2025年《沪科版2020上海高二物理必修第三册》 9.4 电势能 电势 （作业）（解析版）

第页新版沪科版2020上海高二物理必修第三册《9.4电势能电势》针对考点基础练考点一静电力做功的特点1．（2020·青岛二中高一期中）关于静电力做功与电势能的关系，下列说法正确的是（）A．静电力做正功，电势能一定增加B．静电力做正功，电势能一定减小C．静电力只有对正电荷做正功时，电势能才增加D．静电力只有对负电荷做正功时，电势能才增加【答案】B【解析】根据功能关系，可知静电力做正功，电荷的电势能减小；静电力做负功，电荷的电势能增加，与电荷的电性无关。故选B。2．如图1所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正点电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，静电力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，静电力做功为W2；第三次沿曲线ADB移动该电荷，静电力做功为W3，则（）图1A．W1＞W2＞W3 B．W1＜W2＜W3C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2＞W3【答案】C【解析】假设A、B两点相距为l，直线AB与电场线的夹角为θ（θ＜90°），根据功的定义可知，静电力做的功均为qElcosθ，故沿三种路径移动该电荷，静电力做功相等，选项C正确，A、B、D错误。考点二电势和电势能3．（2020·安徽合肥期中）关于电势和电势能，下列说法正确的是（）A．在电场中电势高的地方电荷具有的电势能大B．在电场中放在某点的电荷的电荷量越大，它所具有的电势能也越大C．在电场中的任意一点，正电荷具有的电势能一定大于负电荷具有的电势能D．取无穷远处电势为零，在负点电荷所产生的电场中的任意一点，正电荷具有的电势能一定小于负电荷具有的电势能【答案】D【解析】根据公式Ep＝φq可知，正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能小，由于不知电荷的电性，因此无法判断它在电势高的地方电势能的大小，故A错误；若放在电场中某点的电荷为正电荷，当该点电势小于零时，电荷量越大，电荷具有的电势能越小，故B错误；电势能Ep＝qφ，正电荷在电势小于零处的电势能为负值，小于负电荷在该处的电势能，故C错误；取无穷远处电势为零，沿着电场线方向电势降低，可知在负点电荷所产生的电场中的任意一点电势为负，正电荷在任意一点具有的电势能为负值，而负电荷在任意一点具有的电势能为正值，正电荷具有的电势能小于负电荷具有的电势能，故D正确。4．（2021·上海中学高一期末）如图2所示，电场中有A、B两点，下列说法正确的是（）图2A．电势φB>φAB．电场强度EA<EBC．同一电荷在A点所受静电力较大D．同一电荷在A点具有的电势能较大【答案】B【解析】沿着电场线方向，电势逐渐降低，所以由题图知φB<φA，根据正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大，由于不知所放电荷的电性，所以不能确定该电荷在A、B两点电势能的大小，故A、D错误．电场线的疏密表示电场强度的大小，由题图可知，电场强度EA<EB，所以，同一电荷在A点所受静电力较小，故B正确，C错误。5．（2021·江苏泰州市泰州中学高一期中）如图3所示为某电场中的一条电场线，电场线上有A、B、C三点且AB＝BC，一电子从A点出发经B点运动到C点。下列说法正确的是（）图3A．该电场是匀强电场B．在A、B、C三点中，A点的电势最高C．在A、B、C三点中，A点的电场强度最大D．在A、B、C三点中，电子在A点的电势能最大【答案】B【解析】只有一条电场线不能确定是否为匀强电场，A错误；沿着电场线的方向电势逐渐降低，则A点的电势最高，C点的电势最低，B正确；电场线的疏密表示电场的强弱，一条电场线无法比较疏密，所以无法比较强弱，C错误；电子带负电，受力与电场方向相反，沿电场线方向，静电力对电子做负功，电势能增大，故电子在A点的电势能最小，D错误。6．在点电荷Q形成的电场中有一点A，当一个带电荷量为－q的试探电荷从电场的无限远处被移到电场中的A点时，静电力做的功为W，设无限远处电势为零，则试探电荷在A点的电势能及电场中A点的电势分别为（）A．EpA＝－W，φA＝eq\f(W,q) B．EpA＝W，φA＝－eq\f(W,q)C．EpA＝W，φA＝eq\f(W,q) D．EpA＝－W，φA＝－eq\f(W,q)【答案】A【解析】由W＝0－EpA，可得EpA＝－W，由φ＝eq\f(Ep,q)得φA＝eq\f(EpA,－q)＝eq\f(－W,－q)＝eq\f(W,q)，故A正确。7．（2021·山西师大附中月考）在固定点电荷Q的电场中，一试探电荷q仅在静电力作用下绕点电荷Q沿椭圆轨道运动，a、b、c、d为椭圆轨道上四点，如图4所示。下列说法正确的是（）图4A．b、d两点电场强度相同B．a点电势一定比c点电势高C．试探电荷由a运动到c的过程中电势能增大D．试探电荷与固定点电荷带同种电荷【答案】C【解析】b、d为椭圆的两个顶点，则b、d两点到Q的距离相等，由点电荷的场强公式E＝keq\f(Q,r2)可知，两点的电场强度大小相等，但方向不同，A错误；因为不知道电荷Q的电性，a点电势和c点电势无法比较，B错误；试探电荷q仅在静电力作用下绕点电荷Q沿椭圆轨道运动，可知试探电荷与固定点电荷带异种电荷，由a运动到c的过程中静电力做负功，电势能增大，D错误，C正确。8．（2021·湖南长沙广益中学高一月考）如图5甲所示，A、B是一条电场线上的两点，若在某点释放一初速度为零的电子，电子仅受静电力作用，从A点运动到B点，其速度随时间变化的规律如图乙所示，则（）图5A．A点的场强大于B点B．电子在A点受到的静电力小于B点C．A点的电势高于B点D．电子在A点的电势能小于B点【答案】B【解析】由速度－时间图像看出，图线的斜率逐渐增大，电子的加速度增大，电子所受静电力增大，则静电力FA＜FB，故B正确．电子所受静电力增大，场强增大，电场强度EA＜EB，故A错误．由题，电子由静止开始沿电场线从A运动到B，静电力的方向从A到B，电子带负电，则场强方向从B到A，根据顺着电场线方向电势降低可知，电势φA＜φB，故C错误。由速度－时间图像看出，电子的速度增大，动能增大，根据能量守恒定律得知，电子的电势能减小，则电势能EpA＞EpB，故D错误。综合能力练9．（2021·江苏省高邮中学高一期末）某电场的电场线分布如图6所示，以下说法正确的是（）图6A．a点电势低于b点电势B．c点场强大于b点场强C．若将一试探电荷＋q由a点移至b点，它的电势能增大D．若在d点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至b的过程中，电势能减小【答案】D【解析】沿着电场线的方向电势逐渐降低，由题图可知a点电势高于b点电势，故选项A错误；电场线密集的地方电场强度大，故选项B错误；电荷＋q由a点移至b点，则静电力做正功，其电势能减小，故选项C错误；若在d点再固定一点电荷－Q，则由合场强的方向可知试探电荷＋q由a移至b的过程中，静电力做正功，其电势能减小，故选项D正确。10．在如图7所示的匀强电场中，有A、B、C三点，AB＝5cm，BC＝12cm，其中AB沿电场线方向，BC和电场线方向成60°角。一个电荷量为q＝4×10－8C的正电荷从A移到B，静电力做功为W1＝1.2×10－7J。求：图7（1）匀强电场的电场强度E的大小；（2）该电荷从B到C，电荷的电势能改变多少？【答案】（1）60N/C（2）减少1.44×10－7J【解析】（1）由W1＝qE·AB得，该电场的电场强度大小为：E＝eq\f(W1,q·AB)＝eq\f(1.2×10－7,4×10－8×5×10－2)N/C＝60N/C（2）该电荷从B到C，静电力做功为：W2＝F·BC·cos60°＝qE·BC·cos60°＝4×10－8×60×12×10－2×0.5J＝1.44×10－7J所以，该过程电荷的电势能减少1.44×10－7J。11．（2020·信阳市高级中学期末）如图8所示，在电场强度大小E＝1×104N/C的水平匀强电场中，有一根长l＝15cm的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m＝3g、电荷量q＝2×10－6C的带正电小球，当细线处于水平位置且伸直时，小球从静止开始释放，g取10m/s2。求：图8（1）小球从开始释放到到达最低点B的重力势能、电势能分别变化了多少；（2）若取A点电势为零，则小球在B点的电势能、电势分别为多少？【答案】（1）－4.5×10－3J3×10－3J（2）3×10－3J1．5×103V【解析】（1）在该过程中，小球的重力势能变化量ΔEp＝－mgl＝－4.5×10－3J，电势能变化量ΔEp电＝Eql＝3×10－3J（2）若取A点电势为零，则EpA＝qφA＝0，因ΔEp电＝EpB－EpA，故小球在B点的电势能EpB＝ΔEp电＋EpA＝3×10－3J，又EpB＝qφB，所以φB＝1.5×103V。12．（2021·江苏南京市高一期末）如图9甲为eq\f(1,2)均匀带电圆环，O1为其圆心，图乙为eq\f(3,4)均匀带电圆环，O2为其圆心，两圆环半径相同，单位长度的带电荷量、电性相同，O1图9处的电场强度大小为E0，电势为φ0.已知在真空中电荷量为Q的点电荷产生的电场中，若取无穷远处为零电势点，则离该点电荷距离为r的某点的电势为φ＝keq\f(Q,r)，则O2处的场强大小和电势分别为（）A．eq\f(3,2)E0，eq\f(3,2)φ0 B．eq\f(3,2)E0，eq\f(1,2)φ0C．eq\f(\r(2),2)E0，eq\f(3,2)φ0 D．eq\f(\r(2),2)E0，eq\f(\r(2),2)φ0【答案】C【解析】设eq\f(1,4)圆环在圆心处产生的场强大小为E，对题图甲中eq\f(1,2)圆环，由电场强度的合成可知eq\r(2)E＝E0，故E＝eq\f(\r(2),2)E0，题图乙中eq\f(3,4)圆环的左上eq\f(1,4)圆