2020版高中物理 第十章 靜電場(chǎng)中的能量 1 電勢(shì)能和電勢(shì)練習(xí)（含解析）新人教版必修第三冊(cè)

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1、1.電勢(shì)能和電勢(shì) 1.下列說(shuō)法正確的是(　　) A.電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到了B點(diǎn),路徑不同,靜電力做功的大小就可能不同 B.電荷從電場(chǎng)中的某點(diǎn)開(kāi)始出發(fā),運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后,又回到了該點(diǎn),則靜電力做功為零 C.正電荷沿著電場(chǎng)線(xiàn)運(yùn)動(dòng),靜電力對(duì)正電荷做正功,負(fù)電荷逆著電場(chǎng)線(xiàn)運(yùn)動(dòng),靜電力對(duì)負(fù)電荷做負(fù)功 D.電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),因?yàn)殪o電力可能對(duì)電荷做功,所以能量守恒定律在電場(chǎng)中并不成立 解析靜電力做功和電荷運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān),所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;靜電力做功只和電荷的初、末位置有關(guān),所以電荷從某點(diǎn)出發(fā)又回到了該點(diǎn),靜電力做功為零,選項(xiàng)B正確;正電荷沿電場(chǎng)線(xiàn)的方向運(yùn)動(dòng),則正電荷受到的靜電力和電荷的位移方向相同

2、,故靜電力對(duì)正電荷做正功,同理,負(fù)電荷逆著電場(chǎng)線(xiàn)的方向運(yùn)動(dòng),靜電力對(duì)負(fù)電荷做正功,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電荷在電場(chǎng)中雖然有靜電力做功,但是電荷的電勢(shì)能和其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化滿(mǎn)足能量守恒定律,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案B 2.在靜電場(chǎng)中,將一正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做了負(fù)功,則(　　) A.B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定比A點(diǎn)大 B.電場(chǎng)線(xiàn)方向一定從B指向A C.B點(diǎn)的電勢(shì)一定比A點(diǎn)高 D.該電荷的動(dòng)能一定減少 解析從A到B,靜電力對(duì)正電荷做負(fù)功,該電荷電勢(shì)能增加,qφA

3、法判斷A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。 答案C 3.(多選)如圖所示,圖中的實(shí)線(xiàn)表示電場(chǎng)線(xiàn),虛線(xiàn)表示只受靜電力作用的帶正電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,粒子先經(jīng)過(guò)M點(diǎn),再經(jīng)過(guò)N點(diǎn),可以判定(　　) A.M點(diǎn)的電勢(shì)高于N點(diǎn)的電勢(shì) B.M點(diǎn)的電勢(shì)低于N點(diǎn)的電勢(shì) C.粒子在M點(diǎn)受到的靜電力大于在N點(diǎn)受到的靜電力 D.粒子在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能 解析沿著電場(chǎng)線(xiàn)的方向電勢(shì)降低,故選項(xiàng)A對(duì),選項(xiàng)B錯(cuò);電場(chǎng)線(xiàn)越密,電場(chǎng)強(qiáng)度越大,同一粒子受到的靜電力越大,故選項(xiàng)C錯(cuò);粒子從M點(diǎn)到N點(diǎn)靜電力做正功,所以電勢(shì)能減小,所以選項(xiàng)D對(duì)。 答案AD 4.將一正電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移至電場(chǎng)中M點(diǎn),靜電力做

4、功為6.0×10-9 J,若將一個(gè)等量的負(fù)電荷從電場(chǎng)中N點(diǎn)移向無(wú)窮遠(yuǎn)處,靜電力做功為7.0×10-9 J,則M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)φM、φN有如下關(guān)系(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.φM<φN<0 B.φN>φM>0 C.φN<φM<0 D.φM>φN>0 解析取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)φ∞=0。對(duì)正電荷有W∞M=0-EpM=-qφM,φM=-W∞Mq=-6×10-9q V;對(duì)負(fù)電荷有WN∞=EpN-0=-qφN,φN=-WN∞q=-7×10-9q V,所以φN<φM<0,選項(xiàng)C正確。 答案C 5.下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.沿電場(chǎng)線(xiàn)的方向,電場(chǎng)強(qiáng)度一定越來(lái)越小 B.沿電場(chǎng)線(xiàn)

5、的方向,電勢(shì)一定越來(lái)越低 C.電荷沿電場(chǎng)線(xiàn)方向移動(dòng),電勢(shì)能逐漸減小 D.在靜電力作用下,正電荷一定從電勢(shì)高處向電勢(shì)低處移動(dòng) 解析電場(chǎng)線(xiàn)的方向就是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,同時(shí)也是電勢(shì)降低的方向,但不一定是電場(chǎng)強(qiáng)度減小的方向,故選項(xiàng)A錯(cuò),選項(xiàng)B對(duì)。只有沿電場(chǎng)線(xiàn)方向移動(dòng)正電荷,電荷電勢(shì)能才減小,負(fù)電荷則相反,故選項(xiàng)C錯(cuò)。因?yàn)椴恢离姾傻某跛俣?所以選項(xiàng)D錯(cuò)。 答案B 6. 如圖所示,在電場(chǎng)強(qiáng)度為E=104 N/C、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,用一根長(zhǎng)l=1 m的絕緣細(xì)桿(質(zhì)量不計(jì))固定一個(gè)質(zhì)量為m=0.2 kg、電荷量為q=5×10-6 C的帶正電的小球。細(xì)桿可繞軸O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)將

6、桿由水平位置A輕輕釋放,在小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B的過(guò)程中,靜電力對(duì)小球做功多少?小球電勢(shì)能如何變化? 解析靜電力做功與路徑無(wú)關(guān)。在小球由A運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B的過(guò)程中,靜電力對(duì)小球做的正功為 W=qEl=5×10-6×104×1 J=0.05 J 靜電力對(duì)小球做正功,小球電勢(shì)能減少,減少的電勢(shì)能為0.05 J。 答案0.05 J　電勢(shì)能減少0.05 J 能力提升 1.(多選)如圖甲所示,Q1、Q2為兩個(gè)固定點(diǎn)電荷,其中Q1帶正電,它們連線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)上有a、b兩點(diǎn)。一正試探電荷以一定的初速度沿直線(xiàn)從b點(diǎn)開(kāi)始經(jīng)a點(diǎn)向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng),其速度圖像如圖乙所示。則(　　) A.Q2帶正電 B.Q2帶負(fù)電

7、 C.試探電荷從b點(diǎn)到a點(diǎn)的過(guò)程中電勢(shì)能增大 D.試探電荷從b點(diǎn)到a點(diǎn)的過(guò)程中電勢(shì)能減小 解析 選項(xiàng) 診斷 結(jié)論 A 由v-t圖,從b點(diǎn)到a點(diǎn)v減小,故試探電荷受向左的靜電力,因此Q2帶負(fù)電 × B 理由同選項(xiàng)A √ C 從b點(diǎn)到a點(diǎn),由于靜電力做負(fù)功,其電勢(shì)能增大 √ D 理由同選項(xiàng)C × 答案BC 2.將一正電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移至電場(chǎng)中M點(diǎn),靜電力做功為6.0×10-9 J,若將一個(gè)等量的負(fù)電荷從電場(chǎng)中N點(diǎn)移向無(wú)窮遠(yuǎn)處,靜電力做功為7.0×10-9 J,則M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)φM、φN有如下關(guān)系(　　) A.φM<φN<0 B.φN>φM>0 C.φ

8、N<φM<0 D.φM>φN>0 解析取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)φ∞=0。 對(duì)正電荷:W∞M=0-EpM=-qφM, φM=-W∞Mq=-6×10-9 Jq; 對(duì)負(fù)電荷:WN∞=EpN-0=-qφN, φN=-WN∞q=-7×10-9 Jq; 所以φN<φM<0,選項(xiàng)C對(duì)。 答案C 3.將一個(gè)電荷量為-2×10-8 C的點(diǎn)電荷,從零電勢(shì)點(diǎn)S移到M點(diǎn)要克服靜電力做功4×10-8 J,則M點(diǎn)電勢(shì)能EpM=　　　　J,M點(diǎn)電勢(shì)φM=　　　　V。若將該電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn),靜電力做功14×10-8 J,則N點(diǎn)電勢(shì)φN=　　　　V。? 解析由WSM=EpS-EpM,得EpM=EpS-WSM=4×10

9、-8 J 由EpM=qφM,得φM=EpMq=4×10-8-2×10-8V=-2 V WMN=EpM-EpN,得EpN=EpM-WMN=-10×10-8 J 由EpN=qφN得φN=EpNq=-10×10-8-2×10-8V=5 V。 答案4×10-8　-2　5 4.電荷量為q=1×10-4 C的帶正電小物塊置于粗糙的絕緣水平面上,所在空間存在沿水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E與時(shí)間t的關(guān)系及物塊速度v與時(shí)間t的關(guān)系分別如圖甲、乙所示,若重力加速度g取10 m/s2,求: (1)物塊的質(zhì)量m和物塊與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù); (2)物塊運(yùn)動(dòng)2 s過(guò)程中,其電勢(shì)能的改變量。 解析(1)由題圖可知: E1=3×104 N/C,E2=2×104 N/C,a1=2 m/s2。 E1q-μmg=ma1① E2q-μmg=0② 由①②代入數(shù)據(jù)得:m=0.5 kg,μ=0.4。 (2)ΔEp=-E1ql1-E2ql2 =-(3×104×1×10-4×12×2×1+2×104×1×10-4×2×1)J=-7 J。電勢(shì)能減少7 J。 答案(1)0.5 kg　0.4　(2)電勢(shì)能減少7 J - 4 -