(新教材)2020版物理人教版必修第三册课后练习：第十章 静电场中的能量 测评

第十章测评(时间:60分钟　满分:100分)一、选择题(本题共12个小题,每题4分,共48分。

1~6是单选题,7~12是多选题,多选、错选均不得分,漏选得2分)1.下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解,其中正确的是( )A.根据电场强度的定义式E=可知,电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比Fq B.根据电容的定义式C=可知,电容器的电容与其所带电荷量成正比,与两极板间电压成反比QU C.根据真空中点电荷的电场强度公式E=k 可知,电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电Qr 2荷量无关D.根据电势差的定义式U AB =可知,带电荷量为1 C 的正电荷,从A 点移动到B 点克服静电W ABq力做功为1 J,则A 、B 两点间的电势差为-1 V,与有无试探电荷无关,A 错误;电容取决于电容器本身,与电容器所带电荷量和两极板间电压无关,B 错误;E=k 中,Q 是场源电荷,所以电场中某点的电场强度与Qr 2Q 成正比,C 错误;由U AB =知,D 正确。

W ABq2.空间存在甲、乙两相邻的金属球,甲球带正电,乙球原来不带电,由于静电感应,两球在空间形成了如图所示稳定的静电场。

实线为其电场线,虚线为其等势线,A 、B 两点与两球球心连线位于同一直线上,C 、D 两点关于直线AB 对称,则( )A.A 点和B 点的电势相同B.C 点和D 点的电场强度相同C.正电荷从A 点移至B 点,静电力做正功D.负电荷从C 点沿直线CD 移至D 点,电势能先增加后减少φA >φB ,所以正电荷从A 移至B ,电势减小,静电力做正功,故A 错误,C 正确。

C 、D 两点电场强度方向不同,故B 错误。

负电荷从C 点沿直线CD 移至D 点,电势能先减少后增加,所以D 错误,故选C 。

3.如图所示,一圆环上均匀分布着正电荷,x 轴垂直于环面且过圆心O 。

下列关于x 轴上的电场强度和电势的说法中正确的是( )A.O 点的电场强度为零,电势最低B.O 点的电场强度为零,电势最高C.从O 点沿x 轴正方向,电场强度减小,电势升高点沿x 轴正方向,电场强度增大,电势降低,O 点的电场强度为零。

在x 轴上,电场强度的方向自O 点分别指向x 轴正方向和x 轴负方向,且沿电场线方向电势越来越低,所以O 点电势最高。

在x 轴上离O 点无限远处的电场强度为零,所以沿x 轴正方向和x 轴负方向的电场强度先增大后减小。

选项B 对。

4.如图所示,空间内存在水平匀强电场,不可伸长的轻绳一端固定于O 点,另一端系一质量为m 的带正电小球,小球可以在图中虚线位置保持静止。

现将小球拉至绳水平后由A 点无初速度释放,则小球运动到绳竖直的B 点位置时绳的拉力大小为( )A.mgB.mgC.mgD.mg321234,根据平衡条件得静电力F 电=qE=mg tan 37°,小球从A 到B 的过程,由动能定理可得mgL-qEL=mv 2,在最低点受力分析,由圆周运动的特点得F T -mg=,得出12mv 2L 绳子对球的拉力F T =mg ,B对。

325.如图所示,一质量为m 、带电荷量为q 的粒子,以初速度v 0从a 点竖直向上射入匀强电场中,匀强电场方向水平向右。

粒子通过电场中的b 点时,速率为2v 0,方向与电场方向一致,则a 、b 两点间的电势差为( )A.B.C.D.mv 022q3mv 02q2mv 02q3mv 022q,粒子受重力和水平方向的静电力作用,由加速度定义a=,可得加速度的大小ΔvΔt a x =2a y =2g ,由牛顿第二定律可知,qE=2mg ,水平位移x=v 0t ,竖直位移y=,即x=2y ,因此静电力v 0t2做功W 1=qEx=qU ab ,重力做功W 2=-mgy=,由动能定理得:W 1+W 2=m (2v 0)2-,解得:U ab =-W 141212mv 02。

2mv 02q6.如图所示,O 是一固定的点电荷,虚线是该点电荷产生的电场中的三条等势线,正点电荷q 仅受静电力的作用沿实线所示的轨迹从a 处运动到b 处,然后又运动到c 处。

由此可知( )A.O 为负电荷B.在整个过程中q 的速度先变大后变小C.在整个过程中q 的加速度先变小后变大,静电力做功为零,由库仑定律知,静电力先增大后减小,根据牛顿第二定律,加速度先变大后变小,C 错;由轨迹为曲线时合力指向凹形一侧知,静电力必为斥力,O 是一固定的点电荷,必带正电,A 错;a 到b 静电力做负功,b 到c 静电力做正功,q 的速度先变小后变大,B 错;固定的正点电荷的等势线为一簇同心圆,a 与c 等势,所以在整个过程中,静电力做功为零,D 对。

7.如图所示,平行金属板A 、B 之间有加速电场,C 、D 之间有偏转电场,M 为荧光屏。

今有质子、氘核和α粒子均从A 板由静止开始经加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场,最后打在荧光屏上。

已知质子、氘核和α粒子的质量之比为1∶2∶4,电荷量之比为1∶1∶2,则下列判断正确的是( )A.三种粒子从B 板运动到荧光屏经历的时间相同B.三种粒子打到荧光屏上的位置相同C.加速电场的静电力对三种粒子做功之比为1∶2∶41∶1∶2U 1,偏转电场的电压为U 2,偏转极板的长度为L ,板间距离为d 。

在加速电场中,由动能定理得qU 1=,故加速电场的静电力对三种粒子做功之比等于电荷量之12mv 02比,即1∶1∶2,故C 错误。

经加速电场获得的速度为v 0=,三种粒子从B 板运动到荧光屏2qU 1m的过程,在水平方向做速度为v 0的匀速直线运动,由于三种粒子的比荷不同,则v 0不同,所以三种粒子从B 板运动到荧光屏经历的时间不同,故A 错误。

根据y=可知,y 与粒子的种类、质U 2L 24dU 1量、电荷量无关,故三种粒子偏转距离相同,打到荧光屏上的位置相同,故B 正确。

偏转电场的静电力做功为W=,则W 与q 成正比,三种粒子的电荷量之比为1∶1∶2,则偏转电场的静电qU 2yd力对三种粒子做功之比为1∶1∶2,故D 正确。

8.如图所示的电路中,AB是两金属板构成的平行板电容器。

先将开关K闭合,等电路稳定后再将K断开,然后将B板向下平移一小段距离,并且保持两板间的某点P与A板的距离不变。

则下列说法正确的是( )A.电容器的电容变小B.电容器内部电场强度大小变大C.电容器内部电场强度大小不变9.如图,一带负电荷的油滴在匀强电场中运动,其轨迹在竖直面(纸面)内,且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。

忽略空气阻力。

由此可知( )A.Q点的电势比P点高B.油滴在Q点的动能比它在P点的大C.油滴在Q点的电势能比它在P点的大D.油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小P点对称,根据曲线运动合力方向应指向曲线凹侧,在P点合力方向竖直向上,则电场线方向竖直向下,沿电场线方向电势降低,选项A正确;根据E p=φq可知,油滴在Q点的电势能小于在P点的电势能,选项C错误;油滴所受合力竖直向上,根据动能定理可知,油滴在P点,选项B正确;油滴所受合力大小不变,加速度也始终不变,选项D错误。

10.如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,MN为两电荷连线的中垂线,a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线,且a点和c点关于MN对称、b点位于MN上,d点位于两电荷的连线上。

以下判断正确的是( )A.b点电场强度大于d点电场强度B.b点电场强度小于d点电场强度C.a 、b 两点间的电势差等于b 、c 两点间的电势差D.试探电荷+q 在a 点的电势能小于在c 点的电势能,两电荷连线的中点位置用O 表示,在中垂线MN 上,O 点电场强度最大,在两电荷之间连线上,O 点电场强度最小,即E b <E O ,E O <E d ,故E b <E d ,A 错,B 对;等量异种电荷的电场中,电场线、等势线均具有对称性,a 、c 两点关于MN 对称,U ab =U bc ,C 对;试探电荷+q 从a 移到c ,远离正电荷,靠近负电荷,静电力做正功,电势能减小,D 错。

11.测定电子的电荷量的实验装置示意图如图所示,置于真空中的油滴室内有两块水平放置的平行金属板M 、N ,并分别与电压为U 的恒定电源两极相连,板的间距为d 。

现有一质量为m 的带电油滴在极板间匀速下落,已知元电荷为e 、重力加速度为g ,则( )A.油滴中电子的数目为mgdeUB.油滴从小孔运动至N 板过程中,电势能增加mgdC.油滴从小孔运动至N 板过程中,机械能增加eUD.若将极板M 向下缓慢移动一小段距离,油滴将加速下降,故受力平衡,则有mg=q ,所以油滴带电荷量q=,所以电子Ud mgdU 的数目为n=,故A 正确。

油滴下降过程中,静电力方向向上,静电力做的功为-mgd ,电势q e=mgd eU 能增加mgd ,故B 正确。

机械能减少,故C 错误。

若将极板M 向下缓慢移动一小段距离,d 减小,静电力F=q 增大,合外力竖直向上,油滴将减速下降,故D 错误。

Ud12.如图所示,M 、N 是在真空中竖直放置的两块平行金属板,板间有匀强电场,质量为m 、电荷量为-q 的带电粒子,以初速度v 0由小孔进入电场,当M 、N 间电压为U 时,粒子刚好能到达N 板,如果要使这个带电粒子能到达M 、N 两板间的正中间处返回,则下述措施能满足要求的是( )A.使初速度减为原来的12B.使M 、N 间电压提高到原来的2倍C.使M 、N 间电压提高到原来的4倍D.使初速度和M 、N间电压都减为原来的12N 板的过程中,由动能定理得-qEd=0-,所以d=,令带电粒子离开12mv 02mv 022qE M 板的最远距离为x ,则使初速度减为原来的,x=;使M 、N 间电压提高到原来的2倍,电场强12d 4度变为原来的2倍,x=,使M 、N 间电压提高到原来的4倍,电场强度变为原来的4倍,x=;使初d 2d4速度和M 、N 间电压都减为原来的,电场强度变为原来的一半,x=,故B 、D 正确。

12d2(本题共2个小题,共12分)13.(6分)定性研究平行板电容器的电容与结构之间的关系的装置如图所示,平行板电容器的A 板与静电计相连,B 板和静电计金属壳都接地。

若充电后保持电容器所带电荷量不变,试指出下列三种情况下,静电计指针的偏转角度变化情况。

(均选填“变大”“变小”或“不变”)(1)正对面积减小时,静电计指针的偏转角度将 。

(2)板间距离增大时,静电计指针的偏转角度将 。

(3)插入电介质时,静电计指针的偏转角度将　。

电容器所带电荷量一定,正对面积减小时,由 C=知,电容C 减小,由C=知,电势差εr S4πkd QU U 变大,故指针的偏转角度变大;(2)板间距离增大时,由C=知,电容C 减小,由C=知,电势差εr S4πkd QU U 变大,故指针的偏转角度变大;(3)插入电介质时,由C=知,电容C 变大,由C=知,电势差εr S4πkd QU ,故指针的偏转角度变小。