人教版高中物理必修第三冊(cè)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(qiáng)電場中有A、B兩點(diǎn),將一電荷量為q的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn).第一次沿直線AB移動(dòng)該電荷,靜電力做功為W1;第二次沿折線ACB移動(dòng)該電荷,靜電力做功為W2;第三次沿曲線ADB移動(dòng)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(fù)電荷從A移到B時(shí),靜電力做正功,則A點(diǎn)的電勢一定較高B.負(fù)電荷從A移到B時(shí),電勢能增加,則A點(diǎn)的電勢一定較低C.正電荷從A移到B時(shí),電勢能增加,則A點(diǎn)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(diǎn)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(fù)電荷,只要靜電力做正功,電勢能就減少,只要靜電力做負(fù)功,電勢能就增加;正、負(fù)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(fù)電荷在電勢低處具有的電勢能大,選項(xiàng)C、D正確.答案:CD3.將一正電荷從無限遠(yuǎn)處移入電場中M點(diǎn),電勢能減少了8.0×10-9J;將另一負(fù)電荷(正、負(fù)電荷所帶電荷量的絕對(duì)值相等)從無限遠(yuǎn)處移入電場中的N點(diǎn),電勢能增加了9.8×10-9J.若以無限遠(yuǎn)處為零電勢點(diǎn),M、N兩點(diǎn)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(qiáng)電場中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),如圖所示.在這一運(yùn)動(dòng)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(fù)電B.粒子在A點(diǎn)的電勢能比在B點(diǎn)少1.5JC.粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)少0.5JD.粒子在A點(diǎn)的機(jī)械能比在B點(diǎn)少1.5J解析:粒子由A運(yùn)動(dòng)到B,靜電力做正功,可知粒子帶正電,選項(xiàng)A錯(cuò)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(diǎn)的電勢能比在B點(diǎn)多1.5J,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;合力做功為(-2.0+1.5)J=-0.5J,動(dòng)能減少了0.5J,即粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)多0.5J,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;靜電力做功1.5J,機(jī)械能增加1.5J,選項(xiàng)D正確.答案:D5.(多選)如圖所示,靜電噴涂時(shí),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(yùn)動(dòng),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(fù)電B.離被涂物越近,所受靜電力越小C.靜電力對(duì)涂料微粒做負(fù)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(fù)電,選項(xiàng)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(xiàng)B錯(cuò)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(duì)涂料微粒做正功,其電勢能減少,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確.答案:AD【拓展提高】6.如圖所示,兩個(gè)固定在同一水平面上的點(diǎn)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(xì)管,一電荷量為+q的小球緩慢經(jīng)過細(xì)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(fù)功后做正功C.小球受到的庫侖力最大值為8D.管壁對(duì)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(duì)小球不做功,小球的電勢能不變,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到兩電荷連線的中點(diǎn)時(shí)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(gè)等分點(diǎn),分別在a、d和b、c固定等量的正、負(fù)點(diǎn)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(yuǎn)處為電勢零點(diǎn),則()A.e、f兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等、方向相反B.A、O、B三點(diǎn)的電勢高低關(guān)系為φA=φB>φO=0C.將一正的試探電荷從A點(diǎn)沿圓弧AeB移到B點(diǎn)的過程中,靜電力先做正功再做負(fù)功D.若a、b、c處的電荷固定不動(dòng),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(diǎn)的電荷在e、f兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向如圖所示.由圖可知,e、f兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由等量異種電荷周圍的電勢分布可知,A、O、B三點(diǎn)在等量異種電荷的連線的中垂面上,則各點(diǎn)電勢均為0,即φA=φB=φO=0,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;將一正的試探電荷從A點(diǎn)沿圓弧AeB移到B點(diǎn)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(fù)功再做正功,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若a、b、c處的電荷固定不動(dòng),將d處的電荷移到O處,因c處的電荷在O、d兩點(diǎn)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(duì)電荷d的影響,在d處時(shí),a、b兩處的電荷在d點(diǎn)的電勢為正,則電荷d的電勢能為正,到O處時(shí)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(xiàng)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(shí)驗(yàn)室模擬尖端放電現(xiàn)象,原理如圖所示.電子在強(qiáng)電場的作用下從陰極飛向尖端,虛線是其中一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)路線,實(shí)線是電場線,A、B、C是電場中的三個(gè)點(diǎn),則正確的是()A.C點(diǎn)的電場強(qiáng)度比A點(diǎn)的小B.電子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)的小C.A點(diǎn)的電勢低于B點(diǎn)的電勢D.電子在A點(diǎn)的電勢能比在B點(diǎn)的低解析:電場線密集程度表示電場強(qiáng)度大小,由圖知A點(diǎn)的電場強(qiáng)度比C點(diǎn)的電場強(qiáng)度大,故選項(xiàng)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(diǎn)的電勢比B點(diǎn)的高,電子從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)的過程中,電勢能增加,靜電力做負(fù)功,動(dòng)能減小,所以電子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)的大,故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤,選項(xiàng)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(gè)交叉點(diǎn).開局時(shí)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(gè)點(diǎn)電荷分別固定在黑方的“將”位置和紅方的“帥”位置,兩點(diǎn)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(qiáng)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(yùn)動(dòng)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(diǎn)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(diǎn)對(duì)稱,則電場強(qiáng)度大小相等、方向相同,故選項(xiàng)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(fù)電荷,電勢較低,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;質(zhì)子從紅方正中間“兵”所在位置運(yùn)動(dòng)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(fù)功,故選項(xiàng)C錯(cuò)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(xiàng)D正確.答案:AD【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】10.一勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度方向是水平向左的,如圖所示.一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電的小球,從O點(diǎn)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(qiáng)度的反方向成θ角的直線運(yùn)動(dòng).求小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),其電勢能與在O點(diǎn)的電勢能之差.解析:設(shè)電場強(qiáng)度為E,小球的電荷量為q.