（新教材）人教高中物理必修第三冊(cè)第10章靜電場(chǎng)中的能量練習(xí)含答案

（新教材）人教高中物理必修第三冊(cè)第10章靜電場(chǎng)中的能量練習(xí)含答案（新教材）必修第三冊(cè)第10章靜電場(chǎng)中的能量1、在維護(hù)和檢修高壓供電線路時(shí)，為了不影響城市用電，電工經(jīng)常要在高壓線上帶電作業(yè)。為了保障電工的安全，電工全身要穿上用金屬絲線編織的衣服(如圖所示)。圖乙中電工站在高壓直流輸電線的A供電線上作業(yè)，其頭頂上方有B供電線，B供電線的電勢(shì)高于A供電線的電勢(shì)。虛線表示電工周圍某一截面上的等差等勢(shì)面，c、d、e、f是不同等勢(shì)面上的四個(gè)點(diǎn)，以下說(shuō)法正確的是()A．在c、d、e、f四點(diǎn)中，c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大B．在c、d、e、f四點(diǎn)中，f點(diǎn)的電勢(shì)最高C．若將某電子由c移到f，其電勢(shì)能將增大D．將某電子在d點(diǎn)由靜止釋放，它會(huì)向e點(diǎn)所在等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)2、如圖所示，圖中實(shí)線表示一勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線，一帶負(fù)電荷的粒子射入電場(chǎng)，虛線是它的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)，若粒子所受重力不計(jì)，那么正確的判斷是()A．電場(chǎng)線方向向下B．粒子一定從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)C．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)高D．粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能3、（雙選）在靜電場(chǎng)中，將一電子從A點(diǎn)移至B點(diǎn)，靜電力做功5eV，則下列結(jié)論正確的是()A．A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是5VB．A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是－5VC．電子的電勢(shì)能增加了5eVD．電子的電勢(shì)能減少了5eV4、如圖所示，充電的平行板電容器兩板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，AB方向?yàn)槲灰苮的正方向，能正確反映電勢(shì)φ隨位移x變化的圖像是()5、傳感器在各種領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用，是自動(dòng)控制設(shè)備中不可缺少的元件。如圖所示為幾種電容式傳感器，其中通過(guò)改變電容器極板間距而引起電容變化的是()6、如圖所示，一平行板電容器中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)沿豎直方向。兩個(gè)比荷(即粒子的電荷量與質(zhì)量之比)不同的帶正電的粒子a和b，從電容器的P點(diǎn)以相同的水平速度射入兩平行板之間。測(cè)得a和b與電容器極板的撞擊點(diǎn)到入射點(diǎn)之間的水平距離之比為1∶2。若不計(jì)重力，則a和b的比荷之比是()A．1∶2B．1∶8C．2∶1D．4∶17、（雙選）如圖甲所示，AB是電場(chǎng)中的一條直線，電子以某一初速度從A點(diǎn)出發(fā)，僅在電場(chǎng)力作用下沿AB運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，其v-t圖像如圖乙所示。關(guān)于A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度EA、EB和電勢(shì)φA、φB的關(guān)系，下列判斷正確的是()A．EA＞EB B．EA＜EBC．φA＞φB D．φA＜φB8、（雙選）某靜電場(chǎng)等勢(shì)面如圖中虛線所示，則()A．B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比A點(diǎn)的大B．A點(diǎn)的電勢(shì)比C點(diǎn)的高C．將電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力不做功D．負(fù)電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能小于09、（雙選）空間某一靜電場(chǎng)的電勢(shì)φ在x軸上的分布如圖所示，x軸上兩點(diǎn)B、C的電場(chǎng)強(qiáng)度在x軸方向上的分量分別是EBx、ECx，下列說(shuō)法中正確的有()A．EBx的大小大于ECx的大小B．EBx的方向沿x軸正方向C．電荷在O點(diǎn)受到的電場(chǎng)力在x軸方向上的分量最大D．負(fù)電荷沿x軸從B移到C的過(guò)程中，電場(chǎng)力先做正功，后做負(fù)功10、（雙選）水平放置的平行板電容器與電源相連，下極板接地。帶負(fù)電的液滴靜止在兩極板間P點(diǎn)，以E表示兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，U表示兩極板間的電壓，φ表示P點(diǎn)的電勢(shì)。若電容器與電源斷開(kāi)，保持下極板不動(dòng)，將上極板稍微向上移到某一位置，則()A．U變大，E不變，φ不變 B．U不變，E變小，φ降低C．液滴將向下運(yùn)動(dòng) D．液滴仍保持靜止11、兩個(gè)共軸的半圓柱形電極間的縫隙中，存在一沿半徑方向的電場(chǎng)，如圖所示。帶正電的粒子流由電場(chǎng)區(qū)域的一端M射入電場(chǎng)，沿圖中所示的半圓形軌道通過(guò)電場(chǎng)并從另一端N射出，由此可知(不計(jì)粒子重力)()A．若入射粒子的電荷量相等，則出射粒子的質(zhì)量一定相等B．若入射粒子的電荷量相等，則出射粒子的速度一定相等C．若入射粒子的電荷量與質(zhì)量之比相等，則出射粒子的速度一定相等D．若入射粒子的電荷量與質(zhì)量之比相等，則出射粒子的動(dòng)能一定相等12、如圖所示，a、b、c是氫原子的核外電子繞核運(yùn)動(dòng)的三個(gè)可能軌道，取無(wú)窮遠(yuǎn)處電子的電勢(shì)能為0，電子在a、b、c三個(gè)軌道時(shí)對(duì)應(yīng)的電勢(shì)能分別為－eV、－eV、－eV，由于某種因素(如加熱或光照)的影響，電子會(huì)沿橢圓軌道躍遷到離核更遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)，求：(1)a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)大??；(2)a、b間，b、c間電勢(shì)差的大小。13、如圖所示，A、B為兩塊足夠大的相距為d的平行金屬板，接在電壓為U的電源上，在A板的中央P點(diǎn)放置一個(gè)電子發(fā)射源，可以向各個(gè)方向釋放電子。設(shè)電子的質(zhì)量為m、電荷量為e，射出的初速度為v，求電子打在B板上的區(qū)域面積。(不計(jì)電子的重力)（新教材）人教高中物理必修第三冊(cè)第10章靜電場(chǎng)中的能量練習(xí)含答案（新教材）必修第三冊(cè)第10章靜電場(chǎng)中的能量1、在維護(hù)和檢修高壓供電線路時(shí)，為了不影響城市用電，電工經(jīng)常要在高壓線上帶電作業(yè)。為了保障電工的安全，電工全身要穿上用金屬絲線編織的衣服(如圖所示)。圖乙中電工站在高壓直流輸電線的A供電線上作業(yè)，其頭頂上方有B供電線，B供電線的電勢(shì)高于A供電線的電勢(shì)。虛線表示電工周圍某一截面上的等差等勢(shì)面，c、d、e、f是不同等勢(shì)面上的四個(gè)點(diǎn)，以下說(shuō)法正確的是()A．在c、d、e、f四點(diǎn)中，c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大B．在c、d、e、f四點(diǎn)中，f點(diǎn)的電勢(shì)最高C．若將某電子由c移到f，其電勢(shì)能將增大D．將某電子在d點(diǎn)由靜止釋放，它會(huì)向e點(diǎn)所在等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)解析：選C根據(jù)等差等勢(shì)線的疏密，可知在c、d、e、f四點(diǎn)中，f點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大，故A錯(cuò)誤；沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，因B供電線的電勢(shì)高于A供電線的電勢(shì)，則在c、d、e、f四點(diǎn)中，c點(diǎn)的電勢(shì)最高，故B錯(cuò)誤；若將某電子由c移到f，即從高電勢(shì)處移到低電勢(shì)處，其電勢(shì)能將增大，故C正確；將某電子在d點(diǎn)由靜止釋放，在電場(chǎng)力作用下，它會(huì)向c點(diǎn)所在等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。2、如圖所示，圖中實(shí)線表示一勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線，一帶負(fù)電荷的粒子射入電場(chǎng)，虛線是它的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)，若粒子所受重力不計(jì)，那么正確的判斷是()A．電場(chǎng)線方向向下B．粒子一定從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)C．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)高D．粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能解析：選D無(wú)論粒子從a點(diǎn)或者從b點(diǎn)射入電場(chǎng)，由于運(yùn)動(dòng)軌跡向下彎曲，說(shuō)明粒子受電場(chǎng)力方向向下，可判斷電場(chǎng)線的方向向上而不是向下，A錯(cuò)誤；粒子既可以從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，也可以從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)，B錯(cuò)誤；由于順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，故有φa<φb，C錯(cuò)誤；負(fù)電荷逆著電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)時(shí)電勢(shì)能減少，順著電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)時(shí)電勢(shì)能增加，因而粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能，D正確。3、（雙選）在靜電場(chǎng)中，將一電子從A點(diǎn)移至B點(diǎn)，靜電力做功5eV，則下列結(jié)論正確的是()A．A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是5VB．A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是－5VC．電子的電勢(shì)能增加了5eVD．電子的電勢(shì)能減少了5eV解析：選BDUAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(5××10－19J,－×10－19V)＝－5V，故A錯(cuò)誤，B正確；又WAB＝－ΔEp，靜電力做功5eV，則電勢(shì)能減少5eV，C錯(cuò)誤，D正確。4、如圖所示，充電的平行板電容器兩板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，AB方向?yàn)槲灰苮的正方向，能正確反映電勢(shì)φ隨位移x變化的圖像是()解析：選C沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸降低，A、B錯(cuò)誤；設(shè)AB與水平電場(chǎng)線的夾角為θ，A點(diǎn)的電勢(shì)為φA，則φ＝φA－Excosθ，故C正確，D錯(cuò)誤。5、傳感器在各種領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用，是自動(dòng)控制設(shè)備中不可缺少的元件。如圖所示為幾種電容式傳感器，其中通過(guò)改變電容器極板間距而引起電容變化的是()解析：選CA圖是通過(guò)改變電介質(zhì)，來(lái)改變電容器的電容，故A錯(cuò)誤；B圖中電容器的一個(gè)極板是金屬芯線，另一個(gè)極板是導(dǎo)電液體，故是通過(guò)改變電容器兩極板間正對(duì)面積而引起電容變化的，故B錯(cuò)誤；C圖是通過(guò)改變極板間的距離，改變電容器的電容，故C正確；D圖是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)片改變正對(duì)面積，改變電容器的電容，故D錯(cuò)誤。6、如圖所示，一平行板電容器中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)沿豎直方向。兩個(gè)比荷(即粒子的電荷量與質(zhì)量之比)不同的帶正電的粒子a和b，從電容器的P點(diǎn)以相同的水平速度射入兩平行板之間。測(cè)得a和b與電容器極板的撞擊點(diǎn)到入射點(diǎn)之間的水平距離之比為1∶2。若不計(jì)重力，則a和b的比荷之比是()A．1∶2B．1∶8C．2∶1D．4∶1解析：選D兩帶電粒子都做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，有x＝vt，垂直金屬板方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有y＝eq\f(1,2)at2，粒子在電場(chǎng)中受的力為F＝Eq，根據(jù)牛頓第二定律有F＝ma，聯(lián)立解得：eq\f(q,m)＝eq\f(2yv2,Ex2)。因?yàn)閮闪Ｗ釉谕浑妶?chǎng)中運(yùn)動(dòng)，E相同，v相同，y相同，所以比荷與水平位移的平方成反比，所以比荷之比為4∶1，故D正確。7、（雙選）如圖甲所示，AB是電場(chǎng)中的一條直線，電子以某一初速度從A點(diǎn)出發(fā)，僅在電場(chǎng)力作用下沿AB運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，其v-t圖像如圖乙所示。關(guān)于A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度EA、EB和電勢(shì)φA、φB的關(guān)系，下列判斷正確的是()A．EA＞EB B．EA＜EBC．φA＞φB D．φA＜φB解析：選AC由v-t圖像可知：電子做的是加速度越來(lái)越小的變減速運(yùn)動(dòng)，電子受到的電場(chǎng)力就是其所受的合外力，即電場(chǎng)力越來(lái)越小，由F＝Eq可知，電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越小，即EA＞EB，A選項(xiàng)正確；由于電子帶負(fù)電，其所受的電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反，則電場(chǎng)強(qiáng)度的方向應(yīng)為由A指向B，由沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來(lái)越低，可得φA＞φB，C選項(xiàng)正確。8、（雙選）某靜電場(chǎng)等勢(shì)面如圖中虛線所示，則()A．B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比A點(diǎn)的大B．A點(diǎn)的電勢(shì)比C點(diǎn)的高C．將電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力不做功D．負(fù)電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能小于0解析：選ABCB點(diǎn)的等勢(shì)面比A點(diǎn)的等勢(shì)面密，則B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比A點(diǎn)的大，故A正確；A點(diǎn)的電勢(shì)為0，C點(diǎn)的電勢(shì)為－5V，A點(diǎn)的電勢(shì)比C點(diǎn)的高，故B正確；A點(diǎn)的電勢(shì)與B點(diǎn)的電勢(shì)相等，將電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力不做功，故C正確；C點(diǎn)的電勢(shì)小于0，負(fù)電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能大于0，故D錯(cuò)誤。9、（雙選）空間某一靜電場(chǎng)的電勢(shì)φ在x軸上的分布如圖所示，x軸上兩點(diǎn)B、C的電場(chǎng)強(qiáng)度在x軸方向上的分量分別是EBx、ECx，下列說(shuō)法中正確的有()A．EBx的大小大于ECx的大小B．EBx的方向沿x軸正方向C．電荷在O點(diǎn)受到的電場(chǎng)力在x軸方向上的分量最大D．負(fù)電荷沿x軸從B移到C的過(guò)程中，電場(chǎng)力先做正功，后做負(fù)功解析：選AD在φ-x圖中，圖像上某點(diǎn)的切線的斜率eq\f(Δφ,Δx)為電勢(shì)在該位置沿x軸方向的變化率，即x軸方向上的電場(chǎng)強(qiáng)度，由題圖可知EBx>ECx，EOx＝0，故A正確，C錯(cuò)誤；根據(jù)電場(chǎng)中沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸降低可知EBx沿x軸負(fù)方向，B項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)電荷從B到O，所受電場(chǎng)力沿x軸正方向，負(fù)電荷從O到C，所受電場(chǎng)力沿x軸負(fù)方向，故可判斷負(fù)電荷從B移到C的過(guò)程中，電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功，D項(xiàng)正確。10、（雙選）水平放置的平行板電容器與電源相連，下極板接地。帶負(fù)電的液滴靜止在兩極板間P點(diǎn)，以E表示兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，U表示兩極板間的電壓，φ表示P點(diǎn)的電勢(shì)。若電容器與電源斷開(kāi)，保持下極板不動(dòng)，將上極板稍微向上移到某一位置，則()A．U變大，E不變，φ不變 B．U不變，E變小，φ降低C．液滴將向下運(yùn)動(dòng) D．液滴仍保持靜止解析：選AD電容器與電源斷開(kāi)，則帶電量Q不變，保持下極板不動(dòng)，將上極板稍微向上移到某一位置，則d變大，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)可知C變小，根據(jù)Q＝CU可知U變大，由E＝eq\f(U,d)與上述式子聯(lián)立可得：E＝eq\f(4πkQ,εrS)，則E不變；因P點(diǎn)與下極板的距離不變，根據(jù)U＝Ed可知P點(diǎn)與下極板的電勢(shì)差不變，即P點(diǎn)的電勢(shì)φ不變，A正確，B錯(cuò)誤；由于E不變，則液滴受的電場(chǎng)力不變，則液滴仍保持靜止，C錯(cuò)誤，D正確。11、兩個(gè)共軸的半圓柱形電極間的縫隙中，存在一沿半徑方向的電場(chǎng)，如圖所示。帶正電的粒子流由電場(chǎng)區(qū)域的一端M射入電場(chǎng)，沿圖中所示的半圓形軌道通過(guò)電場(chǎng)并從另一端N射出，由此可知(不計(jì)粒子重力)()A．若入射粒子的電荷量相等，則出射粒子的質(zhì)量一定相等B．若入射粒子的電荷量相等，則出射粒子的速度一定相等C．若入射粒子的電荷量與質(zhì)量之比相等，則出射粒子的速度一定相等D．若入射粒子的電荷量與質(zhì)量之比相等，則出射粒子的動(dòng)能一定相等解析：選C由題圖可知，該粒子在電場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力提供向心力qE＝meq\f(v2,r)得r＝eq\f(mv2,qE)，r、E為定值，若q相等則動(dòng)能eq\f(1,2)mv2一定相等，但質(zhì)量m或速度v不一定相等，若eq\f(q,m)相等，則速度v一定相等，故只有C正確。12、如圖所示，a、b、c是氫原子的核外電子繞核運(yùn)動(dòng)的三個(gè)可能軌道，取無(wú)窮遠(yuǎn)處電子的電勢(shì)能為0，電子在a、b、c三個(gè)軌道時(shí)對(duì)應(yīng)的電勢(shì)能分別為－eV、－eV、－eV，由于某種因素(如加熱或光照)的影響，電子會(huì)沿橢圓軌道躍遷到離核更遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)，求：(1)a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)大?。?2)a、b間，b、c間電勢(shì)差的大小。解析：(1)電子的帶電荷量q＝－×10－19C，據(jù)電勢(shì)的定義φ＝eq\f(Ep,q)得，φa＝eq\f(Epa,q)＝eq\f(－eV,－×10－19C)＝V。同理φb＝V，φc＝V。(2)Uab＝φa－φb＝－V＝VUbc＝φb－φc＝－V＝V。答案：(1)VVV(2)VV13、如圖所示，A、B