1、2020-2021 人教人教（新教材新教材）物理必修第三册物理必修第三册第第 10 章章 静电场中的能量静电场中的能量 练习含答案练习含答案 （新教材）必修第三册第（新教材）必修第三册第 10 章章 静电场中的能量静电场中的能量 1、如图所示，MN、PQ 是圆的两条相互垂直的直径，O 为圆心。两个等量正电 荷分别固定在 M、N 两点。现一带电粒子(不计重力及粒子对电场的影响)从 P 点由静止释放，粒子恰能在 P、Q 之间做直线运动，则以下判断正确的是() AO 点的电势一定为 0 BP 点的电势一定比 O 点的电势高 C粒子一定带正电 D粒子在 P 点的电势能一定等于在 Q 点的电势能 2、
2、（双选）如图所示，固定在 Q 点的正点电荷的电场中有 M、N 两点，已知 MQNQ。下列叙述正确的是() A若把一正的点电荷从 M 点沿直线移到 N 点，则静电力对该电荷做功，电势 能减少 B若把一正的点电荷从 M 点沿直线移到 N 点，则该电荷克服静电力做功，电 势能增加 C若把一负的点电荷从 M 点沿直线移到 N 点，则静电力对该电荷做功，电势 能减少 D 若把一负的点电荷从 M 点沿直线移到 N 点， 再从 N 点沿不同路径移回到 M 点，则该电荷克服静电力所做的功等于静电力对该电荷所做的功，电势能不变 3、关于静电场的等势面，下列说法正确的是() A两个电势不同的等势面可能相交 B电场
3、线与等势面处处相互垂直 C同一等势面上各点电场强度一定相等 D将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做 正功 4、下列关于匀强电场中电场强度和电势差关系的说法，正确的是() A在相同距离上，电势差大的其电场强度也必定大 B任意两点的电势差，等于电场强度与这两点间距离的乘积 C沿着电场线方向，相同距离上的电势降落必定相等 D电势降低的方向，必定是电场强度的方向 5、下列关于电容器的叙述正确的是() A电容器是储存电荷的容器，只有带电的容器才是电容器 B任何两个彼此绝缘且相距很近的物体，就组成了电容器 C电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和 D电容器充电过程是将
4、其他形式的能转变成电容器的电能并储存起来，电容 器的放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能 6、如图所示，质量相等的两个带电液滴 1 和 2 从水平方向的匀强电场中 O 点 自由释放后，分别抵达 B、C 两点，若 ABBC，则它们带电荷量之比 q1q2 等于() A12B21 C1 2D. 21 *7、在静电场中，将一正电荷从 a 点移到 b 点，电场力做了负功，则() Ab 点的电场强度一定比 a 点大 B电场线方向一定从 b 指向 a Cb 点的电势一定比 a 点高 D该电荷的动能一定减小 *8、下列四个图中，a、b 两点电势相等、电场强度矢量也相等的是() *9、根据电容器的电容
5、的定义式 CQ U，可知( ) A电容器带的电荷量 Q 越多，它的电容 C 就越大 B电容器两极板之间的电势差 U 越大，它的电容 C 就越小 C电容器的电容大小与电容器的带电情况无关 D电容器不带电时，其电容为零 *10、如图所示为示波管中偏转电极的示意图，间距为 d，长度为 l 的平行板 A、 B 加上电压后，可在 A、B 之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场)。 在距 A、B 等距离处的 O 点，有一电荷量为q，质量为 m 的粒子以初速度 v0 沿水平方向(与 A、B 板平行)射入(图中已标出)，不计重力，要使此粒子能从 C 处射出，则 A、B 间的电压应为() A.mv0 2
6、d2 ql2 B.mv0 2l2 qd2 C.lmv0 qd Dqv0 dl 11、如图所示，Q 为固定的正点电荷，A、B 两点在 Q 的正上方和 Q 相距分别 为 h 和 0.25h，将一带电小球从 A 点由静止释放，运动到 B 点时速度正好又变 为 0。若此带电小球在 A 点的加速度大小为 3 4g，g 取 10 m/s 2，静电力常量为 k， 试求： (1)此带电小球在 B 点的加速度大小； (2)A、B 两点间的电势差(用 Q 和 h 表示)。 12、加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科 学等方面有广泛应用。如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆
7、管(漂移管)组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从 K 点沿轴 线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移 管间被电场加速， 加速电压视为不变。 设质子进入漂移管B时速度为8106m/s， 进入漂移管 E 时速度为 1107m/s，电源频率为 1107Hz，漂移管间缝隙很小， 质子在每个管内运动时间视为电源周期的1 2。质子的比荷取 110 8 C/kg。求： (1)漂移管 B 的长度； (2)相邻漂移管间的加速电压。 2020-2021 人教人教（新教材新教材）物理必修第三册物理必修第三册第第 10 章章 静电场中的能量静电场中的能量 练习含答案练习含答
8、案 （新教材）必修第三册第（新教材）必修第三册第 10 章章 静电场中的能量静电场中的能量 1、如图所示，MN、PQ 是圆的两条相互垂直的直径，O 为圆心。两个等量正电 荷分别固定在 M、N 两点。现一带电粒子(不计重力及粒子对电场的影响)从 P 点由静止释放，粒子恰能在 P、Q 之间做直线运动，则以下判断正确的是() AO 点的电势一定为 0 BP 点的电势一定比 O 点的电势高 C粒子一定带正电 D粒子在 P 点的电势能一定等于在 Q 点的电势能 解析：选 D沿电场线方向电势逐渐降低，根据等量同种正电荷电场分布， MN 上 O 点电势最低，PQ 上 O 点电势最高，电势是相对的，零电势点是
9、人为 规定的，所以 O 点的电势不一定为 0，选项 A 错误。P 点电势低于 O 点电势， 选项 B 错误。粒子从 P 点释放后向 Q 点运动，故粒子带负电，选项 C 错误。根 据电场对称性知 P、Q 两点电势相等，所以粒子在 P 点的电势能一定等于在 Q 点的电势能，选项 D 正确。 2、 （双选）如图所示，固定在 Q 点的正点电荷的电场中有 M、N 两点，已知 MQNQ。下列叙述正确的是() A若把一正的点电荷从 M 点沿直线移到 N 点，则静电力对该电荷做功，电势 能减少 B若把一正的点电荷从 M 点沿直线移到 N 点，则该电荷克服静电力做功，电 势能增加 C若把一负的点电荷从 M 点沿
10、直线移到 N 点，则静电力对该电荷做功，电势 能减少 D 若把一负的点电荷从 M 点沿直线移到 N 点， 再从 N 点沿不同路径移回到 M 点，则该电荷克服静电力所做的功等于静电力对该电荷所做的功，电势能不变 解析：选 AD由点电荷产生的电场的特点可知，M 点的电势高，N 点的电势 低，所以正的点电荷从 M 点沿直线移到 N 点，静电力做正功，电势能减少，故 选项 A 正确，B 错误；负的点电荷由 M 点沿直线移到 N 点，克服静电力做功， 电势能增加，故选项 C 错误；静电力做功与 路径无关，负的点电荷又回到 M 点，则整个过程中静电力做的总功为零，电势 能不变，故选项 D 正确。 3、关于
11、静电场的等势面，下列说法正确的是() A两个电势不同的等势面可能相交 B电场线与等势面处处相互垂直 C同一等势面上各点电场强度一定相等 D将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做 正功 解析：选 B在静电场中，两个电势不同的等势面不会相交，选项 A 错误；电 场线与等势面一定相互垂直， 选项 B 正确； 同一等势面上的电场强度可能相等， 也可能不相等，选项 C 错误；电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势 面，向电势较低的等势面移动负试探电荷时，电场力做负功，选项 D 错误。 4、下列关于匀强电场中电场强度和电势差关系的说法，正确的是() A在相同距离上，电势差大的
12、其电场强度也必定大 B任意两点的电势差，等于电场强度与这两点间距离的乘积 C沿着电场线方向，相同距离上的电势降落必定相等 D电势降低的方向，必定是电场强度的方向 解析：选 C由匀强电场的特点知 A、B 错误，C 正确；电势降低最快的方向 才是电场强度的方向，D 错误。 5、下列关于电容器的叙述正确的是() A电容器是储存电荷的容器，只有带电的容器才是电容器 B任何两个彼此绝缘且相距很近的物体，就组成了电容器 C电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和 D电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电能并储存起来，电容 器的放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能 解析：选 D电容
13、器是储存电荷的容器，它里面有无电荷不影响其储存电荷的 能力，A 错误；任何两个彼此绝缘而又相距很近的导体组成一个电容器，B 错 误；电容器所带的电荷量指任一极板电荷量的绝对值，C 错误；电容器的充、 放电伴随能量转化，D 正确。 6、如图所示，质量相等的两个带电液滴 1 和 2 从水平方向的匀强电场中 O 点 自由释放后，分别抵达 B、C 两点，若 ABBC，则它们带电荷量之比 q1q2 等于() A12B21 C1 2D. 21 解析：选 B竖直方向有 h1 2gt 2，水平方向有 lqE 2mt 2，联立可得 qmgl Eh ，所 以有q1 q2 2 1，B 正确。 *7、在静电场中，将一
14、正电荷从 a 点移到 b 点，电场力做了负功，则() Ab 点的电场强度一定比 a 点大 B电场线方向一定从 b 指向 a Cb 点的电势一定比 a 点高 D该电荷的动能一定减小 解析：选 C电场力做负功，该电荷电势能增加。正电荷在电势高处电势能较 大，C 正确。电场力做负功同时电荷可能还受其他力作用，总功不一定为负， 由动能定理可知，动能不一定减小，D 错误。电势高低与场强大小无必然联系， A 错误。b 点电势高于 a 点，但 a、b 可能不在同一条电场线上，B 错误。 *8、下列四个图中，a、b 两点电势相等、电场强度矢量也相等的是() 解析：选 D匀强电场的等势面是一系列的平行平面，A
15、图中 a、b 两点不在同 一等势面上，所以，这两点的电势是不相等的，但这两点的电场强度相等；B 图中 a、b 两点在同一个等势面上，电势相等，但这两点的电场强度大小相等、 方向不同；C 图中 a、b 两点对称于两电荷的连线，所以电势相等，但在中垂线 上电场强度的方向是平行于中垂线的，而且都指向外侧，故两点的电场强度的 方向不同；D 图中，a、b 两点的电势相等，电场强度的方向是平行于两电荷连 线的，而且大小相同，故本题选 D。 *9、根据电容器的电容的定义式 CQ U，可知( ) A电容器带的电荷量 Q 越多，它的电容 C 就越大 B电容器两极板之间的电势差 U 越大，它的电容 C 就越小 C
16、电容器的电容大小与电容器的带电情况无关 D电容器不带电时，其电容为零 解析：选 C电容是反映电容器容纳电荷本领大小的物理量，由电容器本身决 定，C 与 Q、U 无关，故 A、B 错误，C 正确；电容器不带电时，其电容不为零， 故 D 错误。 *10、如图所示为示波管中偏转电极的示意图，间距为 d，长度为 l 的平行板 A、 B 加上电压后，可在 A、B 之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场)。 在距 A、B 等距离处的 O 点，有一电荷量为q，质量为 m 的粒子以初速度 v0 沿水平方向(与 A、B 板平行)射入(图中已标出)，不计重力，要使此粒子能从 C 处射出，则 A、B 间的电
17、压应为() A.mv0 2d2 ql2 B.mv0 2l2 qd2 C.lmv0 qd Dqv0 dl 解析：选 A带电粒子只受电场力作用，在平行板间做类平抛运动。设粒子由 O 到 C 的运动时间为 t，则有 lv0t。 设 A、B 间的电压为 U，则偏转电极间的匀强电场的场强 EU d ，粒子所受电场 力 FqEqU d 。 根据牛顿第二定律，得粒子沿电场方向的加速度 aF m qU md。 粒子在沿电场方向做匀加速直线运动，位移为 1 2d。 由匀加速直线运动的规律得d 2 1 2at 2。 解得 Umv0 2d2 ql2 。选项 A 正确。 11、如图所示，Q 为固定的正点电荷，A、B
18、两点在 Q 的正上方和 Q 相距分别 为 h 和 0.25h，将一带电小球从 A 点由静止释放，运动到 B 点时速度正好又变 为 0。若此带电小球在 A 点的加速度大小为 3 4g，g 取 10 m/s 2，静电力常量为 k， 试求： (1)此带电小球在 B 点的加速度大小； (2)A、B 两点间的电势差(用 Q 和 h 表示)。 解析：(1)这个带电小球必带正电，设小球所带电荷量为 q，小球在 B 点的加速 度大小为 aB。由牛顿第二定律得，在 A 点时，有 mgkQq h2 m3 4g，在 B 点时， 有 kQq 0.25h2mgma B，解得 aB3g30 m/s2。 (2)带电小球从
19、A 点运动到 B 点的过程中，由动能定理得 mg(h0.25h)qUAB 0，解得 UAB3kQ h 。 答案：(1)30 m/s2(2)3kQ h 12、加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科 学等方面有广泛应用。如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆 管(漂移管)组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从 K 点沿轴 线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移 管间被电场加速， 加速电压视为不变。 设质子进入漂移管B时速度为8106m/s， 进入漂移管 E 时速度为 1107m/s，电源频率为 1107Hz，漂移管间缝隙很小， 质子在每个管内运动时间视为电源周期的1 2。质子的比荷取 110 8 C/kg。求： (1)漂移管 B 的长度； (2)相邻漂移管间的加速电压。 解析：(1)根据周期和频率的关系 T1 f得 T1 f10 7 s。 设漂移管 B 的长度为 xB，则 xBvB T 20.4 m。 (2)设相邻漂移管间的电压为 U，则质子由 B 到 E 的过程中根据动能定理得 3qU1 2mv E21 2mv B2， 解得 U6104V。 答案：(1)0.4 m(2)6104V
