高中物理必修第3册第十章 静电场中的能量试卷测试与练习(word解析版)

高中物理必修第3册第十章 静电场中的能量试卷测试与练习（word 解析版）

一、第十章 静电场中的能量选择题易错题培优（难）

1．在真空中有水平放置的两个平行、正对金属平板，板长为l ，两板间距离为d ，在两极板间加一交变电压如图乙，质量为m ，电荷量为e 的电子以速度v 0 （v 0接近光速的1/20）从两极板左端中点沿水平方向连续不断地射入两平行板之间．若电子经过两极板间的时间相比交变电流的周期可忽略不计，不考虑电子间的相互作用和相对论效应，则（ ）

A ．当U m ＜22

2

md v el 时，所有电子都能从极板的右端射出 B ．当U m ＞22

2

md v el 时，将没有电子能从极板的右端射出

C ．当22

2

2m md v U el =时，有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之

比为1：2

D ．当22

2

2m md v U el

=

时，有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为12【答案】A 【解析】

A 、

B 、当由电子恰好飞出极板时有：l =v 0t ，

2

122d at =，m eU a md

=由此求出：22

2

m md v U el =

，当电压大于该最大值时电子不能飞出，故A 正确，B 错误；C 、当2222m md v U el =

，一个周期内有12的时间电压低于临界电压22

2

md v el ，因此有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为1：1，故C 错误,D 、若

22

2

2m md v U el

=

，有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为21

121

=-，则D 选项错误．故选A ． 【点睛】该题考查了带电粒子的类平抛运动，和平抛运动具有相同规律，因此熟练掌握平抛运动规律是解决这类问题的关键．

2．在电场方向水平向右的匀强电场中，一带电小球从A 点竖直向上抛出，其运动的轨迹

如图所示，小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上，M为轨迹的最高点，小球抛出时的动能为8.0J，在M点的动能为6.0J，不计空气的阻力，则（）

A．从A点运动到M点电势能增加 2J

B．小球水平位移x1与x2的比值 1：4

C．小球落到B点时的动能 24J

D．小球从A点运动到B点的过程中动能有可能小于 6J

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

将小球的运动沿水平和竖直方向正交分解，水平分运动为初速度为零的匀加速直线运动，竖直分运动为匀变速直线运动；

A．从A点运动到M点过程中，电场力做正功，电势能减小，故A错误；

B．对于初速度为零的匀加速直线运动，在连续相等的时间间隔内位移之比为1：3，故B 错误；

C．设物体在B动能为E kB，水平分速度为V Bx，竖直分速度为V By。

由竖直方向运动对称性知

1

2

mV By2=8J

对于水平分运动

Fx1=1

2

mV Mx2-

1

2

mV AX2

F（x1+x2）=1

2

mV Bx2-

1

2

mV AX2

x1：x2=1：3解得：

Fx1=6J；

F（x1+x2）=24J 故

E kB=1

2

m（V By2+V Bx2）=32J

故C错误；

D．由于合运动与分运动具有等时性，设小球所受的电场力为F，重力为G，则有：

Fx 1=6J

2262 J 1F t m

⋅⋅= Gh =8J 221 8J 2G t m

⋅⋅= 所以：

3

2

F G =

由右图可得：

tan F

G

θ=

所以

3sin 7

θ=

则小球从 A 运动到B 的过程中速度最小时速度一定与等效G ’垂直，即图中的 P 点，故

2201124sin J 6J 227

kmin min E mv m v θ=

==（）＜ 故D 正确。 故选D 。

3．如图甲所示，平行金属板A 、B 正对竖直放置，C 、D 为两板中线上的两点。A 、B 板间不加电压时，一带电小球从C 点无初速释放，经时间T 到达D 点，此时速度为v 0；在A 、B 两板间加上如图乙所示的交变电压，t =0带电小球仍从C 点无初速释放，小球运动过程中未接触极板，则t =T 时，小球（ ）

A ．在D 点上方

B ．恰好到达D 点

C ．速度大于v

D ．速度小于v

【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】

小球仅受重力作用时从C 到D 做自由落体运动，由速度公式得0v gT ，现加水平方向的周期性变化的电场，由运动的独立性知竖直方向还是做匀加速直线运动，水平方向0~4

T 沿电场力方向做匀加速直线运动，

~42

T T

做匀减速直线运动刚好水平速度减为零，3~24

T T 做反向的匀加速直线运动，3~4T

T 做反向的匀减速直线运动水平速度由对称性减为零，故t =T 时合速度为v 0，水平位移为零，则刚好到达D 点，故选B 。 【点睛】

平行板电容器两极板带电后形成匀强电场，带电离子在电场中受到电场力和重力的作用，根据牛顿第二定律求出加速度，根据分运动和合运动的关系分析即可求解。

4．如图所示，在等边三角形ABC 的三个顶点上固定三个点电荷，其中A 点位置的点电荷带电量为+Q ，B 、C 两点位置的点电荷带电量均为-Q ，在BC 边的中垂线上有P 、M 、N 三点，且PA =AM =MN ，关于三点的场强和电势（取无穷远处电势为零），下列说法不正确的是( )

A ．M 点的场强大于P 点的场强

B ．MN 之间某点的场强可能为零

C ．N 点的场强方向沿中垂线向下

D ．P 点的电势高于M 点的电势 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】