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

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1、1.電勢能和電勢 1.下列說法正確的是(　　) A.電荷從電場中的A點運動到了B點,路徑不同,靜電力做功的大小就可能不同 B.電荷從電場中的某點開始出發(fā),運動一段時間后,又回到了該點,則靜電力做功為零 C.正電荷沿著電場線運動,靜電力對正電荷做正功,負電荷逆著電場線運動,靜電力對負電荷做負功 D.電荷在電場中運動,因為靜電力可能對電荷做功,所以能量守恒定律在電場中并不成立 解析靜電力做功和電荷運動路徑無關(guān),所以選項A錯誤;靜電力做功只和電荷的初、末位置有關(guān),所以電荷從某點出發(fā)又回到了該點,靜電力做功為零,選項B正確;正電荷沿電場線的方向運動,則正電荷受到的靜電力和電荷的位移方向相同

2、,故靜電力對正電荷做正功,同理,負電荷逆著電場線的方向運動,靜電力對負電荷做正功,選項C錯誤;電荷在電場中雖然有靜電力做功,但是電荷的電勢能和其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化滿足能量守恒定律,選項D錯誤。 答案B 2.在靜電場中,將一正電荷從A點移到B點,靜電力做了負功,則(　　) A.B點的電場強度一定比A點大 B.電場線方向一定從B指向A C.B點的電勢一定比A點高 D.該電荷的動能一定減少 解析從A到B,靜電力對正電荷做負功,該電荷電勢能增加,qφA

3、法判斷A、B兩點電場強度的大小,選項A錯誤。 答案C 3.(多選)如圖所示,圖中的實線表示電場線,虛線表示只受靜電力作用的帶正電粒子的運動軌跡,粒子先經(jīng)過M點,再經(jīng)過N點,可以判定(　　) A.M點的電勢高于N點的電勢 B.M點的電勢低于N點的電勢 C.粒子在M點受到的靜電力大于在N點受到的靜電力 D.粒子在M點的電勢能大于在N點的電勢能 解析沿著電場線的方向電勢降低,故選項A對,選項B錯;電場線越密,電場強度越大,同一粒子受到的靜電力越大,故選項C錯;粒子從M點到N點靜電力做正功,所以電勢能減小,所以選項D對。 答案AD 4.將一正電荷從無窮遠處移至電場中M點,靜電力做

4、功為6.0×10-9 J,若將一個等量的負電荷從電場中N點移向無窮遠處,靜電力做功為7.0×10-9 J,則M、N兩點的電勢φM、φN有如下關(guān)系(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.φM<φN<0 B.φN>φM>0 C.φN<φM<0 D.φM>φN>0 解析取無窮遠處電勢φ∞=0。對正電荷有W∞M=0-EpM=-qφM,φM=-W∞Mq=-6×10-9q V;對負電荷有WN∞=EpN-0=-qφN,φN=-WN∞q=-7×10-9q V,所以φN<φM<0,選項C正確。 答案C 5.下列說法中正確的是(　　) A.沿電場線的方向,電場強度一定越來越小 B.沿電場線

5、的方向,電勢一定越來越低 C.電荷沿電場線方向移動,電勢能逐漸減小 D.在靜電力作用下,正電荷一定從電勢高處向電勢低處移動 解析電場線的方向就是電場強度的方向,同時也是電勢降低的方向,但不一定是電場強度減小的方向,故選項A錯,選項B對。只有沿電場線方向移動正電荷,電荷電勢能才減小,負電荷則相反,故選項C錯。因為不知道電荷的初速度,所以選項D錯。 答案B 6. 如圖所示,在電場強度為E=104 N/C、方向水平向右的勻強電場中,用一根長l=1 m的絕緣細桿(質(zhì)量不計)固定一個質(zhì)量為m=0.2 kg、電荷量為q=5×10-6 C的帶正電的小球。細桿可繞軸O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)將

6、桿由水平位置A輕輕釋放,在小球運動到最低點B的過程中,靜電力對小球做功多少?小球電勢能如何變化? 解析靜電力做功與路徑無關(guān)。在小球由A運動到最低點B的過程中,靜電力對小球做的正功為 W=qEl=5×10-6×104×1 J=0.05 J 靜電力對小球做正功,小球電勢能減少,減少的電勢能為0.05 J。 答案0.05 J　電勢能減少0.05 J 能力提升 1.(多選)如圖甲所示,Q1、Q2為兩個固定點電荷,其中Q1帶正電,它們連線的延長線上有a、b兩點。一正試探電荷以一定的初速度沿直線從b點開始經(jīng)a點向遠處運動,其速度圖像如圖乙所示。則(　　) A.Q2帶正電 B.Q2帶負電

7、 C.試探電荷從b點到a點的過程中電勢能增大 D.試探電荷從b點到a點的過程中電勢能減小 解析 選項 診斷 結(jié)論 A 由v-t圖,從b點到a點v減小,故試探電荷受向左的靜電力,因此Q2帶負電 × B 理由同選項A √ C 從b點到a點,由于靜電力做負功,其電勢能增大 √ D 理由同選項C × 答案BC 2.將一正電荷從無窮遠處移至電場中M點,靜電力做功為6.0×10-9 J,若將一個等量的負電荷從電場中N點移向無窮遠處,靜電力做功為7.0×10-9 J,則M、N兩點的電勢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 解析取無窮遠處電勢φ∞=0。 對正電荷:W∞M=0-EpM=-qφM, φM=-W∞Mq=-6×10-9 Jq; 對負電荷:WN∞=EpN-0=-qφN, φN=-WN∞q=-7×10-9 Jq; 所以φN<φM<0,選項C對。 答案C 3.將一個電荷量為-2×10-8 C的點電荷,從零電勢點S移到M點要克服靜電力做功4×10-8 J,則M點電勢能EpM=　　　　J,M點電勢φM=　　　　V。若將該電荷從M點移到N點,靜電力做功14×10-8 J,則N點電勢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電場,電場強度E與時間t的關(guān)系及物塊速度v與時間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摩擦因數(shù); (2)物塊運動2 s過程中,其電勢能的改變量。 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。電勢能減少7 J。 答案(1)0.5 kg　0.4　(2)電勢能減少7 J - 4 -