量Q可认为不变，则电容器的电容C、静电计指针的偏角为θ，电容器两极板间的场强E的变化情况是（）
A．C不变，θ不变，E变小B．C变小，θ不变，E不变
C．C变小，θ变大，E不变D．C变小，θ变大，E变小
5．如图所示，某带电导体的表面有a、b两点，其中a点的电场强度E1=200 V/m，b点的电场强度E2=400 V/m，导体外有一点c，c点与a点之间的距离为2 cm，c点与b点之间的距离为4 cm。

现将某检验电荷+q由a点移至c点，电场力做功为2×10-6 J。

下列判断正确的是（）
A．若将检验电荷+q由b点移至c点，则其电势能增加2×10-6 J
B．若将检验电荷-q由b点移至c点，则其电势能增加2×10-6 J
C．若将检验电荷+q分别放在a、b两点，其所受电场力大小相等
D．若将检验电荷-q分别放在a、b两点，其所具有的电势能之比为1:2
6．如图所示，在处于O点的点电荷+Q形成的电场中，试探电荷q由A点移到B点，电场力做功为W1；以OA为半径画弧交于OB于C，q由A点移到C点电场力做功为W2；q由C点移到B点电场力做功为W3。

则三者的做功关系以及q由A点移到C点电场力做功为W2的大小（）
A．W1=W2=W3，W2=0
B．W1>W2=W3，W2>0
C．W1=W3>W2，W2=0
D．W1=W2<W3，W2=0
7．如图所示，M、N是竖直放置的两平行金属板，分别带等量异种电荷，两板间产生个水平向右的匀强电场，场强为E，一质量为m、电荷量为+q的微粒，以初速度v0竖直向上从两极正中间的A点射入匀强电场中，微粒垂直打到N板上的C点。

已知AB=BC，已知重力加速度为g，不计空气阻力，则（）
A．微粒在电场中做非匀变速曲线运动
B．微粒打到C点时的速率与射入电场时的速率相等
C．M N板间的电势差为
2
0 2mv q
D．M N板间的电势差为
2
0 8 Ev
8．如右图所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边沿垂直电场方向射入匀强电场，且
恰好从正极板边沿飞出，现在使电子入射速度变为原来的1
2
，而电子仍从负极板边沿垂直
电场方向射入，且仍从正极板边沿飞出，则两极板的间距应变为原来的（）
A．4倍B．2倍C．1
2
倍D．
1
4
倍
9．在静电场中，将一电子由a点移到b点，电场力做功5eV，则下列结论错误的是（）
A．电场强度的方向可能是由b到a
B．a、b两点间的电压是5V
C．电子的电势能减少了5eV
D．a点的电势为-5V
10．如图，是研究平行板电容器电容有关因素的实验装置，下列说法正确的是（）
A ．实验前，用跟毛皮摩擦过的橡胶棒与电容器a 板接触一下，就能使电容器带电
B ．实验中，保持电容器电荷量及板间距离不变，将a 板上移，静电计指针张角增大
C ．实验中，只要静电计指针张角减小，就说明电容器的电容量是增大的
D ．实验中，仅在两板间插入有机玻璃板，静电计指针张角增大
11．让质子1
1H 和氘核21H 的混合物沿着与电场垂直的方向进入匀强电场，要使它们最后偏转角相同，这些粒子进入电场时必须具有相同的（ ）
A ．初速度
B ．动能
C ．比荷（电荷量与质量的比值）
D ．质量
12．如图，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O 点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度v 1从M 点沿斜面上滑，到达N 点时速度为零，然后下滑回到M 点，此时速度为v 2。

若小物体电荷量保持不变，OM ＝ON ，则（ ）
A ．从M 到N 的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功
B ．从N 到M 的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先减小后增大
C ．小物体上升的最大高度为2212()4v v g
+ D ．小物体上升的最大高度为124v v g
+ 13．两电荷量分别为q 1和q 2的点电荷固定在x 轴上的O 、M 两点，两电荷连线上各点电势φ随x 变化的关系如图所示，其中C 为ND 段电势最低的点，则下列说法正确的是（ ）
A ．q 1、q 2为等量异种电荷
B ．N 、
C 两点间场强方向沿x 轴负方向
C ．N 、
D 两点间的电场强度大小沿x 轴正方向先减小后增大
D ．将一正点电荷从N 点移到D 点，电势能先增大后减小
14．在匀强电场中平行电场方向建立一直角坐标系，如图所示。

从坐标原点沿+y 轴前进
0.3m 到A 点，电势升高了12V ，从坐标原点沿+x 轴前进0.2m 到B 点，电势降低了6V ，则下列说法正确的是（ ）
A ．场强大小为50V/m
B ．场强大小为502V/m
C ．场强方向由A→B
D ．场强方向由B→A 15．如图，电荷量为q （q >0）的点电荷固定在P 点，M 、N 是电场中的两点，且P M>PN 、
P M ⊥PN ，下列说法正确的是（ ）
A ．沿MN 直线从M 点到N 点，电场强度的大小逐渐减小
B ．沿MN 直线从M 点到N 点，电势逐渐升高
C ．将正电荷从M 点移动到N 点，静电力先做负功后做正功
D ．正电荷在M 点的电势能比其在N 点的电势能大
二、填空题
16．某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，粒子由M 运动到N 对这个运动，我们可以作如下分析：
运动轨迹−−→①粒子带正电−−→②粒子电势能减小→③
粒子动能增大，其中，①的理由是曲线运动合外力指向轨迹内侧，与场强方向相同。

请写出②的理由：______；
请写出③的理由：______。

17．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_____________。

18．匀强电场中的三点A 、B 、C 是一个三角形的三个顶点，AB 的长度为1 m ，D 为AB 的中点，如图。

已知电场线的方向平行于ΔABC 所在平面，A 、B 、C 三点的电势分别为14 V 、6 V 和2 V 。

设场强大小为E ，一电量为1×10－6 C 的正电荷从D 点移到C 点电场力所做的功为 _______J 。

19．有两个平行板电容器，它们的电容之比为5∶4，它们的带电荷量之比为5∶1，两极板间距离之比为4∶3，则两极板间电压之比为______和电场强度之比为______。

20．如图是研究影响平行板电容器电容的因素的实验，设两极板正对面积为S ，极板间的距离为d ，静电计指针偏角为θ，实验中，极板所带电荷量不变，则：
①若保持S 不变，增大d ，则θ________（填“变大”、“变小”、“不变”）
②若保持d 不变，减小S ，则θ________（填“变大”、“变小”、“不变”）
③若保持S 、d 不变，在板间插入木板，则θ_______（填“变大”、“变小”、“不变”） ④以上实验方法都采用了_______________。

21．如图所示，MN 板间存在匀强电场，场强200N/C E =，方向竖直向上。

电场上A 、B 两点相距10cm ，AB 连线与电场方向夹角60θ=，A 点和M 板相距2cm ，则AB 两点间的电势差AB U =____V ，若M 板接地（电势为0），A 点电势A ϕ=____V 。

22．将一个电荷量q =﹣3×10﹣6C 的负点电荷，从电场中的A 点移到B 点时，克服电场力做功6×10﹣4J ，从B 点移到C 点电场力做功9×10﹣4J ．则AB 间电势差U AB =___________V 、AC 间的电势差U AC = _______________ V
23．一个质量为m 电量为e 的电子，以初速度v 0沿与电场线平行的方向射入匀强电场．经过时间t ，电子具有的电势能与刚射入电场时具有的电势能相同，则此匀强电场的电场强度E ＝________，电子在电场中通过的路程s =________．
24．在电场中把一个电荷量为－6×10－8C 的点电荷从A 点移到B 点，电场力做功为－3×10－5J ，将此电荷从B 点移到C 点，电场力做功4.5×10－5J ，则U AC =________.
25．一电容器的电容为20μF ，原来带有2.0×10－4C 的电量，两板间的电压为_____V 。

如果再给它增加1.0×10－4C 电量，这时该电容器的电容为_________μF ，
26．一平行板电容器电压是100V 时，所带的电荷量为8210C -⨯，则该电容器的电容大小是_______F ；若将电容器放电至电荷量为零，则电容大小为_______F ．
三、解答题
27．如图所示为两组平行金属板，一组竖直放置，一组水平放置，今有一电子静止在竖直放置的平行金属板的A 点，经电压U 0加速后通过B 点进入两板间距为d 、电压为U 的水平放置的平行金属板间，若电子从两块水平平行板的正中间射入，且最后电子刚好能从右侧的两块平行金属板穿出，A 、B 分别为两块竖直板的中点，已知电子质量为m ，电荷量为e ，求：
(1)电子通过B 点时的速度大小；
(2)求电子射入偏转电场时运动的加速度；
(3)右侧平行金属板的长度。

28．如图所示，一负离子从静止开始经加速电场加速后，获得水平速度v 0，从水平放置的一对平行金属板正中间射入偏转电场中。

已知负离子的电荷量大小为q ，质量为m ，偏转金属极板长为L ，两极板间距为d ，P 是下板中心的小孔。

(1)求加速电场两端的电压U x ；
(2)若离子恰能从P 孔飞出偏转电场，求水平金属板间的所加偏转电压U ；
(3)在(2)的情况下，离子从P 孔飞出时的动能E k 为多少？
29．如图所示，长l ＝1m 的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角θ＝37°。

已知小球所带电荷量q ＝1.0×10–6C ，匀强电场的场强E ＝3.0×103N/C ，取重力加速度g ＝10m/s 2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。

求：
(1)小球的质量m ；
(2)将电场方向改为竖直向下，小球摆到最低点时的速度。

30．如图所示，在光滑绝缘水平面上，质量为m 的均匀绝缘棒AB 长为L 、带有正电，电量为Q 且均匀分布。

在水平面上O 点右侧有匀强电场，场强大小为E ，其方向为水平向左，BO 距离为x 0，若棒在水平向右的大小为4QE 的恒力作用下由静止开始运动。

求： (1)棒的B 端进入电场8
L 时的加速度大小和方向； (2)棒在运动过程中的最大动能；
(3)如果棒可以完全进入电场中，那么棒的最大电势能。

（设O 处电势为零）。