第十章 静电场中的能量精选试卷练习(Word版 含答案)

第十章静电场中的能量精选试卷练习（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．在电场方向水平向右的匀强电场中，一带电小球从A 点竖直向上抛出，其运动的轨迹如图所示，小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上，M为轨迹的最高点，小球抛出时的动能为8.0J，在M点的动能为6.0J，不计空气的阻力，则（）

A．从A点运动到M点电势能增加 2J

B．小球水平位移x1与x2的比值 1：4

C．小球落到B点时的动能 24J

D ．小球从A 点运动到B 点的过程中动能有可能小于 6J

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

将小球的运动沿水平和竖直方向正交分解，水平分运动为初速度为零的匀加速直线运动，竖直分运动为匀变速直线运动；

A ．从A 点运动到M 点过程中，电场力做正功，电势能减小，故A 错误；

B ．对于初速度为零的匀加速直线运动，在连续相等的时间间隔内位移之比为1：3，故B 错误；

C ．设物体在B 动能为E kB ，水平分速度为V Bx ，竖直分速度为V By 。

由竖直方向运动对称性知

12

mV By 2=8J 对于水平分运动

Fx 1=12mV Mx 2-12

mV AX 2 F （x 1+x 2）=

12mV Bx 2-12mV AX 2 x 1：x 2=1：3

解得：

Fx 1=6J ；

F （x 1+x 2）=24J

故

E kB =

12

m （V By 2+V Bx 2）=32J 故C 错误；

D ．由于合运动与分运动具有等时性，设小球所受的电场力为F ，重力为G ，则有：

Fx 1=6J 2

262 J 1F t m

⋅⋅= Gh =8J

2

21 8J 2G t m

⋅⋅= 所以：

F G = 由右图可得：

tan F G

θ=

所以

3sin 7θ= 则小球从 A 运动到B 的过程中速度最小时速度一定与等效G ’垂直，即图中的 P 点，故

2201124sin J 6J 227

kmin min E mv m v θ=

==（）＜ 故D 正确。

故选D 。

3．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 qR

B ．2k E qR

C ．3 3k E qR

D ．23 3k

E 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 R qEd qE AD E qE

E ===即 解得23 k E E =。 选项D 正确，A 、B 、C 错误。

4．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/s 2)

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：37mgtan qE ︒=，解得：537310mgtan q C E

-︒=

=⨯，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kB E 最小，对应速度B v 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：0.40.5370.8

mg F N cos ===︒合，而2B v F m L =合，所以2110.522

KB B E mv F L J ===合，故B 错误；由于总能量保持不变，即k PG PE E E E C ++=（C 为恒量）．所以当小球在圆上最左侧的C 点时，电势能PE E 最

大，机械能最小，由B 运动到A ，()PA PB W E E =--合力，·

2W F L =合合力，联立解得：2PB E J =，总能量 2.5PB kB E E E J =+=，由C 运动到

A ，()21370.96P W F L sin J W E =+︒==电电电，，所以C 点的机械能为

2 1.54?P C E E E J 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．

5．一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动，取该直线为x 轴，起始点O 为坐标原点，其电势能E P 与位移x 的关系如图所示，下列图象中合理的是（ ）