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

第十章靜電場(chǎng)中的能量1電勢(shì)能和電勢(shì)【基礎(chǔ)鞏固】1.如圖所示,在勻強(qiáng)電場(chǎng)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(shì)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(shì)一定較高B.負(fù)電荷從A移到B時(shí),電勢(shì)能增加,則A點(diǎn)的電勢(shì)一定較低C.正電荷從A移到B時(shí),電勢(shì)能增加,則A點(diǎn)的電勢(shì)一定較低D.正電荷只在靜電力作用下由靜止開(kāi)始從A移到B,則A點(diǎn)的電勢(shì)一定較高解析:根據(jù)靜電力做功和電勢(shì)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(shì)能就減少,只要靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能就增加;正、負(fù)電荷在電勢(shì)高低不同的位置具有的電勢(shì)能不同,正電荷在電勢(shì)高處具有的電勢(shì)能大,負(fù)電荷在電勢(shì)低處具有的電勢(shì)能大,選項(xiàng)C、D正確.答案:CD3.將一正電荷從無(wú)限遠(yuǎn)處移入電場(chǎng)中M點(diǎn),電勢(shì)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(wú)限遠(yuǎn)處移入電場(chǎng)中的N點(diǎn),電勢(shì)能增加了9.8×10-9J.若以無(wú)限遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn),M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)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(chǎng)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(guò)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(shuō)法正確的是()A.粒子帶負(fù)電B.粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)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(shì)能減小1.5J,故粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)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(guò)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(shì)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(kù)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(shì)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(guò)細(xì)管,則()A.小球的電勢(shì)能先增大后減小B.小球受到的庫(kù)侖力先做負(fù)功后做正功C.小球受到的庫(kù)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(kù)侖力和管壁彈力的作用,根據(jù)等量異種電荷的電場(chǎng)分布可知,小球所受庫(kù)侖力方向水平向右,則庫(kù)侖力對(duì)小球不做功,小球的電勢(shì)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(kù)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(guò)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(wú)限遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn),則()A.e、f兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反B.A、O、B三點(diǎn)的電勢(shì)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(guò)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(shì)能將減少解析:畫(huà)出在a、b、c、d四點(diǎn)的電荷在e、f兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向如圖所示.由圖可知,e、f兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由等量異種電荷周?chē)碾妱?shì)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(shì)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(guò)程中,電勢(shì)先升高后降低,正電荷的電勢(shì)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(shì)相等,則c處的電荷使d處的電荷移到O處引起的電勢(shì)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(shì)為正,則電荷d的電勢(shì)能為正,到O處時(shí)a、b兩處的電荷在O處的電勢(shì)為0,則電荷d在O處的電勢(shì)能為0,可知將d處的電荷Qd移到O處,其電勢(shì)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(lái)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(chǎng)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(chǎng)線,A、B、C是電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn),則正確的是()A.C點(diǎn)的電場(chǎng)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(shì)低于B點(diǎn)的電勢(shì)D.電子在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)的低解析:電場(chǎng)線密集程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度大小,由圖知A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大,故選項(xiàng)A正確;電場(chǎng)線由陽(yáng)極指向陰極,沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,故A點(diǎn)的電勢(shì)比B點(diǎn)的高,電子從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中,電勢(shì)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(guó)象棋的棋盤(pán)呈長(zhǎng)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(kāi)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(pán)網(wǎng)格線所在的平面內(nèi),下列說(shuō)法正確的是()A.棋盤(pán)左側(cè)紅方“炮”所在位置與右側(cè)黑方“砲”所在位置的電場(chǎng)強(qiáng)度相同B.棋盤(pán)紅方棋子所在位置的電勢(shì)可能高于黑方棋子所在位置的電勢(shì)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(pán)紅方棋子所在位置的電勢(shì)能大于在黑方棋子所在位置的電勢(shì)能解析:等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布如圖所示,由此可知,棋盤(pán)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(chēng),則電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相同,故選項(xiàng)A正確;棋盤(pán)黑方棋子所在位置靠近正電荷,電勢(shì)較高,棋盤(pán)紅方棋子所在位置靠近負(fù)電荷,電勢(shì)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(pán)紅方棋子所在位置的電勢(shì)能大于在黑方棋子所在位置的電勢(shì)能,故選項(xiàng)D正確.答案:AD【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】10.一勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)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(chǎng)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(shì)能與在O點(diǎn)的電勢(shì)能之差.解析:設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E,小球的電荷量為q.