人教版高中物理必修第三冊第十章靜電場中的能量10-1電勢能和電勢練習(xí)含答案

第十章靜電場中的能量1電勢能和電勢【基礎(chǔ)鞏固】1.如圖所示,在勻強電場中有A、B兩點,將一電荷量為q的正電荷從A點移到B點.第一次沿直線AB移動該電荷,靜電力做功為W1;第二次沿折線ACB移動該電荷,靜電力做功為W2;第三次沿曲線ADB移動該電荷,靜電力做功為W3.則()A.W1>W2 B.W3<W2C.W1=W3 D.W1<W3答案:C2.(多選)關(guān)于電勢高低,下列判斷正確的是()A.負電荷從A移到B時,靜電力做正功,則A點的電勢一定較高B.負電荷從A移到B時,電勢能增加,則A點的電勢一定較低C.正電荷從A移到B時,電勢能增加,則A點的電勢一定較低D.正電荷只在靜電力作用下由靜止開始從A移到B,則A點的電勢一定較高解析:根據(jù)靜電力做功和電勢能變化的關(guān)系,不管是正電荷還是負電荷,只要靜電力做正功,電勢能就減少,只要靜電力做負功,電勢能就增加;正、負電荷在電勢高低不同的位置具有的電勢能不同,正電荷在電勢高處具有的電勢能大,負電荷在電勢低處具有的電勢能大,選項C、D正確.答案:CD3.將一正電荷從無限遠處移入電場中M點,電勢能減少了8.0×10-9J;將另一負電荷(正、負電荷所帶電荷量的絕對值相等)從無限遠處移入電場中的N點,電勢能增加了9.8×10-9J.若以無限遠處為零電勢點,M、N兩點的電勢分別為φM、φN,則下列判斷正確的是()A.φM<φN<0 B.φN>φM>0C.φN<φM<0 D.φM>φN>0答案:C4.某帶電粒子從勻強電場中的A點運動到B點,如圖所示.在這一運動過程中,粒子克服重力做的功為2.0J,靜電力做的功為1.5J.則下列說法正確的是()A.粒子帶負電B.粒子在A點的電勢能比在B點少1.5JC.粒子在A點的動能比在B點少0.5JD.粒子在A點的機械能比在B點少1.5J解析:粒子由A運動到B,靜電力做正功,可知粒子帶正電,選項A錯誤;根據(jù)功能關(guān)系可知,靜電力做功為1.5J,電勢能減小1.5J,故粒子在A點的電勢能比在B點多1.5J,選項B錯誤;合力做功為(-2.0+1.5)J=-0.5J,動能減少了0.5J,即粒子在A點的動能比在B點多0.5J,選項C錯誤;靜電力做功1.5J,機械能增加1.5J,選項D正確.答案:D5.(多選)如圖所示,靜電噴涂時,噴槍噴出的涂料微粒帶電,在帶正電的被涂物的靜電力作用下,向被涂物運動,最后吸附在其表面.在涂料微粒向被涂物靠近的過程中()A.涂料微粒帶負電B.離被涂物越近,所受靜電力越小C.靜電力對涂料微粒做負功D.涂料微粒的電勢能減少解析:被涂物帶正電,則涂料微粒帶負電,選項A正確;離被涂物越近,根據(jù)庫侖定律得知,涂料微粒所受靜電力越大,選項B錯誤;涂料微粒所受靜電力的方向向左,其位移方向大致向左,則靜電力對涂料微粒做正功,其電勢能減少,故選項C錯誤,選項D正確.答案:AD【拓展提高】6.如圖所示,兩個固定在同一水平面上的點電荷距離為d,電荷量分別為+Q和-Q.在它們的中垂線上水平固定一根內(nèi)壁光滑的絕緣細管,一電荷量為+q的小球緩慢經(jīng)過細管,則()A.小球的電勢能先增大后減小B.小球受到的庫侖力先做負功后做正功C.小球受到的庫侖力最大值為8D.管壁對小球的彈力最大值為4解析:小球受重力、庫侖力和管壁彈力的作用,根據(jù)等量異種電荷的電場分布可知,小球所受庫侖力方向水平向右,則庫侖力對小球不做功,小球的電勢能不變,選項A、B錯誤;當(dāng)小球運動到兩電荷連線的中點時庫侖力最大,最大值為F=2kQq(d2)

答案:C7.某絕緣空心球如圖所示,a、b、c、d、e、f是過球心O的截面的圓周上六個等分點,分別在a、d和b、c固定等量的正、負點電荷,即Qa=Qd=+Q,Qb=Qc=-Q,AB是與平面abc垂直的直徑,設(shè)無限遠處為電勢零點,則()A.e、f兩點的電場強度大小相等、方向相反B.A、O、B三點的電勢高低關(guān)系為φA=φB>φO=0C.將一正的試探電荷從A點沿圓弧AeB移到B點的過程中,靜電力先做正功再做負功D.若a、b、c處的電荷固定不動,將d處的電荷移到O處,則電荷Qd的電勢能將減少解析:畫出在a、b、c、d四點的電荷在e、f兩點的電場強度方向如圖所示.由圖可知,e、f兩點的電場強度相同,故選項A錯誤;由等量異種電荷周圍的電勢分布可知,A、O、B三點在等量異種電荷的連線的中垂面上,則各點電勢均為0,即φA=φB=φO=0,故選項B錯誤;將一正的試探電荷從A點沿圓弧AeB移到B點的過程中,電勢先升高后降低,正電荷的電勢能先增加后減小,則靜電力先做負功再做正功,故選項C錯誤;若a、b、c處的電荷固定不動,將d處的電荷移到O處,因c處的電荷在O、d兩點的電勢相等,則c處的電荷使d處的電荷移到O處引起的電勢能不變,主要考慮a、b兩處的電荷對電荷d的影響,在d處時,a、b兩處的電荷在d點的電勢為正,則電荷d的電勢能為正,到O處時a、b兩處的電荷在O處的電勢為0,則電荷d在O處的電勢能為0,可知將d處的電荷Qd移到O處,其電勢能將減少,故選項D正確.答案:D8.(多選)高大建筑物的頂端都裝有避雷針來預(yù)防雷擊.某同學(xué)在實驗室模擬尖端放電現(xiàn)象,原理如圖所示.電子在強電場的作用下從陰極飛向尖端,虛線是其中一個電子的運動路線,實線是電場線,A、B、C是電場中的三個點,則正確的是()A.C點的電場強度比A點的小B.電子在A點的動能比在B點的小C.A點的電勢低于B點的電勢D.電子在A點的電勢能比在B點的低解析:電場線密集程度表示電場強度大小,由圖知A點的電場強度比C點的電場強度大,故選項A正確;電場線由陽極指向陰極,沿電場線方向電勢逐漸降低,故A點的電勢比B點的高,電子從A點移動到B點的過程中,電勢能增加,靜電力做負功,動能減小,所以電子在A點的動能比在B點的大,故選項B、C錯誤,選項D正確.答案:AD9.(多選)中國象棋的棋盤呈長方形,由九條豎線和十條橫線相交組成,共有九十個交叉點.開局時紅方和黑方各棋子的位置如圖所示,現(xiàn)將電荷量為+q和-q的兩個點電荷分別固定在黑方的“將”位置和紅方的“帥”位置,兩點電荷在棋盤網(wǎng)格線所在的平面內(nèi),下列說法正確的是()A.棋盤左側(cè)紅方“炮”所在位置與右側(cè)黑方“砲”所在位置的電場強度相同B.棋盤紅方棋子所在位置的電勢可能高于黑方棋子所在位置的電勢C.質(zhì)子從紅方正中間“兵”所在位置運動到黑方正中間“卒”所在位置,靜電力不做功D.電子在棋盤紅方棋子所在位置的電勢能大于在黑方棋子所在位置的電勢能解析:等量異種點電荷的電場分布如圖所示,由此可知,棋盤左側(cè)紅方“炮”所在位置與右側(cè)黑方“砲”所在位置關(guān)于兩電荷連線中點對稱,則電場強度大小相等、方向相同,故選項A正確;棋盤黑方棋子所在位置靠近正電荷,電勢較高,棋盤紅方棋子所在位置靠近負電荷,電勢較低,故選項B錯誤;質(zhì)子從紅方正中間“兵”所在位置運動到黑方正中間“卒”所在位置,靜電力的方向與位移方向相反,靜電力做負功,故選項C錯誤;根據(jù)Ep=-eφ,電子在棋盤紅方棋子所在位置的電勢能大于在黑方棋子所在位置的電勢能,故選項D正確.答案:AD【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】10.一勻強電場,電場強度方向是水平向左的,如圖所示.一個質(zhì)量為m的帶正電的小球,從O點出發(fā),初速度的大小為v0,只在靜電力與重力的作用下,恰能沿與電場強度的反方向成θ角的直線運動.求小球運動到最高點時,其電勢能與在O點的電勢能之差.解析:設(shè)電場強度為E,小球的電荷量為q.