成都石室中学(北湖校区)高中物理必修三第十章《静电场中的能量》测试题(有答案解析)

一、选择题
1．如图所示，带箭头的实线表示某电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。

其中A 、B 、C 三点的电场强度大小分别为E A 、E B 、E C ，电势分别为A ϕ、B ϕ、C ϕ。

关于这三点的电场强度大小和电势高低的关系，下列说法中正确的是（ ）
A ．E A =E
B B ．E A >E
C C ．A B ϕϕ=
D ．B C ϕϕ> 2．关于电势和电势能的关系，下列各种说法中正确的是（ ）
A ．某点电势高，说明该点电势能大
B ．某点电势高，说明该点电场做功本领强
C ．若带电粒子在电场中移动时，电势能减少，则电势一定降低
D ．负电荷在电场中无初速度，只在电场力作用下运动，电势能一定减少，同时它一定是从电势低处移向电势高处
3．如图所示，以O 为圆心、半径为R 的虚线圆位于足够大的匀强电场中，圆所在平面与电场方向平行，M 、N 为圆周上的两点。

带正电粒子只在电场力作用下运动，在M 点速度方向如图所示，经过M 、N 两点时速度大小相等。

已知M 点电势高于O 点电势，且电势差为U ，下列说法正确的是（ ）
A ．M 点电势高于N 点
B ．粒子由M 点运动到N 点，电势能减小
C 2U
D ．粒子在电场中可能从M 点沿圆弧运动到N 点
4．如图所示，实线是电场中一簇方向未知的电场线，虚线是一个带正电粒子从a 点运动到b 点的轨迹，若带电粒子只受电场力作用，粒子从a 点运动到b 点的过程中（ ）
A．粒子的电势能逐渐减小
B．粒子的电势能逐渐增加
C．粒子运动的加速度逐渐增大
D．粒子运动的速度逐渐增大
5．一带电粒子在如图所示的点电荷的电场中，仅在电场力作用下沿虚线所示轨迹从A点运动到B点，电荷的加速度、动能、电势能的变化情况是（）
(3)
A．加速度的大小增大，动能、电势能都增加
B．加速度的大小减小，动能、电势能都减少
C．加速度的大小增大，动能增加，电势能减少
D．加速度大小减小，动能减少，电势能增加
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，在等量异种点电荷形成的电场中有A、B、C三点，A点为两点电荷连线的中点，B点为连线上距A点距离为d的一点，C点为连线中垂线上距A点距离也为d的一点，则下面关于三点电场强度E的大小、电势高 低的比较，正确的是（）
A ．
B A
C E E E >>，A C B ϕϕϕ=>
B ．A
C B E E E =>，A C B ϕϕϕ=>
C ．A B E E ＜，E A ＜E C ，A B ϕϕ>，A C ϕϕ>
D ．
E A >E B ，E A >E C ，A B ϕϕ>，A C ϕϕ>
8．如图，带电粒子P 所带的电荷量是带电粒子Q 的3倍，它们以相等的速度v 0从同一点出发，沿着跟电场强度垂直的方向射入匀强电场，分别打在M 、N 点，若OM =MN ，则P 和Q 的质量之比为（ ）
A ．3：4
B ．4：3
C ．3：2
D ．2：3
9．如图所示，一价氢离子和二价氦离子的混合体，由静止开始同时经同一加速电场加速后，垂直偏转电场的电场线方向射入同一偏转电场中，偏转后，均打在同一荧光屏上，离子在加速电场中运动的时间可忽略不计，离子间的相互作用和重力均不计。

则一价氢离子和二价氦离子（ ）
A ．同时到达屏上不同点
B ．先后到达屏上不同点
C ．同时到达屏上同一点
D ．先后到达屏上同一点
10．如图所示，一质量为m 、电荷量为q 的小球在电场强度为E ，区域足够大的匀强电场中，以初速度0υ沿ON 在竖直面内做匀变速直线运动。

ON 与水平面的夹角为30，且mg =qE ，则下列结论中正确的是（ ）
A ．电场方向竖直向上
B 2g
C ．小球上升的最大高度为202v g
D ．小球返回原位置所用时间为02g
11．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
12．如图所示，两个可以视为点电荷的带正电小球A 和B ，A 球系在一根不可以伸长的绝缘细绳的一端，绕过定滑轮，在细绳的另一端施加拉力F ，B 球固定在绝缘底座上，位于定滑轮的正下方。

现缓慢拉动细绳，使A 球缓慢移动到定滑轮处，此过程中，B 球始终静止，忽略定滑轮大小和摩擦，下列判断正确的是（ ）
A ．A 球的电势能先不变后减少
B ．拉力F 一直增大
C ．地面对绝缘座的支持力一直减少
D ．B 球受到的库仑力先增大后减小
13．如图所示是一个由电池E 、电阻R 与平行板电容器组成的串联电路，平行板电容器中央有一个液滴处于平衡状态，当增大电容器两板间距离的过程中（ ）
A ．电容器的电容变大
B ．电阻R 中有从b 流向a 的电流
C ．液滴带正电
D ．液滴向下加速运动
14．两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如图中虚线所示，一带电粒子以某一速度从图中a点进入该电场，其运动轨迹为图中实线，a、e两点和b、d两点关于两电荷连线对称。

若该粒子只受静电力作用，则下列说法正确的是（）
A．粒子带正电荷
B．b点和d点的电场强度相同
C．a点和e点的电场强度相同
D．粒子从a点运动到e点的过程中，电势能先变小后变大
15．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
二、填空题
16．图中三根线是等差等势线，已知A点电势比B点电势高，在B点的切线是AB。

则A 点的电场强度大于B点，理由是：______；若将负点电荷放在B点处，其受力方向向
______（选施图中序号）。

17．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：______。

18．如图所示，水平放置的两平行金属板相距为d ，充电后其间形成匀强电场。

一带电量为+q ，质量为m 的液滴从下板边缘射入电场，并沿直线运动恰好从上板边缘射出。

可知，该液滴在电场中做______________运动，电场强度为__________，电场力做功大小为_______________。

19．如图所示，在等量异种电荷形成的电场中，有A 、B 、C 三点，A 为两点荷连线的中心，B 为连线上距A 为d 的一点，C 为连线中垂上距A 也为d 的一点，关于A 点电场强度_______（大于、小于）B 点电场强度，A 点的电势（大于、小于）_______B 点电势，A 点的电势_________（等于、大于）C 点电势。

20．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______。

21．如图所示A 、B 、C 、D 是匀强电场中一正方形的四个顶点.已知A 、B 、C 三点的电势分别为15V A ϕ=，3V B ϕ=，3V C ϕ=-，由此可知D 点的电势D ϕ=_______.
22．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 =________.
23．如图所示，在原来不带电的金属细杆 ab 附近的 P 点，放置一个正点电荷+Q ，达到静电平衡后，a 端的电势________（填“大于”、“等于”或“小于”）b 端的电势，杆中有一点 c ，c 点与点电荷相距为 l ，则感应电荷在杆内 c 处的场强的大小为 ___________，方向 __________，（静电力常量为 k ）
24．将两个质量均为m ，带电量分别为+q 、-q 的小球A 、B 用两段长度均为L 的绝缘细线相连，并悬挂于O 点，如图（a ）所示。

在两球所在区域加一水平向左的匀强电场，每个小球所受的电场力大小为其重力的34
倍，整个装置再次平衡时，状态如图（b ）所示。

则此时OA 线的拉力大小为____________；AB 线偏离竖直方向的角度为_____________，整个过程中小球B 的电势能减少了_____。

25．一平行板电容器板长为Ｌ，两板间距离为d 将其倾斜放置，如图所示，两板间形成一匀强电场．现有一质量为m ，电量为 +Ｑ的油滴以初速度v ．自左侧下板边缘处水平进入两板之间，沿水平方向运动并恰从右侧上板边缘处离开电场．那么，两板间电势差的大小为________.
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，在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45︒角的绝缘直杆AC ，其下端（C 端）距地面高度h ，有一质量为400g 的带电小环套在直杆上，正以速度v 0=2m/s 沿杆匀速下滑，小环离开杆后正好通过C 端的正下方的地面上的P 点，g 取10m/s 2，求：
(1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向；
(2)C 端距地面高度h ；
(3)小环运动到P 点的动能。

28．如图所示，相距为d 的两块平行金属板M 、N 与电源相连，开关S 闭合后，M 、N 间有匀强电场，一个带电粒子以垂直电场方向从M 板边缘射入电场，恰好能飞出电场，若不计重力，为了使粒子恰打在N 板中点，N 板应向上移动多少？
29．如图所示，a 、b 、c 是匀强电场中的三点，已知a 、b 两点相距14d =cm ，b 、c 相距210d =cm ，ab 与电场线平行，bc 与电场线成θ = 60°角。

将电荷量为q =＋2 × 10-8C 的点电荷从a 点移到b 点时，电场力做功为W ab = 2 × 10-6J 。

求：
(1)a 、b 两点电势差ab U ；
(2)匀强电场的场强大小E ；
(3)a 、c 两点的电势差ac U 。

30．如图所示，在xOy 平面的第一象限内放置平行金属网，OA 与y 轴重合，边缘落在坐标原点，两网正对，长度和间距均为L ，AO 和BC 间的电势差恒为U 0（U 0>0）；第二象限内正对放置平行金属板M N 和PQ ，板长和板间距离也均为L ，PQ 与x 轴重合，边缘P 点坐标为（-2
L ，0），PQ 与M N 间电势差也为U 0电子可以自OA 和BC 间任意位置由静止出发，设电子通过金属网时不与网发生碰撞，不考虑平行板电容器的边缘电场，不计电子所受重力。

若电子自（L ，2
L ）出发，求电子到达x 轴的位置坐标。