物理新教材必修靜電場中的能量附答案

2020--2021物理新教材必修第三冊第10章靜電場中的能量附答案（新教材）必修第三冊第10章靜電場中的能量1、如圖所示，A、B兩帶正電粒子質(zhì)量相等，電荷量之比為1∶4。兩粒子在O上方同一位置沿垂直電場方向射入平行板電容器中，分別打在C、D兩點，OC＝CD。忽略粒子重力及等長子間的相互作用，下列說法正確的是()A．A和B在電場中運動的時間之比為1∶2B．A和B運動的加速度大小之比為4∶1C．A和B的初速度大小之比為1∶4D．A和B的位移大小之比為1∶22、如圖所示，在勻強電場中有A、B兩點，將一電荷量為q的正電荷從A點移到B點，第一次沿直線AB移動該電荷，電場力做功為W1；第二次沿路徑ACB移動該電荷，電場力做功W2；第三次沿曲線ADB移動該電荷，電場力做功為W3，則()A．W1>W2>W3 B．W1<W2<W3C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2>W33、一對等量正點電荷的電場的電場線(實線)和等勢線(虛線)如圖所示，圖中A、B兩點電場強度分別是EA、EB，電勢分別是φA、φB，負(fù)電荷q在A、B兩點時的電勢能分別是EpA、EpB，下列判斷正確的是()A．EA>EB，φA>φB，EpA<EpBB．EA>EB，φA<φB，EpA<EpBC．EA<EB，φA>φB，EpA>EpBD．EA<EB，φA<φB，EpA>EpB4、如圖所示是一個勻強電場的等勢面，每兩個相鄰等勢面相距2cm，由此可以確定電場強度的方向和數(shù)值是()A．豎直向下，E＝100V/mB．水平向左，E＝100V/mC．水平向左，E＝200V/mD．水平向右，E＝200V/m5、用兩節(jié)相同的電池分別給兩個原來不帶電的電容器C1和C2充電，已知C1＜C2。當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，兩電容器每極板的帶電荷量分別為Q1和Q2，則()A．Q1＞Q2B．Q1＜Q2C．Q1＝Q2D．無法確定Q1與Q2的大小關(guān)系6、一帶正電的小球向右水平拋入范圍足夠大的勻強電場中，電場方向水平向左。不計空氣阻力，則小球()A．做直線運動B．做曲線運動C．速率一直減小D．速率先增大后減小7、在電場中，把電荷量為4×10－9C的正點電荷從A點移到B點，克服靜電力做功6×10－8A．電荷在B點具有的電勢能是6×10－8JB．B點電勢是15VC．電荷的電勢能增加了6×10－8JD．電荷的電勢能減少了6×10－8J8、如圖所示為某靜電場等勢面的分布圖，電荷量為×10－9C的正點電荷從A經(jīng)B、C到達(dá)D點，從A至D，電場力對電荷做的功為()A．×10－8J B．－×10－8JC．×10－8J D．－×10－8J9、如圖所示，在xOy平面內(nèi)有一個以O(shè)為圓心、半徑R＝0.1m的圓，P為圓周上的一點，O、P兩點連線與x軸正方向的夾角為θ。若空間存在沿y軸負(fù)方向的勻強電場，電場強度大小E＝100V/m，則O、P兩點的電勢差可表示為()A．UOP＝－10sinθ(V) B．UOP＝10sinθ(V)C．UOP＝－10cosθ(V) D．UOP＝10cosθ(V)10、一個已充電的電容器，若使它的帶電荷量減少3×10－4C，則其電壓減小為原來的eq\f(1,3)，則()A．電容器原來的帶電荷量為9×10－4B．電容器原來的帶電荷量為×10－4C．電容器原來的電壓為1VD．電容器的電容變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,3)11、一束正離子以相同的速率從同一位置沿垂直于電場方向飛入勻強電場中，所有離子的運動軌跡都是一樣的，這說明所有粒子()A．都具有相同的質(zhì)量 B．都具有相同的電荷量C．具有相同的比荷 D．都是同一元素的同位素12、如圖所示，在電場強度E＝1×104N/C的水平勻強電場中，有一根長l＝15cm的細(xì)線，一端固定在O點，另一端系一個質(zhì)量m＝3g、電荷量q＝2×10－6C的帶正電小球，當(dāng)細(xì)線處于水平位置時，將小球從靜止開始釋放，g取10m/s2(1)小球到達(dá)最低點B的過程中重力勢能的變化量、電勢能的變化量；(2)若取A點電勢為0，小球在B點的電勢能、電勢；(3)小球到B點時速度的大小，細(xì)線張力的大小。13、高電阻放電法測電容的實驗，是通過對高阻值電阻放電的方法測出電容器充電電壓為U時所帶的電荷量Q，從而再求出待測電容器的電容C，某同學(xué)的實驗情況如下：(1)按圖1所示電路連接好實驗電路。(2)接通開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，使小量程電流表的指針偏轉(zhuǎn)接近滿刻度，記下這時電流表的示數(shù)I0＝500μA、電壓表的示數(shù)U0＝V，I0和U0分別是電容器放電的初始電流和初始電壓，此時電阻箱R的阻值為kΩ，則電流表的內(nèi)阻為________kΩ。(3)斷開開關(guān)S，同時開始計時，每隔5s或10s讀一次電流I的值，將測得數(shù)據(jù)填入預(yù)先設(shè)計的表格中，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)標(biāo)出以時間t為橫坐標(biāo)、電流I為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)上的點，如圖2中用“×”表示的點。(4)請在圖中描繪出電流隨時間變化的圖線，并根據(jù)圖線估算出該電容器兩端電壓為U0時所帶的電荷量Q0約為________C；(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(5)根據(jù)公式________來計算電容器的電容。(只要求寫出表達(dá)式，不要求計算結(jié)果)2020--2021物理新教材必修第三冊第10章靜電場中的能量附答案（新教材）必修第三冊第10章靜電場中的能量1、如圖所示，A、B兩帶正電粒子質(zhì)量相等，電荷量之比為1∶4。兩粒子在O上方同一位置沿垂直電場方向射入平行板電容器中，分別打在C、D兩點，OC＝CD。忽略粒子重力及等長子間的相互作用，下列說法正確的是()A．A和B在電場中運動的時間之比為1∶2B．A和B運動的加速度大小之比為4∶1C．A和B的初速度大小之比為1∶4D．A和B的位移大小之比為1∶2解析：選C粒子電荷量之比為1∶4，粒子在豎直方向上做勻加速運動，由h＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)eq\f(qE,m)t2，可知A和B在電場中運動的時間之比為2∶1，故A錯誤；A、B兩帶正電粒子質(zhì)量相等，電荷量之比為1∶4，根據(jù)qE＝ma，所以A和B運動的加速度大小之比為1∶4，故B錯誤；根據(jù)題意OC＝CD，兩粒子水平方向上做勻速運動，根據(jù)x＝v0t，可知A和B的初速度大小之比為1∶4，故C正確；A和B的水平位移大小之比為1∶2，豎直方向也有位移，那么合位移之比不等于1∶2，故D錯誤。2、如圖所示，在勻強電場中有A、B兩點，將一電荷量為q的正電荷從A點移到B點，第一次沿直線AB移動該電荷，電場力做功為W1；第二次沿路徑ACB移動該電荷，電場力做功W2；第三次沿曲線ADB移動該電荷，電場力做功為W3，則()A．W1>W2>W3 B．W1<W2<W3C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2>W3解析：選C假設(shè)A、B兩點相距為l，直線AB與電場線的夾角為θ(θ<90°)，根據(jù)功的定義可知，電場力做的功均為qElcosθ，故沿三種路徑移動該電荷，電場力做功相等，選項C正確，A、B、D錯誤。3、一對等量正點電荷的電場的電場線(實線)和等勢線(虛線)如圖所示，圖中A、B兩點電場強度分別是EA、EB，電勢分別是φA、φB，負(fù)電荷q在A、B兩點時的電勢能分別是EpA、EpB，下列判斷正確的是()A．EA>EB，φA>φB，EpA<EpBB．EA>EB，φA<φB，EpA<EpBC．EA<EB，φA>φB，EpA>EpBD．EA<EB，φA<φB，EpA>EpB解析：選AA處電場線比B處密集，故EA>EB；離正電荷越近電勢越高，故φA>φB；負(fù)電荷在A、B兩處的電勢能EpA<EpB，故A正確。4、如圖所示是一個勻強電場的等勢面，每兩個相鄰等勢面相距2cm，由此可以確定電場強度的方向和數(shù)值是()A．豎直向下，E＝100V/mB．水平向左，E＝100V/mC．水平向左，E＝200V/mD．水平向右，E＝200V/m解析：選B根據(jù)電場強度的方向應(yīng)與等勢面垂直，且由較高的等勢面指向較低的等勢面，可知該電場強度的方向水平向左。由電場強度與電勢差的關(guān)系得：E＝eq\f(U,d)＝100V/m，B正確。5、用兩節(jié)相同的電池分別給兩個原來不帶電的電容器C1和C2充電，已知C1＜C2。當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，兩電容器每極板的帶電荷量分別為Q1和Q2，則()A．Q1＞Q2B．Q1＜Q2C．Q1＝Q2D．無法確定Q1與Q2的大小關(guān)系解析：選B相同的電池，則電壓相同，故根據(jù)Q＝CU可知電容越大，充電量越大，即Q1＜Q2，B正確。6、一帶正電的小球向右水平拋入范圍足夠大的勻強電場中，電場方向水平向左。不計空氣阻力，則小球()A．做直線運動B．做曲線運動C．速率一直減小D．速率先增大后減小解析：選B由題意知，小球受重力、電場力作用，合外力的方向與初速度的方向夾角為鈍角，故小球做曲線運動，所以選項A錯誤，B正確；在運動的過程中合外力先做負(fù)功后做正功，所以選項C、D均錯誤。7、在電場中，把電荷量為4×10－9C的正點電荷從A點移到B點，克服靜電力做功6×10－8A．電荷在B點具有的電勢能是6×10－8JB．B點電勢是15VC．電荷的電勢能增加了6×10－8JD．電荷的電勢能減少了6×10－8J解析：選C電荷在電場中某點的電勢能具有相對性，只有確定了零電勢點，B點的電勢、電荷在B點的電勢能才是確定的數(shù)值，故A、B錯誤；由于電荷從A移到B的過程中克服靜電力做功6×10－8J，故電荷電勢能應(yīng)該增加了6×10－8J，故C正確，D錯誤。8、如圖所示為某靜電場等勢面的分布圖，電荷量為×10－9C的正點電荷從A經(jīng)B、C到達(dá)D點，從A至D，電場力對電荷做的功為()A．×10－8J B．－×10－8JC．×10－8J D．－×10－8J解析：選B由于UAD＝φA－φD＝－40V－(－10)V＝－30V，所以從A至D，電場力對電荷做的功：WAD＝qUAD＝×10－9×(－30)J＝－×10－8J，B正確。9、如圖所示，在xOy平面內(nèi)有一個以O(shè)為圓心、半徑R＝0.1m的圓，P為圓周上的一點，O、P兩點連線與x軸正方向的夾角為θ。若空間存在沿y軸負(fù)方向的勻強電場，電場強度大小E＝100V/m，則O、P兩點的電勢差可表示為()A．UOP＝－10sinθ(V) B．UOP＝10sinθ(V)C．UOP＝－10cosθ(V) D．UOP＝10cosθ(V)解析：選A本題主要考查勻強電場中電場強度與電勢的關(guān)系，意在考查U＝Ed中d的物理意義。由題圖知UOP＝－E·PO·sinθ＝－10sinθ(V)，A正確。10、一個已充電的電容器，若使它的帶電荷量減少3×10－4C，則其電壓減小為原來的eq\f(1,3)，則()A．電容器原來的帶電荷量為9×10－4B．電容器原來的帶電荷量為×10－4C．電容器原來的電壓為1VD．電容器的電容變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,3)解析：選B平行板電容器的電荷量減少ΔQ＝3×10－4C，電壓減小為原來的eq\f(1,3)，由C＝eq\f(Q,U)知，電荷量減少為原來的eq\f(1,3)，即減少了原來的eq\f(2,3)，則根據(jù)C＝eq\f(ΔQ,ΔU)知，電容器原來的帶電荷量Q＝ΔQ＝×3×10－4C＝×10－4C，A錯誤，B正確；由已知條件無法求電壓，電容反映電容器本身的特性，電容器極板上的電荷減少，電容器的電容不變，C、D錯誤。11、一束正離子以相同的速率從同一位置沿垂直于電場方向飛入勻強電場中，所有離子的運動軌跡都是一樣的，這說明所有粒子()A．都具有相同的質(zhì)量 B．都具有相同的電荷量C．具有相同的比荷 D．都是同一元素的同位素解析：選C由偏轉(zhuǎn)距離y＝eq\f(qE,2m)(eq\f(l,v0))2＝eq\f(qEl2,2mv02)可知，若運動軌跡相同，則水平位移相同，偏轉(zhuǎn)距離y也應(yīng)相同，已知E、l、v0是相同的，所以應(yīng)有eq\f(q,m)相同。12、如圖所示，在電場強度E＝1×104N/C的水平勻強電場中，有一根長l＝15cm的細(xì)線，一端固定在O點，另一端系一個質(zhì)量m＝3g、電荷量q＝2×10－6C的帶正電小球，當(dāng)細(xì)線處于水平位置時，將小球從靜止開始釋放，g取10m/s2(1)小球到達(dá)最低點B的過程中重力勢能的變化量、電勢能的變化量；(2)若取A點電勢為0，小球在B點的電勢能、電勢；(3)小球到B點時速度的大小，細(xì)線張力的大小。解析：(1)重力勢能變化量ΔEp＝mgl＝×10－3J。電勢能變化量ΔEp電＝Eql＝3×10－3J。(2)小球在B點的電勢能Ep＝3×10－3J。又由于Ep＝φBq，解得φB＝eq\f(3×10－3,2×10－6)V＝×103V。(3)小球從A到B，由動能定理得mgl－Eql＝eq\f(1,2)mvB2，得vB＝1m/s，在B點，對小球有FT－mg＝eq\f(mvB2,l)，解得FT＝5×10－2N。答案：(1)×10－3J3×10－3J(2)3×10－3J×103V(3)1m/s5×10－2N13、高電阻放電法測電容的實驗，是通過對高阻值電阻放電的方法測出電容器充電電壓為U時所帶的電荷量Q，從而再求出待測電容器的電容