人教版高中物理必修第三册第十章静电场中的能量10-1电势能和电势练习含答案

第十章静电场中的能量1电势能和电势【基础巩固】1.如图所示,在匀强电场中有A、B两点,将一电荷量为q的正电荷从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;第二次沿折线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()A.W1>W2 B.W3<W2C.W1=W3 D.W1<W3答案:C2.(多选)关于电势高低,下列判断正确的是()A.负电荷从A移到B时,静电力做正功,则A点的电势一定较高B.负电荷从A移到B时,电势能增加,则A点的电势一定较低C.正电荷从A移到B时,电势能增加,则A点的电势一定较低D.正电荷只在静电力作用下由静止开始从A移到B,则A点的电势一定较高解析:根据静电力做功和电势能变化的关系,不管是正电荷还是负电荷,只要静电力做正功,电势能就减少,只要静电力做负功,电势能就增加;正、负电荷在电势高低不同的位置具有的电势能不同,正电荷在电势高处具有的电势能大,负电荷在电势低处具有的电势能大,选项C、D正确.答案:CD3.将一正电荷从无限远处移入电场中M点,电势能减少了8.0×10-9J;将另一负电荷(正、负电荷所带电荷量的绝对值相等)从无限远处移入电场中的N点,电势能增加了9.8×10-9J.若以无限远处为零电势点,M、N两点的电势分别为φM、φN,则下列判断正确的是()A.φM<φN<0 B.φN>φM>0C.φN<φM<0 D.φM>φN>0答案:C4.某带电粒子从匀强电场中的A点运动到B点,如图所示.在这一运动过程中,粒子克服重力做的功为2.0J,静电力做的功为1.5J.则下列说法正确的是()A.粒子带负电B.粒子在A点的电势能比在B点少1.5JC.粒子在A点的动能比在B点少0.5JD.粒子在A点的机械能比在B点少1.5J解析:粒子由A运动到B,静电力做正功,可知粒子带正电,选项A错误;根据功能关系可知,静电力做功为1.5J,电势能减小1.5J,故粒子在A点的电势能比在B点多1.5J,选项B错误;合力做功为(-2.0+1.5)J=-0.5J,动能减少了0.5J,即粒子在A点的动能比在B点多0.5J,选项C错误;静电力做功1.5J,机械能增加1.5J,选项D正确.答案:D5.(多选)如图所示,静电喷涂时,喷枪喷出的涂料微粒带电,在带正电的被涂物的静电力作用下,向被涂物运动,最后吸附在其表面.在涂料微粒向被涂物靠近的过程中()A.涂料微粒带负电B.离被涂物越近,所受静电力越小C.静电力对涂料微粒做负功D.涂料微粒的电势能减少解析:被涂物带正电,则涂料微粒带负电,选项A正确;离被涂物越近,根据库仑定律得知,涂料微粒所受静电力越大,选项B错误;涂料微粒所受静电力的方向向左,其位移方向大致向左,则静电力对涂料微粒做正功,其电势能减少,故选项C错误,选项D正确.答案:AD【拓展提高】6.如图所示,两个固定在同一水平面上的点电荷距离为d,电荷量分别为+Q和-Q.在它们的中垂线上水平固定一根内壁光滑的绝缘细管,一电荷量为+q的小球缓慢经过细管,则()A.小球的电势能先增大后减小B.小球受到的库仑力先做负功后做正功C.小球受到的库仑力最大值为8D.管壁对小球的弹力最大值为4解析:小球受重力、库仑力和管壁弹力的作用,根据等量异种电荷的电场分布可知,小球所受库仑力方向水平向右,则库仑力对小球不做功,小球的电势能不变,选项A、B错误;当小球运动到两电荷连线的中点时库仑力最大,最大值为F=2kQq(d2)

答案:C7.某绝缘空心球如图所示,a、b、c、d、e、f是过球心O的截面的圆周上六个等分点,分别在a、d和b、c固定等量的正、负点电荷,即Qa=Qd=+Q,Qb=Qc=-Q,AB是与平面abc垂直的直径,设无限远处为电势零点,则()A.e、f两点的电场强度大小相等、方向相反B.A、O、B三点的电势高低关系为φA=φB>φO=0C.将一正的试探电荷从A点沿圆弧AeB移到B点的过程中,静电力先做正功再做负功D.若a、b、c处的电荷固定不动,将d处的电荷移到O处,则电荷Qd的电势能将减少解析:画出在a、b、c、d四点的电荷在e、f两点的电场强度方向如图所示.由图可知,e、f两点的电场强度相同,故选项A错误;由等量异种电荷周围的电势分布可知,A、O、B三点在等量异种电荷的连线的中垂面上,则各点电势均为0,即φA=φB=φO=0,故选项B错误;将一正的试探电荷从A点沿圆弧AeB移到B点的过程中,电势先升高后降低,正电荷的电势能先增加后减小,则静电力先做负功再做正功,故选项C错误;若a、b、c处的电荷固定不动,将d处的电荷移到O处,因c处的电荷在O、d两点的电势相等,则c处的电荷使d处的电荷移到O处引起的电势能不变,主要考虑a、b两处的电荷对电荷d的影响,在d处时,a、b两处的电荷在d点的电势为正,则电荷d的电势能为正,到O处时a、b两处的电荷在O处的电势为0,则电荷d在O处的电势能为0,可知将d处的电荷Qd移到O处,其电势能将减少,故选项D正确.答案:D8.(多选)高大建筑物的顶端都装有避雷针来预防雷击.某同学在实验室模拟尖端放电现象,原理如图所示.电子在强电场的作用下从阴极飞向尖端,虚线是其中一个电子的运动路线,实线是电场线,A、B、C是电场中的三个点,则正确的是()A.C点的电场强度比A点的小B.电子在A点的动能比在B点的小C.A点的电势低于B点的电势D.电子在A点的电势能比在B点的低解析:电场线密集程度表示电场强度大小,由图知A点的电场强度比C点的电场强度大,故选项A正确;电场线由阳极指向阴极,沿电场线方向电势逐渐降低,故A点的电势比B点的高,电子从A点移动到B点的过程中,电势能增加,静电力做负功,动能减小,所以电子在A点的动能比在B点的大,故选项B、C错误,选项D正确.答案:AD9.(多选)中国象棋的棋盘呈长方形,由九条竖线和十条横线相交组成,共有九十个交叉点.开局时红方和黑方各棋子的位置如图所示,现将电荷量为+q和-q的两个点电荷分别固定在黑方的“將”位置和红方的“帥”位置,两点电荷在棋盘网格线所在的平面内,下列说法正确的是()A.棋盘左侧红方“炮”所在位置与右侧黑方“砲”所在位置的电场强度相同B.棋盘红方棋子所在位置的电势可能高于黑方棋子所在位置的电势C.质子从红方正中间“兵”所在位置运动到黑方正中间“卒”所在位置,静电力不做功D.电子在棋盘红方棋子所在位置的电势能大于在黑方棋子所在位置的电势能解析:等量异种点电荷的电场分布如图所示,由此可知,棋盘左侧红方“炮”所在位置与右侧黑方“砲”所在位置关于两电荷连线中点对称,则电场强度大小相等、方向相同,故选项A正确;棋盘黑方棋子所在位置靠近正电荷,电势较高,棋盘红方棋子所在位置靠近负电荷,电势较低,故选项B错误;质子从红方正中间“兵”所在位置运动到黑方正中间“卒”所在位置,静电力的方向与位移方向相反,静电力做负功,故选项C错误;根据Ep=-eφ,电子在棋盘红方棋子所在位置的电势能大于在黑方棋子所在位置的电势能,故选项D正确.答案:AD【挑战创新】10.一匀强电场,电场强度方向是水平向左的,如图所示.一个质量为m的带正电的小球,从O点出发,初速度的大小为v0,只在静电力与重力的作用下,恰能沿与电场强度的反方向成θ角的直线运动.求小球运动到最高点时,其电势能与在O点的电势能之差.解析:设电场强度为E,小球的电荷量为q.