高中物理必修第3册第十章 静电场中的能量试卷测试卷(解析版)
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,两个可视为点电荷的带正电小球A和B,A球系在一根不可伸长的绝缘细线一端,绕过定滑轮,在细绳的另一端施加拉力F,B球固定在绝缘座上,位于定滑轮的正下方。现缓慢拉动细绳,使A球缓慢移动到定滑轮处,此过程中,B球始终静止,忽略定滑轮大小和摩擦,下列判断正确的是( )
A.B球受到的库仑力先增大后减小 B.拉力F一直增大
C.地面对绝缘座的支持力一直减少 D.A球的电势能先不变后减少 【答案】D 【解析】 【详解】
设球所受库仑力大小为FC,AB两球间距离为r,B球距定滑轮为h,A球与定滑轮间距离为l,对开始位置处的A球受力分析,将F和FC合成如图,由相似三角形可得
QQmgFC??kA3B hrr所以A球缓慢移动过程中,r先不变,等A球运动到滑轮正下方后,r再变大;整个过程中l一直减小。
A.r先不变再变大,B球受到的库仑力大小先不变再减小,故A项错误; B.A球未到滑轮正下方时,由相似三角形可得
Fmg? lh所以F先减小,当A球到达滑轮正下方后,由平衡条件可得
F?k所以F再增大,故B项错误;
QAQB?mg 2rC.A球未到滑轮正下方时,库仑力大小不变,方向趋近竖直,则B球受到库仑力的竖直分量变大,地面对绝缘座的支持力先变大;A球到达滑轮正下方后,B球受到库仑力大小减小、方向竖直向下,地面对绝缘座的支持力减小;故C项错误;
D.r先不变再变大,两者间的库仑斥力对A球先不做功后做正功,则A球的电势能先不变后减少,故D项正确。
2.如图所示,真空中有一个边长为L的正方体,正方体的两个顶点M、N处分别放置电荷量都为q的正、负点电荷.图中的a、b、c、d是其他的四个顶点,k为静电力常量.下列表述正确是( )
A.a、b两点电场强度大小相等,方向不同 B.a点电势高于b点电势
C.把点电荷+Q从c移到d,电势能增加
D.同一个试探电荷从c移到b和从b移到d,电场力做功相同 【答案】D 【解析】
A、根据电场线分布知,a、b两点的电场强度大小相等,方向相同,则电场强度相同.故A错误.B、ab两点处于等量异种电荷的垂直平分面上,该面是一等势面,所以a、b的电势相等.故B错误.C、根据等量异种电荷电场线的特点,因为沿着电场线方向电势逐渐降低,则c点的电势大于d点的电势.把点电荷+Q从c移到d,电场力做正功,电势能减小,故C错误.D、因Ucb?Ubd可知同一电荷移动,电场力做功相等,则D正确.故选D.
【点睛】解决本题的关键知道等量异种电荷周围电场线的分布,知道垂直平分线为等势线,沿着电场线方向电势逐渐降低.
3.如图所示,虚线AB和CD分别为椭圆的长轴和短轴,相交于O点,两个等量异号点电荷分别位于椭圆的两个焦点M、N上.下列说法中正确的是( )
A.O点的电场强度为零 B.A、B两点的电场强度相同
C.将电荷+q沿曲线CAD从C移到D的过程中,电势能先减少后增加 D.将电荷+q沿曲线CBD从C移到D的过程中,电势能先增加后减少 【答案】B 【解析】 【详解】
AB.由等量异种电荷的电场线分布情况可知,A、B两点的电场强度相同, O点的电场强度不为零,故A错误;B正确;
CD. 由等量异种电荷的等势面分布情况可知,
φA?φC?φD?φB
正电荷在电势高的地方电势能大,所以将电荷+q沿曲线CAD从C移到D的过程中,电势能先增大后减少,将电荷+q沿曲线CBD从C移到D的过程中,电势能先减少后增大,故CD错误。
4.如图甲所示,平行金属板A、B正对竖直放置,C、D为两板中线上的两点。A、B板间不加电压时,一带电小球从C点无初速释放,经时间T到达D点,此时速度为v0;在A、B两板间加上如图乙所示的交变电压,t=0带电小球仍从C点无初速释放,小球运动过程中未接触极板,则t=T时,小球( )
A.在D点上方 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
B.恰好到达D点 C.速度大于v D.速度小于v
小球仅受重力作用时从C到D做自由落体运动,由速度公式得v0?gT,现加水平方向的
高中物理必修第3册第十章 静电场中的能量试卷测试卷(解析版)
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