【学与练】高中物理粤教2019版必修3：第1章4课时分层作业4电势能与电势习题

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点固定一个正点电荷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，那么下列结论正确的是()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电势能都逐渐降低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．速率先增大后减小B．速率先减小后增大C．电势能先减小后增大D．电势能先增大后减小5．(多选)如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB，电势能分别为EpA、EpB。下列说法正确的是()A．电子一定从A向B运动B．若aA>aB，则Q靠近M端且为正电荷C．无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpA<EpBD．B点电势可能高于A点电势题组三电势的理解及电势高低的判断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电势零点时，电场力所做的功B．电场中某点的电势与电势零点的选取有关C．由于电势是相对的，所以无法比较电场中两点的电势高低D．电势是描述电场能的性质的物理量7．(2022·湖南卷)如图所示，四根完全相同的均匀带正电绝缘长棒对称放置在长方体的四条长边a、b、c、d上。移去a处的绝缘棒，假定另外三根绝缘棒电荷分布不变。关于长方体几何中心O点处电场强度方向和电势的变化，下列说法正确的是()A．电场强度方向垂直指向a，电势减小B．电场强度方向垂直指向c，电势减小C．电场强度方向垂直指向a，电势增大D．电场强度方向垂直指向c，电势增大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()ABCD9．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，已知e＝1.6×10-19C，下列说法正确的是()A．φa<φb，电场力做正功，电势能减少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，电势能减少3.2×10-18JD．φa>φb，电场力做负功，电势能增加3.2×10-18J10．两个不规则带电导体间的电场线分布如图所示，已知导体附近的电场线均与导体表面垂直，a、b、c、d为电场中的几个点，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11．如图所示，在真空中的O点固定一个点电荷Q＝＋1.0×10-9C，直线MN通过O点，OM的距离r＝0.30m，M点放一个试探电荷q＝－1.0×10-10C，(k＝9.0×109N·m2/C2)求：(1)q在M点受到的静电力大小和方向；(2)M点的电场强度大小和方向；(3)只移走q后M点的电场强度大小；(4)带负电的q在点电荷＋Q产生的电场中，M、N两点的电势能哪点大，电势哪点高？课时分层作业(四)12345678910CBCABACBCABDADDA1．C[由电场线的疏密可以判断电场强度的大小关系，三点中，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，故C正确。]2．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。]3．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，故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，故B正确，C、D错误。]4．AC[根据正点电荷Q的电场线分布情况可知，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A、C正确。]5．BC[电子在电场中做曲线运动，虚线AB是电子只在静电力作用下的运动轨迹，静电力沿电场线指向曲线的凹侧，电场的方向与静电力的方向相反，如图所示。由所给条件无法判断电子的运动方向，故A错误；若aA>aB，说明电子在A点受到的静电力较大，A点的电场强度较大，根据点电荷的电场分布可知，靠近M端为场源电荷的位置，应为正电荷，故B正确；无论Q为正电荷还是负电荷，一定有电势φA>φB，电子电势能Ep＝－eφ，电势能是标量，所以一定有EpA<EpB，故C正确，D错误。]6．ABD[由电势的定义可知A正确；电势是相对的，电势的大小与电势零点的选取有关，B正确；虽然电势是相对的，但电势的高低是绝对的，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，D正确。]7．A[由对称性与电场叠加原理可知，a、b、c、d处四根完全相同、均匀带正电绝缘长棒在O点的合场强为零，类比正点电荷电场可知，一根带正电绝缘长棒在空间某点的场强方向沿该棒所在直线的垂线指向该点，故撤去a处的绝缘棒后，O点的电场强度方向由O点垂直指向a，故B、D错误；设每根带正电绝缘长棒在O点产生的电势为φ0，且大于零，则根据电势的叠加原理知，四根完全相同、均匀带正电绝缘长棒在O点产生的电场的电势为4φ0，若撤去a处的绝缘棒，其他三棒在O点产生的电场的电势为3φ0，故撤去a处的绝缘棒后，O点的电势减小，故A正确，C错误。]8．D[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．D[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＝q(φb-φa)＝2×1.6×10-19×-10J＝－3.2×10-18J。电场力做负功，故电势能增加3.2×10-1810．A[电场线越密的地方，电场强度越大，由题图可知，c点的电场线密，所以有Ec>Eb，故A正确；沿着电场线，电势逐渐降低，故b点电势低于a点的电势，故B错误；电势能的正负与零电势能点的选取有关，该题以无穷远为电势零点，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；由题图可知，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。]11．解析：(1)根据库仑定律有FM＝kQq代入数据解得FM＝1.0×10-8N静电力的方向沿MO指向O。(2)M点的电场强度EM＝FMq＝因试探电荷带负电，故M点的电场强度方向与静电力方向相反，即沿OM连线背离O。(3)根据电场的性质可知，电场中某点