新教材2024年高中物理课时分层作业4电势能与电势粤教版必修第三册

课时分层作业(四)电势能与电势◎题组一静电力做功的特点1．如图所示，电场中a、b、c三点，ab＝bc，则把点电荷＋q从a点经b点移到c点的过程中，静电力做功的大小关系有()A．Wab＞Wbc B．Wab＝WbcC．Wab＜Wbc D．无法比较C[由电场线的疏密可以推断电场强度的大小关系，a点的电场强度最小，c点的电场强度最大。位移相同时，点电荷在bc段受到的平均静电力较大，所以Wab＜Wbc，选项C正确。]2．(多选)如图所示，以坐标原点O为圆心，半径为r的圆与坐标轴交于a、b、c、d。在O点固定一个正电荷Q，另外还有一方向与x轴正方向相同，场强大小为E的匀强电场。现把一电荷量为＋q的点电荷N在圆上移动，则()A．从a移到c，电场力对点电荷N做功为2qErB．从a移到c，电场力对点电荷N不做功C．从d移到b，电场力对点电荷N做功为2qErD．从d移到b，电场力对点电荷N不做功BC[从a移到c，点电荷Q产生的电场对点电荷N不做功，在匀强电场中，电场力对点电荷N也不做功，故A错误，B正确；从d移到b，点电荷Q产生的电场对点电荷N不做功，匀强电场对点电荷N做功为W＝qE·2r＝2qEr，所以电场力做功为2qEr，故C正确，D错误。]◎题组二电势能的理解与计算3．(多选)如图所示，a、b为某电场线上的两点，那么以下结论正确的是()A．把正电荷从a移到b，静电力做正功，电荷的电势能减小B．把负电荷从a移到b，静电力做负功，电荷的电势能增加C．把负电荷从a移到b，静电力做正功，电荷的电势能增加D．不论正电荷还是负电荷，从a到b电势能都渐渐降低AB[若正电荷从a移到b，由于静电力方向和位移方向同向，静电力做正功，电荷的电势能减小，A正确；若把负电荷从a移到b，静电力做负功，电荷的电势能增加，B正确，C、D错误。]4．(多选)如图所示，带正电的点电荷固定于Q点，电子在库仑力作用下，沿以Q为一焦点的椭圆运动。M、P、N为椭圆上的三点，P点是轨道上离Q最近的点。电子在从M点到达N点的过程中()A．速领先增大后减小B．速领先减小后增大C．电势能先减小后增大D．电势能先增大后减小AC[依据正点电荷Q的电场线分布状况可知，电子由M到N的运动轨迹为先向Q靠近，此过程中，静电力做正功，电势能减小，速率增大；后远离Q，此过程中，静电力做负功，电势能增大，速率减小，故选项A、C正确。]5．(多选)下列说法正确的是()A．当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大B．当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大C．一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小D．一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大ABC[同种电荷相互排斥，同种电荷相互靠近时克服电场力做功，它们的电势能增大，故A、B正确；异种电荷相互吸引，异种电荷相互靠近时电场力做正功，它们的电势能减小，故C正确，D错误。]◎题组三电势的理解及电势凹凸的推断6．(多选)关于电势，下列说法正确的是()A．电场中某点的电势，其大小等于单位正电荷从该点移动到零电势点时，电场力所做的功B．电场中某点的电势与零电势点的选取有关C．由于电势是相对的，所以无法比较电场中两点的电势凹凸D．电势是描述电场的能的性质的物理量ABD[由电势的定义可知选项A正确；电势是相对的，电势的大小与零电势点的选取有关，选项B正确；虽然电势是相对的，但电势的凹凸是肯定的，选项C错误；电势与电势能相联系，它是描述电场能的性质的物理量，选项D正确。]7．(多选)真空中有两个固定的带正电的点电荷，电荷量不相等。一个带负电的摸索电荷置于二者连线上的O点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。过O点作两正电荷连线的垂线，以O点为圆心和圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d，如图所示。以下说法正确的是()A．a点电势低于O点B．b点电势低于c点C．该摸索电荷在a点的电势能大于在b点的电势能D．该摸索电荷在c点的电势能小于在d点的电势能BD[由题意可知O点合场强为零，依据同种电荷之间电场线的分布可知aO之间电场线由a到O，故a点电势高于O点电势，A错误；依据同种电荷间电场线的分布状况可知b点电势低于c点电势，B正确；依据电场线分布可知负电荷从a到b电场力做负功，电势能增加，即该摸索电荷在a点的电势能小于在b点的电势能，C错误；同理依据电场线分布可知负电荷从c点到d点电场力做负功，电势能增加，即该摸索电荷在c点的电势能小于在d点的电势能，D正确。故选B、D。]◎题组四等势面的理解与计算8．下列给出的四个图中，a、b两点电势相等、电场强度相同的是()ABCDD[选项A中，a、b两点的场强相同，但a、b两点的电势不相等，A错误；选项B中，a、b两点的电势相等，但a、b两点的场强方向不同，B错误；选项C中，a、b两点的电势相等，但a、b两点的场强方向相反，C错误；选项D中，a、b两点电势相等、电场强度也相同，D正确。]9．如图所示，a、b是点电荷＋Q产生的电场中的两点，它们到点电荷＋Q的距离大小分别为r1、r2，且r1<r2。若a、b两点间的电势差为10V，将q＝2e的一正离子由b点移到a点的过程中，下列说法正确的是()A．φa<φb，电场力做正功，电势能削减3.2×10－18JB．φa<φb，电场力做负功，电势能增加3.2×10－18JC．φa>φb，电场力做正功，电势能削减3.2×10－18JD．φa>φb，电场力做负功，电势能增加3.2×10－18JD[在点电荷＋Q产生的电场中，它的等势面是以＋Q为球心的一簇簇球面，顺着电场线方向电势降低，已知a、b两点到点电荷＋Q的距离r1<r2，可以判定a点电势高于b点电势，即φa>φb。将q＝2e的正离子由b点移到a点的过程中，电场力做功W＝qeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(φb－φa))＝2×1.6×10－19×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－10))J＝－3.2×10－18J。电场力做负功，故电势能增加3.2×10－18J，D正确，A、B、C错误。故选D。]10．两个不规则带电导体间的电场线分布如图所示，已知导体旁边的电场线均与导体表面垂直，a、b、c、d为电场中几个点，并且a、d为紧靠导体表面的两点，选无穷远处为电势零点，则()A．场强大小关系有Ec>EbB．电势大小关系有φb>φaC．将一正电荷放在d点时其电势能为正值D．将一负电荷由a点移到d点的过程中电场力做正功A[由电场线越密的地方，电场强度越大，可得c点的电场线密，所以有Ec>Eb，故A正确；沿着电场线，电势渐渐降低，故b点电势低于a点的电势，故B错误；电势能的正负与零势能点的选择有关，该题以无穷远为零电势点，则d点电势为负，所以正电荷放在d点时其电势能为负值，故C错误；从图中可以看出，a点的电势高于b点的电势，而b点的电势又高于d点的电势，所以a点的电势高于d点的电势。负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，故负检验电荷从a点移到d点的过程中，电势能增大，则电场力做负功，故D错误。故选A。]11．如图所示，不带电的物体A与带电体B叠放在一起静止在空中，带电体C固定在绝缘地面上不动。现将物体A移走，物体B从静止经过时间t达到最大速度vm＝2m/s。探究：已知三个物体均可以看作质点，A与B的质量分别为0.35kg、0.28kg，B、C的电量分别为qB＝＋4×10－5C，qC＝＋7×10－5C且保持不变，静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2，g取10m/s2，不计空气阻力。求：(1)起先时BC间的距离L；(2)当物体B达到最大速度时距带电体C的距离；(3)在时间t内系统电势能的改变量ΔEp。[解析](1)起先时AB均处于静止状态，以AB整体为探讨对象，依据共点力平衡条件可得：mBg＋mAg＝keq\f(qBqC,L2)代入数据可得L＝2m。(2)当撤去A后，B在库仑力和重力的作用下向上做加速运动，当库仑力和重力相等时，速度最大，此时有keq\f(qBqC,L′2)＝mBg解得此时BC间的距离