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义乌市高中物理必修第3册第十章 静电场中的能量试卷检测题

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义乌市高中物理必修第3册第十章 静电场中的能量试卷检测题 一、第十章 静电场中的能量选择题易错题培优（难） 1．如图所示，匀强电场中有一个以O为圆心、半径为R的圆，电场方向与圆所在平面平行，圆上有三点A、B、C，其中A与C的连线为直径，∠A＝30°。有两个完全相同的带正电粒子，带电量均为q（q＞0），以相同的初动能Ek从A点先后沿不同方向抛出，它们分别运动到B、C两点。若粒子运动到B、C两点时的动能分别为EkB＝2Ek、EkC＝3Ek，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，则匀强电场的场强大小为

A．kEqR B．2kEqR C．3 3kEqR D．

23 3kE

qR 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 从A点到B点应用动能定理有：2-ABkkkqUEEE

从A点到C点应用动能定理有：32-ACkkkqUEEE 所以2ACABUU 做出等势面和电场线如图所示：

则从A点到B点应用动能定理有：,32kkRqEdqEADEqEE即 解得23 3kEEqR。 选项D正确，A、B、C错误。

2．空间某一静电场的电势φ在x轴上的分布如图所示，图中曲线关于纵轴对称。在x轴上 取a、b两点，下列说法正确的是（ ） A．a、b两点的电场强度在x轴上的分量都沿x轴正向

B．a、b两点的电场强度在x轴上的分量都沿x轴负向

C．a、b两点的电场强度在x轴上的分量大小Eab

D．一正电荷沿x轴从a点移到b点过程中，电场力先做正功后做负功

【答案】C 【解析】 【详解】 A B．因为在O点处电势最大，沿着x轴正负方向逐渐减小，电势顺着电场强度的方向减

小，所以a、b两点的电场强度在x轴上的分量方向相反。 C．在a点和b点附近分别取很小的一段d，由图像可知b点段对应的电势差大于a点段对

应的电势差，看作匀强电场Δ=ΔEd，可知EaD．x轴负方向电场线往左，x轴正方向电场线往右，所以正电荷沿x轴从a点移到b点过

程中，电场力先做负功后做正功。故D错误。 故选C。

3．如图所示， A、B、 C、D是真空中一正四面体的四个顶点，每条棱长均为l.在正四面体的中心固定一电荷量为-Q的点电荷，静电力常量为k,下列说法正确的是

A．A、B两点的场强相同

B．A点电场强度大小为

2

83kQ

l C．A点电势高于C点电势

D．将一正电荷从A点沿直线移动到B点的过程中，电场力一直不做功

【答案】B 【解析】 由于点电荷在正四面体的中心，由对称性可知，A、B两点的场强大小相等，但是方向不 同，故A错误；由立体几何知识，可知正四面体的中心到顶点的距离为64l，由22

2

8364KQKQkQErll



，故B正确；电势为标量，由对称性可知A点电势等于C点电

势，故C错误；从A点沿直线移动到B点的过程中电势先降低再升高，对于正电荷而言，其电势能先变小再变大，所以电场力先做正功，再做负功，故D错误．

4．匀强电场中的三点A、B、C是一个三角形的三个顶点，AB的长度为1 m，D为AB的中点，如图所示．已知电场线的方向平行于△ABC所在平面，A、B、C三点的电势分别为14 V、6 V和2 V，设场强大小为E，一电量为1×610C的正电荷从D点移到C点电场力所做

的功为W,则

A．W=8×610J E＞8 V/m B．W=6×610J E＞6 V/m C．W=8×610J E≤8 V/m D．W=6×610J E≤6 V/m 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】

试题分析：由题匀强电场中，由于D为AB的中点，则D点的电势102ABDV，电荷从D点移到C点电场力所做的功为W=qUDC=q（φD-φC）=1×10-6×（10-2）J=8×10-6J．AB的长度为1m，由于电场强度的方向并不是沿着AB方向，所以AB两点沿电场方向的距离d＜1m，匀强电场中两点电势差与两点沿电场方向的距离成正比，即U=Ed，所以

8/UEVmd，故选A．

考点：电势；电场强度

5．在竖直平面内有水平向右、场强为E=1×104N/C的匀强电场．在场中有一根长L=2m的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系质量为0.04kg的带电小球，它静止时细线与竖直方向成37°角．如图所示，给小球一个初速度让小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动， 取小球在静止时的位置为电势能和重力势能的零点，下列说法正确的是(cos37°=0.8，g=10m/s2)

A．小球所带电量为q=3.5×10-5C B．小球恰能做圆周运动动能最小值是0.96J C．小球恰能做圆周运动的机械能最小值是1.54J D．小球恰能做圆周运动的机械能最小值是0.5J 【答案】C 【解析】 对小球进行受力分析如图所示：

根据平衡条件得：37mgtanqE，解得：537310mgtanqCE，故A错误；由于重力和电场力都是恒力，所以它们的合力也是恒力

在圆上各点中，小球在平衡位置A点时的势能（重力势能和电势能之和）最小，在平衡位置的对称点B点，小球的势能最大，由于小球总能量不变，所以在B点的动能kBE最小，对应速度Bv最小，在B点，小球受到的重力和电场力，其合力作为小球做圆周运动的向心

力，而绳的拉力恰为零，有：0.40.5370.8mgFNcos合，而2BvFmL合，所以2110.522KBBEmvFLJ合，故B错误；由于总能量保持不变，即

kPGPEEEEC（C为恒量）．所以当小球在圆上最左侧的C点时，电势能PEE最 大，机械能最小，由B运动到A，PAPBWEE合力，·2WFL

合合力

，联立解得：

2PBEJ，总能量2.5PBkBEEEJ，由C运动到

A，21370.96PWFLsinJWE电电电，，所以C点的机械能为

21.54?PCEEEJ机

，即机械能的最小值为1.54J，故C正确，D错误；故选C．

【点睛】根据小球在平衡位置合力为0，可以求出小球所受的电场力从而得出小球的带电荷量；根据小球恰好在竖直面内做圆周运动这一临界条件，知，在平衡位置处合外力提供圆周运动的向心力从而求出小球动能的最小值．抓住小球能量守恒，电势能最大处小球的机械能最小，根据做功情况分析．

6．如图甲所示，a、b是一条竖直电场线上的两点，一带正电的粒子从a运动到b的速度—时间图象如图乙所示，则下列判断正确的是

A．b点的电场方向为竖直向下

B．a点的电场强度比b点的大

C．粒子从a到b的过程中电势能先减小后增大

D．粒子从a到b的过程中机械能先增大后减小

【答案】B 【解析】 【详解】 A.粒子在a点时受到的电场力方向向上，大小大于重力，所以电场的方向为竖直向上，故A错误； B.粒子在b点时受到的电场力小于重力，所以a点的电场强度比b点的大，故B正确； C.粒子从a到b的过程中电场力一直做正功，所以电势能一直减小，故C错误； D.粒子从a到b的过程中，除重力做负功外，只有电场力做正功，则机械能一直增大，故D错误。

7．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】 A.点电荷的电场如图所示：

正电荷在P、M两点处产生的场强大小相等为12QEkd（d为PA、AM、MN的距离）；而两负电荷在P点处的合场强向下，在M点场强为零；所以MPEE；故A正确，不符合题意；

BC.正电荷在N点的场强324QEkd，两负电荷在N点的场强 432

2

332cos3024()3QQEkkEdd，故N点合场强向上且可知在M、N之间某点

场强可能为零，故B正确，不符合题意；C错误，符合题意； D.由场强叠加可知A、M之间的场强均大于A、P之间的场强，所以AMAP，所以MP，故D正确，不符合题意．

8．一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿竖直方向．两个比荷（即粒子的电荷量与质量

之比）不同的带正电的粒子和，从电容器的点（如图）以相同的水平速度射入两平行板之间．测得和与电容极板的撞击点到入射点之间的水平距离之比为1:2．若不计重力，则和的比荷之比是

A．1:2 B．1:8 C．2:1 D．4:1 【答案】D 【解析】 两带电粒子都做类平抛运动，水平方向匀速运动，有，垂直金属板方向做初速度为

零的匀加速直线运动，有，电荷在电场中受的力为，根据牛顿第二定律

有，整理得，因为两粒子在同一电场中运动，E相同，初速度相同，侧位移相同，所以比荷与水平位移的平方成反比．所以比荷之比为，D正确． 【易错提醒】表达式的整理过程易出现问题． 【学科网备考提示】带电粒子在电场中的加速和偏转是高考的重点考查内容．

9．两个质量相同的小球用不可伸长的细线连结，置于场强为E的匀强电场中，小球1和2均带正电，电量分别为和（＞）．将细线拉直并使之与电场方向平行，如图所示．若将两小球同时从静止状态释放，则释放后细线中的张力T为（不计重力及两小球间的库仑力）

A．T=（－）E B．T=（－）E

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高中物理必修第3册第十章 静电场中的能量试卷测试卷附答案

高中物理必修第3册第十章 静电场中的能量试卷测试卷附答案

高中物理必修第3册第十章静电场中的能量试卷测试卷附答案一、第十章静电场中的能量选择题易错题培优（难）1．空间某一静电场的电势φ在x轴上的分布如图所示，图中曲线关于纵轴对称。

在x轴上取a、b两点，下列说法正确的是（）A．a、b两点的电场强度在x轴上的分量都沿x轴正向B．a、b两点的电场强度在x轴上的分量都沿x轴负向C．a、b两点的电场强度在x轴上的分量大小E a<E bD．一正电荷沿x轴从a点移到b点过程中，电场力先做正功后做负功【答案】C【解析】【详解】A B．因为在O点处电势最大，沿着x轴正负方向逐渐减小，电势顺着电场强度的方向减小，所以a、b两点的电场强度在x轴上的分量方向相反。

C．在a点和b点附近分别取很小的一段d，由图像可知b点段对应的电势差大于a点段对应的电势差，看作匀强电场Δ=ΔEd，可知E a<E b，故C正确。

D．x轴负方向电场线往左，x轴正方向电场线往右，所以正电荷沿x轴从a点移到b点过程中，电场力先做负功后做正功。

故D错误。

故选C。

2．两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点，两点电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示，其中P、N两点的电势为零，NF段中Q点电势最高，则()A．P点的电场强度大小为零B．q1和q2为等量异种电荷C．NQ间场强方向沿x轴正方向D．将一负电荷从N点移到F点，电势能先减小后增大【答案】D【解析】【详解】A．φ-x图线的斜率等于电场强度，故可知P点的电场强度大小不为零，A错误；B．如果1q和2q为等量异种电荷，点连线中垂线是等势面，故连线的中点是零电势点；由于OP PM>，故12q q>，故B错误；C．沿着电场线的方向，电势降低，由于从N到Q电势升高，故是逆着电场线，即NQ间场强方向沿x轴正方向；D．由于从N到F，电势先增加后减小，将一负电荷从N点移到F点，根据公式PE qϕ=电势能先减小后增大，故D正确。

故选D。

高中物理必修第3册第十章 静电场中的能量试卷测试卷(含答案解析)

高中物理必修第3册第十章 静电场中的能量试卷测试卷(含答案解析)

高中物理必修第3册第十章 静电场中的能量试卷测试卷（含答案解析）一、第十章 静电场中的能量选择题易错题培优（难）1．一均匀带负电的半球壳，球心为O 点，AB 为其对称轴，平面L 垂直AB 把半球壳分为左右两部分，L 与AB 相交于M 点，对称轴AB 上的N 点和M 点关于O 点对称，已知一均匀带电球壳内部任一点的电场强度为零；取无穷远处电势为零，点电荷q 在距离其为r 处的电势为φ=kqr（q 的正负对应φ的正负）。

假设左侧部分在M 点的电场强度为E 1，电势为φ1；右侧部分在M 点的电场强度为E 2，电势为φ2；整个半球壳在M 点的电场强度为E 3，在N 点的电场强度为E 4．下列说法正确的是（ ）A ．若左右两部分的表面积相等，有12E E >，12ϕϕ>B ．若左右两部分的表面积相等，有12E E <，12ϕϕ<C ．不论左右两部分的表面积是否相等，总有12E E >，34E E =D ．只有左右两部分的表面积相等，才有12E E >，34E E = 【答案】C 【解析】 【详解】A 、设想将右侧半球补充完整，右侧半球在M 点的电场强度向右，因完整均匀带电球壳内部任一点的电场强度为零，可推知左侧半球在M 点的电场强度方向向左，根据对称性和矢量叠加原则可知，E 1方向水平向左，E 2方向水平向右，左侧部分在M 点产生的场强比右侧电荷在M 点产生的场强大，E 1＞E 2，根据几何关系可知，分割后的右侧部分各点到M 点的距离均大于左侧部分各点到M 点的距离，根据k qrϕ=，且球面带负电，q 为负，得：φ1＜φ2，故AB 错误；C 、E 1＞E 2与左右两个部分的表面积是否相等无关，完整的均匀带电球壳内部任一点的电场强度为零，根据对称性可知，左右半球壳在M 、N 点的电场强度大小都相等，故左半球壳在M 、N 点的电场强度大小相等，方向相同，故C 正确，D 错误。

高中物理必修第3册第十章 静电场中的能量试卷同步检测(Word版 含答案)

高中物理必修第3册第十章 静电场中的能量试卷同步检测(Word版 含答案)

高中物理必修第3册第十章静电场中的能量试卷同步检测（Word版含答案）一、第十章静电场中的能量选择题易错题培优（难）1．空间存在一静电场，电场中的电势φ随x (x轴上的位置坐标)的变化规律如图所示，下列说法正确的是( )A．x = 4 m处的电场强度可能为零B．x = 4 m处电场方向一定沿x轴正方向C．沿x轴正方向，电场强度先增大后减小D．电荷量为e的负电荷沿x轴从0点移动到6 m处，电势能增大8 eV【答案】D【解析】【分析】【详解】φ 图象的斜率等于电场强度，知x=4 m处的电场强度不为零，选项A错误；B、A、由x从0到x=4 m处电势不断降低，但x=4 m点的电场方向不一定沿x轴正方向，选项B错误；C、由斜率看出，沿x轴正方向，图象的斜率先减小后增大，则电场强度先减小后增大，选项C错误；D、沿x轴正方向电势降低，某负电荷沿x轴正方向移动，电场力做负功，从O点移动到6m的过程电势能增大8 eV，选项D正确．故选D．【点睛】本题首先要读懂图象，知道φ-x图象切线的斜率等于电场强度，场强的正负反映场强的方向，大小反映出电场的强弱．2．如图所示，在纸面内有一直角三角形ABC，P1为AB的中点，P2为AP1的中点，BC=2 cm，∠A = 30°．纸面内有一匀强电场，电子在A点的电势能为-5 eV，在C点的电势能为19 eV，在P2点的电势能为3 eV．下列说法正确的是A．A点的电势为-5 VB．B点的电势为-19 VC．该电场的电场强度方向由B点指向A点D．该电场的电场强度大小为800 V/m【答案】D【解析】【分析】【详解】A．由公式pEqϕ=可知，pAA5eV5VEq eϕ-===-故A错误．B．A到P2的电势差为2A5(3)V8VPUϕϕ=-=--=B A4548V27VUϕϕ=-=-⨯=-故B错误．C．A点到B点电势均匀降落，设P1与B的中点为P3,该点电势为：3A3538V19VPUϕϕ=-=-⨯=-Cp19eV19VCEq eϕ===--P3点与C为等势点，连接两点的直线为等势线，如图虚线P3C所示．由几何关系知，P3C与AB垂直，所以AB为电场线，又因为电场线方向由电势高指向电势低，所以该电场的电场强度方向是由A点指向B点，故C错误．D．P3与C为等势点，该电场的电场强度方向是由A点指向B点，所以场强为：28V/cm800V/m1UEAP===故D正确．3．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】A.点电荷的电场如图所示：正电荷在P 、M 两点处产生的场强大小相等为12Q E k d =（d 为PA 、AM 、MN 的距离）；而两负电荷在P 点处的合场强向下，在M 点场强为零；所以M P E E >；故A 正确，不符合题意；BC.正电荷在N 点的场强324Q E k d =，两负电荷在N 点的场强4322332cos302()3Q QE k k Edd=︒=>，故N点合场强向上且可知在M、N之间某点场强可能为零，故B正确，不符合题意；C错误，符合题意；D.由场强叠加可知A、M之间的场强均大于A、P之间的场强，所以A M A Pϕϕϕϕ->-，所以M Pϕϕ<，故D正确，不符合题意．4．如图所示，平行板电容器与直流电源、理想二极管(正向电阻为零可以视为短路，反向电阻无穷大可以视为断路)连接，电源负极接地。

高中物理必修第3册第十章 静电场中的能量试卷试卷(word版含答案)

高中物理必修第3册第十章 静电场中的能量试卷试卷(word版含答案)

高中物理必修第3册第十章 静电场中的能量试卷试卷（word 版含答案）一、第十章 静电场中的能量选择题易错题培优（难）1．如图所示，分别在M 、N 两点固定放置两个点电荷+Q 和-2Q ，以MN 连线的中点O 为圆心的圆周上有A 、B 、C 、D 四点，COD 与MN 垂直，规定无穷远处电势为零，下列说法正确的是( )A ．A 点场强与B 点场强相等 B ．C 点场强与D 点场强相等 C ．O 点电势等于零 D ．C 点和D 点电势相等 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A 、由于2Q ＞Q ，A 点处电场线比B 点处电场线疏，A 点场强小于B 点场强；故A 错误． B 、由于电场线关于MN 对称，C 、D 两点电场线疏密程度相同，则C 点场强等于D 点场强，但方向与两个电荷的连线不平行，故电场强度的方向不同，故电场强度大小相等，但方向不相同；故B 错误．C 、根据等量异种电荷的对称性可知过O 点的中垂线与电场线垂直，中垂线为等势线，O 点的电势为零，现在是不等量的异种电荷，过O 点中垂线不再是等势线，O 点电势不为零，由U E d =⋅可知左侧的平均场强小，电势降低的慢，则零电势点在O 点右侧；C 错误．D 、沿着电场线电势逐渐降低，结合电场分布的上下对称可知0C D ϕϕ=>；D 正确． 故选D ． 【点睛】本题考查判断电势、场强大小的能力，往往画出电场线，抓住电场线分布的特点进行判断．2．如图所示，匀强电场中有一个以O 为圆心、半径为R 的圆，电场方向与圆所在平面平行，圆上有三点A 、B 、C ，其中A 与C 的连线为直径，∠A ＝30°。

有两个完全相同的带正电粒子，带电量均为q （q ＞0），以相同的初动能E k 从A 点先后沿不同方向抛出，它们分别运动到B 、C 两点。

若粒子运动到B 、C 两点时的动能分别为E kB ＝2E k 、E kC ＝3E k ，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，则匀强电场的场强大小为A ．k E qRB ．2k E qRC ．33kE qRD ．233kE qR【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】从A 点到B 点应用动能定理有：2-AB k k k qU E E E == 从A 点到C 点应用动能定理有：32-AC k k k qU E E E == 所以2AC AB U U =做出等势面和电场线如图所示：则从A 点到B 点应用动能定理有：,3k k RqEd qE AD E qE E ===即 解得233kE E qR=。