训练9电场能的性质-【勤径学升】2024-2025学年高中物理必修第三册同步练测（人教版2019）

训练九 电场能的性质 C.若将某电子由c移到f,其电势能将 基础练/学考测评 增大 1.在静电场中，关于场强和电势的说法正确 D.若将电子在d点由静止释放，它会向e 的是 ( 点所在等势面运动 A.电场强度大的地方电势一定高 4.(多选)如图所示为密立根油滴实验示意 B.电势为零的地方场强也一定为零 图。实验中要设法使带负电的油滴悬浮在 C.场强为零的地方电势也一定为零 电场之中。若在实验中观察到某一个带负 D.场强大小相同的点电势不一定相同 电的油滴向下加速运动。在该油滴向下运 2.(多选)位于A、B处的两个带有不等量负 动的过程中，下列说法正确的是( 电荷的点电荷在平面内的电势分布如图所 喷雾器 示，图中实线表示等势线，则 () 油滴 ++ A.电场力做负功 B.重力和电场力的合力做正功 A.a点和b点的电场强度相同 C.电势能逐渐减小 B.正电荷从c点移到d点，静电力做正功 D.重力势能的减少量大于动能的增加量 C.负电荷从a点移到c点，静电力做正功 5.(多选)某静电场的电场线如图所示，虚线 D.正电荷从e点沿图中虚线移到f点，电 表示一带电粒子仅在电场力作用下的运动 势能先减小后增大 轨迹，a、b为轨迹上的两点。以下判断正 3.在维护和检修高压供电 B线 确的是 () 线路时，为了不影响城市 用电，电工经常要在高压 线上带电作业。为了保 障电工的安全，电工全身要穿上用金属丝 线编织的衣服。图中电工站在高压直流输 A.粒子带负电 电线的A供电线上作业，其头顶上方有B B.a点电势低于b点电势 供电线，B供电线的电势高于A供电线的 C.粒子在a点的速率小于在b点的速率 电势。虚线表示电工周围某一截面上的等 D.粒子在a点的电势能大于在b点的电 势面，c、d、e、f是不同等势面上的四个点， 势能 则以下说法正确的是 () 6.如图所示，在足够长的光滑绝缘水平直线 A.在c、d、e、f四点中，c点的电场最强 轨道上方h高度的P点固定一个电荷量 B.在c、d、e、f四点中，f点的电势最高 为十Q的点电荷，一质量为m、带电荷量为 17 高中物理·必修第三册（人教版》 十q的物块（可视为质点）从轨道上的A点 子束沿垂直于虚线AB的方向进入“透镜” 以初速度。沿轨道向右运动，当运动到P 电场，仅在电场力的作用下穿过小孔CD。 点正下方B点时速度为。已知点电荷产 下列说法正确的是 () 生的电场在A点的电势为（取无穷远处 电势为零)，PA连线与水平轨道的夹角为 N 60°，重力加速度为g,静电力常量为k。 试求： A.M点的电场强度小于V点的电场强度 (1)物块在A点时受到轨道的支持力 B.正对N点射入“透镜”电场的正电子会 大小： 经过N点 (2)点电荷产生的电场在B点的电势。 C.正对小孔CD中心射入“透镜”电场的 正电子不会沿直线穿出小孔 D.该“透镜”电场对垂直于虚线AB射入 160° 小孔CD的正电子束有发散作用 777777777 8.卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的 核式结构模型，将某次实验中某个α粒子 的运动简化为如图所示的模型。图中虚线 表示原子核所形成的电场的等势线，实线 表示一个a粒子的运动轨迹。在a粒子从 a运动到b,再运动到c的过程中，下列说 法中正确的是 A.加速度先变小，后变大 B.速度先增大，后减小 C.电势能先减少，后增加 D.电场力先做负动，后做正功，总功等 于零 能力练了素能培倪 9.如图所示，绝缘光滑半圆环轨道放在竖直 7.电子显微镜通过“静电透镜”实现对电子会 向下的匀强电场中，场强为E。在与环心 聚或发散使微小物体成像。如图所示，某 等高处放有一质量为m、带电荷量十q的 “静电透镜”区域的等势面为图中虚线，其 小球，由静止开始沿轨道运动，下列说法正 中M、V两点电势PM>PN。现有一正电 确的是 () 18 A.当A小球所受电场力与弹簧弹力大小 相等时，A小球速度达到最大 B.两小球加速度先增加，再减小 A.小球在运动过程中机械能守恒 C.电场力对两球均做正功，两小球与弹 B.小球经过环的最低点时速度最大 簧组成的系统机械能增加 C.小球经过环的最低点时对轨道压力为 (mg+Eq） D.电场力对两球均做正功，两小球的电 D.小球经过环的最低点时对轨道压力为 势能变大 3(mg-qE) 12.一足够大的匀强电场，场强方向是水平的 10.如图所示，虚线表示等势面，相邻等势面 (如图所示)。一个质量为m的带正电的 间的电势差相等，有一带正电的小球在电 小球，从O点出发，初速度的大小为， 场中运动，实线表示小球的运动轨迹。小 在静电力与重力的作用下，恰能沿与场强 球在a点的动能为20eV,运动到b点时 的反方向成0角的方向做直线运动。求： 动能为2eV。若取c点为零电势点，则当 (1)小球所受静电力FE的大小： 这个小球的电势能等于6cV时，它的动 (2)小球运动加速度a的大小： 能为（不计重力和空气阻力） (3)小球运动到最高点时其电势能与在O 点的电势能之差。 A.18 eV B.12 eV C.10 eV D.8 eV 11.(多选)如图所示，质量分别为m1和m 的两个小球A、B,带有等量异种电荷，通 过绝缘轻弹簧相连接，置于绝缘光滑的水 平面上，突然加一水平向右的匀强电场 后，两小球A、B将由静止开始运动，则从 开始运动到第一次速度为零的过程中，下 列说法正确的是（设整个过程中不考虑电 荷间库仑力的作用且弹簧不超过弹性 限度) A E (O(+) 19BC¦ ! !^a\!STUYbc œC%žŸ !!/ ! –¢ 40 @ /0 = ¾håQ]/Œ ( , •– * –¢*F = h / # 0 !ûxCX)ԆFDW ( / ûp 0 û¥† FDWa ( X)Ô¥†FDW?+Èa ( i - # $ •– ( / 9« ) "!/ ! b;:þ`—:9þ†F/ŒE]/Œ ( xy 4 0 @ = 0 &((( &)!( *# D " 20!( ' D " 20!( ' : " $ * :CW0W ‚ +0 ( 40!!')!( *!+ )!( ' :0!!')!( *!# : ) #!, ! < R7 1/ F*û . 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" -; ( " 567 " # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # " $# 2.CD a、b两处电场强度的方向不同，因为场强是矢量， 所以a点和b点的电场强度不同，故A错误；因为场源 电荷是负电荷，所以正电荷从c点移到d点过程中电势 升高，电势能增大，静电力做负功，故 B错误；因为场源 电荷是负电荷，所以负电荷从 a点移到c点过程中电势 升高，电势能减小，静电力做正功，故C正确；正电荷从 e点沿图中虚线移到f点的过程中电势先降低后升高， 所以电势能先减小后增大，故D正确。 3.C 依据等势线的疏密程度，可知在c、d、e、f四点中，f 点的电场最强，故 A错误；因B供电线的电势高于A供 电线的电势，则在c、d、e、f四点中，c点的电势最高，故 B错误；若将某电子由c移到f,即从高电势处移动到低 电势处，因电子带负电，则其电势能将增大，故C正确； 沿着电场线方向电势逐渐降低，因c、d、e、f四点电势逐 渐降低，则电场线大致由c指向f,故将某电子在d点 由静止释放，在电场力作用下，它会向c点所在等势面 运动，故D错误。 4.ABD 带负电的油滴受向上的电场力，向下加速运动， 则电场力做负功，电势能变大，A正确，C错误；油滴向 下做加速运动，则重力和电场力的合力向下，则合力做 正功，B正确；根据能量关系可知，重力势能的减少量等 于电势能增加量与动能的增加量之和，重力势能的减少 量大于动能的增加量，D正确。 5.CD 带电粒子仅受电场力作用，带电粒子受电场力方 向指向其轨迹的内侧，电场力方向斜向右上方，与电场 线的方向相同，所以粒子带正电，故 A错误；沿着电场 线的方向，电势降低，所以a点电势高于b点电势，故B 错误；粒子从a运动到b,电场力与轨迹上每一点的切线 方向也就是速度方向成锐角，电场力做正功，粒子的速 度增加，电势能减小，所以粒子在a点的速率小于在b 点的速率，粒子在a点的电势能大于在b点的电势能， 故C.D正确。 6.解析(1)物块在A点受到点电荷的库仑力F=kQ, 由几何关系可知r=sm 60 设物块在A点时受到轨道的支持力大小为FN, 由平衡条件有FN=mg+Fsin 60°, 解得：F=mg+3.8A0 (2)设点电荷产生的电场在B点的电势为φg, 由动能定理有q(φ-9a)=_m3-2mo2, 解得：9=g+(2-。 (1)mg+3.5AO(2)答案 能力练素能培优 7.D 根据等势面分布画出电场线，可以看出M点处电场 线比N点处电场线密集，则M点的电场强度大于N点 的电场强度，选项 A错误；电场线与等势面垂直，则正 对N点射入“透镜”电场的正电子受到的电场力的方向 不总是指向N点，不会经过N点，选项B错误；电场线 与等势面垂直，由图中对称性及力的合成法则可知，正 对小孔CD中心射入“透镜”电场的正电子受到的电场 力的方向与速度方向相同，会沿直线穿出小孔，选项C 错误；电场线与等势面垂直，根据垂直于虚线 AB 射入 小孔CD的正电子束受到的电场力方向可知，该“透镜” 电场对垂直于虚线 AB射入小孔CD 的正电子束有发 散作用，选项D正确。 8.D 由点电荷电场线分布特点，b点的电场线比a、c 两 点密，因此，a、c两点场强小于b点场强，加速度先变大 后变小，A错误；卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子经过 某一原子核附近时α粒子和原子核均带正电，互相排 斥，虚线为等势线，电场线垂直于等势线，α粒子由于惯 性，逆电场线运动，由a到b,受斥力，电场力做负功，电 势能增大，速度减小，动能减小，由b到c 过程中，电场 力的方向与速度方向夹角为锐角，电场力做正功，电势 能减小，速度增大，动能增大，由于 a和c在同一等势线 上，电场力做功为零，D正确，B、C错误；故选D。 9.B 小球运动过程中电场力做功改变机械能，所以小球 机械能不守恒，A 错误；小球下滑过程中电场力和重力 都做正功，小球速度变大，到达最低点时速度最大，之后 上滑过程中电场力和重力做负功，小球速度减小，B正 确；小球从静止下滑到轨道最低点，根据动能定理 mgR +qER=÷m2,在最低点Fx-mg-qE=mk,,解得 F=3(mg+qE),根据牛顿第三定律可知小球经过环 的最低点时对轨道压力为3(mg+qE),C、D错误。 10.D 由于带电小球在电场中移动时，只有电场力做功， 因此只有动能和电势能之间的转化，因等势面为等差 等势面，在相邻等势面间移动电荷动能变化相同，从 a 点到b点，动能减少了18 eV,所以从a点到c点动能 减少了6eV,c点动能为14 eV,故当小球电势能为 6 eV时，它的动能为8 eV,D正确。 11.AC 加电场后，A小球受到水平向左的电场力，B小 球受到水平向右的电场力，刚开始，电场力大于弹簧弹 力，两小球做加速运动，电场力做正功，电势能减小，小 球的动能和弹簧的弹性势能都变大，当电场力与弹力 平衡时，两球速度达到最大，此后两球开始做减速运 动，A正确；两小球从开始运动到速度最大过程中，电 场力不变，弹簧弹力变大，故加速度减小，当电场力与 弹力平衡时，加速度为0,速度最大，随后加速度反向 增大，B错误；加电场后，从两球开始运动到第一次速 度为零的过程中，电场力始终对两小球做正功，则两小 球的电势能变小，两小球与弹簧组成的系统机械能增 加，故C正确，D错误。 12.解析 (1)因小球做直线运动， % 它受的静电力Fe和重力mg的 00 F合力必沿 v。的反向延长线，如 图所示， mgmg=Fgtan θ, F 故静电力F=tango。 (2)由小球受力分析图可知，其所受的合外力 F=sing 故小球做匀减速运动的加速度大小为a=sin (3)设从O点到最高点的位移为x,有 v。2=2ax, 运动的水平距离为L=xcos 0, 两点的电势能之差△E,=F?L, △E?=2mocos20由以上各式得 (1)mgo(2)o(3)2mo2co2n答案 34