必修第三册2.1静电力做功与电势能(word版含答案)

必修第三册 2.1 静电力做功与电势能
一、单选题
1．已知x轴上有两个点电荷，在区间的电场强度E随x的变化图象如图所示，规定沿x轴正方向为场强的正方向。一电子在x轴上从O点运动到的过程中（　　）
A．电子在和处的电势能相等
B．电子在处速度最大
C．电子在和处的加速度大小相等，方向相反
D．两场源电荷一定是异种电荷
2．如图所示，真空中有四个等量异种点电荷，M、N带正电，P、S带负电，分别放在圆心为O的虚线圆上等距离的四个点，a、b、c、d分别为两点电荷连线的中点，下列说法正确的是（　　）
A．O点的合场强为零，a点的合场强方向水平向左
B．b点的合场强小于a点的合场强
C．将一电子从b点沿直线移动到d点，电场力做负功
D．将一质子从a点沿直线移动到c点，其电势能一直减小
3．点电荷与带电金属板之间的电场和电场线分布如图所示，对此电场的分析，下列说法正确的是（　　）
A．金属板的电势是正中间（正电荷的正下方）最高，向两边依次降低
B．金属板上表面的电场线都垂直于金属板表面
C．因为a点的电势高于b点的电势，故把一正点电荷从a点沿某一路径运动到b点，电场力一定全程做正功
D．置于a点的负电荷的电势能大于把它置于b点所具有的电势能
4．电量未知的点电荷固定在半径为R的圆上的A点，AC为圆的水平直径，BD为圆的竖直直径，空间存在电场强度大小为E、平行圆面的匀强电场，将另一个电荷量为的点电荷从B点顺着圆弧沿逆时针移到D点，电场力做功为，当该点电荷运动到C点时受到的电场力大小为，静电力常量为k，则在A处的点电荷的电量为（　　）
A． B． C． D．
5．有关电场知识的理解，下述说法正确的是（　　）
A．库仑用扭秤实验获得库仑定律并最早测出了元电荷e的数值
B．在电场中某点放入试探电荷q，该点的场强为E=，取走q后，该点场强即为零
C．若点电荷Q1电荷量小于Q2电荷量，则Q1对Q2的静电力小于Q2对Q1的静电力
D．若－q在C点的电势能比在D点的大，则C点电势低于D点电势
6．下列说法中，正确的是（ ）
A．由可知，越大，沿电场线方向电势降落越快
B．由可知，以点电荷为中心，为半径的球面上各处电场强度都相同
C．由可知，某两点的电势差与电场力做功成正比，与电荷所带电量成反比
D．由可知，电势能越大的地方，电势越高
7．如图，在匀强电场A、B两处分别放入两个正点电荷qA和qB，且qA = 2qB。甲同学选择零势能面后，算出A、B两点的电势能，得出A的电势能小于B的电势能的结论。其他同学看了甲的结论，分别发表了以下看法。你赞同的看法是（　　）
A．甲同学得出的结论与零势能面选择无关
B．甲同学选取的零势能面一定在A的左边
C．甲同学选取的零势能面一定在B的右边
D．甲同学选取的零势能面一定在A和B之间
8．避雷针是利用尖端放电原理保护建筑物等避免雷击的一种设施。在雷雨天气，带负电的云层运动到高楼上空时，避雷针的尖头通过静电感应会带上大量电荷，由于导体尖端容易聚集电荷，所以楼顶带上的电荷会很少，从而保护建筑。如图所示为广州塔“接闪”的画面，放大图为塔尖端附近电场线分布特点（方向未画出），下列说法正确的是（　　）
A．放电前塔尖端带负电
B．放电时空气中的正电荷将向塔尖端运动
C．向塔尖端运动的电荷受到的电场力越来越小
D．向塔尖端运动的电荷电势能减小
9．A和B两点在x轴上的坐标值为xA和xB，一电子仅在电场力作用下沿x轴运动，该电子的电势能Ep随其坐标x变化的关系如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　）
A．电子由A点运动到B点的过程中电场力对其所做的功
B．该电场可能是孤立点电荷形成的电场
C．A点的电势低于B点的电势
D．电子由A点运动到B点做减速运动
10．两个等量同种点电荷固定于光滑水平面上，其连线中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示，带电小球q从C点静止释放，在电场力作用下运动的图像如图乙所示，其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置（图中标出了该切线）。则下列说法正确的是（　　）
A．小球q一定带正电
B．B点为中垂线上电场强度最大的点
C．由C点到A点电势逐渐升高
D．由C点到A点的过程中物块的电势能先减小后变大
11．空间中某电场线的分布图如图所示，a、b、c、d为电场中的四点，下列说法正确的是（　　）
A．a点的电势高于b点的电势
B．a点的电场强度大于b点的电场强度
C．将正电荷从d点移动到a点过程中电场力做正功
D．一负电荷在c点的电势能高于在b点的电势能
12．如图所示，一透明绝缘半球壳，O为球心，将带有等量异种电荷的小球分别固定在直径ab的两端，c、d、e、f为平行底面的小圆上的点，且c、d位于过直径ab的大圆周上，e、f位于垂直直径ab面的大圆周上。下列说法正确的是（　　）
A．e点与f点的场强相同
B．c点与d点的场强相同
C．O点电势高于e点电势
D．将一电荷从无穷远移到c点与从f点移到d点电势能的变化相同
13．如图为静电除尘机原理示意图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的。图中虚线为电场线（方向未标）。不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电量变化，则（　　）
A．电场线方向由放电极指向集尘极 B．尘埃在迁移过程中电势能增大
C．尘埃在迁移过程中做匀变速运动 D．图中A点的电场强度大于B点的电场强度
14．如图甲所示，有一竖直放置的绝缘圆环，圆环上均匀分布着正电荷，一绝缘 光滑细杆过圆心沿垂直圆环平面方向穿过圆环，细杆上套有一个质量为m=10 g的带正电的小球，小球所带电荷量q=5.0×10-4C。小球从C点由静止释放，其沿细杆由C经B向A运动的v-t图像如图乙所示。小球运动到B点时，速度图像的切线斜率最大（图中标出了该切线）。下列说法正确的是（　　）
A．在圆环形成的电场中，O点右侧杆上B点场强最大，场强大小为E= 12 V/m
B．在圆环形成的电场中，由C到A电势逐渐升高
C．小球在由C到A的过程中电势能先减小后增大
D．在圆环形成的电场中，C、B两点间的电势差UCB=0.9V
15．如图，一电子以某一初速度进入电荷量为Q的某点电荷的电场中，a、b为电子运动轨迹上的两点，a、b两点间的直线距离为d，已知a点场强方向所在直线与ab连线间夹角α=30°，b点场强方向所在直线与ab连线间夹角β=60°。电子的电荷量为e，点电荷周围某点的电势，其中r为该点到点电荷的距离。电子仅受静电力作用，下列说法不正确的是（　　）
A．b点电势高于a点电势
B．电子在a点的电势能小于在b点的电势能
C．电子从a到b过程中，静电力做的功为
D．电子先后经过a、b两点时的加速度大小之比为1∶3
二、填空题
16．电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是____________________。
如图所示，在场强为E的匀强电场中有相距为l的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q的正电荷沿曲线ACB移动该电荷，电场力做的功W＝___________
17．假设在NaCl蒸气中存在由钠离子Na+ 和氯离子Cl- 靠静电相互作用构成的单个氯化钠NaCl分子．若取Na+ 与Cl- 相距无限远时其电势能为零，一个NaCl分子的电势能为-6．1eV．已知使一个中性钠原子Na最外层的电子脱离钠原子而形成钠离子Na＋所需的能量（电离能）为5.1 eV，使一个中性氯原子Cl结合一个电子形成氯离子Cl-所放出的能量（亲和能）为3.8 eV．由此可算出，在将一个NaCl分子分解成彼此远离的中性钠原子Na和中性氯原子Cl的过程中，外界供给的总能量等于___________eV．
18．如图为点电荷Q产生的电场，图中虚线为等势线，若将两个带正电检验电荷和分别从A、B两点移动到无穷远处的过程中，外力克服电场力做功均为，其中，则A点电势=_________V，的电荷量____________（选填“等于”、“小于”或“大于”）的电荷量．
19．如图所示，在场强为E的匀强电场中有相距为L的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电荷最为q的正电荷从A点分别沿不同的路径（曲线ADB、直线AB、折线ACB)移到B点，电场力做的功为______，由此表明______。
三、解答题
20．如图所示，光滑绝缘细杆沿竖直方向固定，其底端O固定一带正电的点电荷。一质量为m、电荷量为+q的小球，中心开孔套在杆上，孔径比杆的直径大，小球恰能静止在距O点为h的A点。现将小球移至距O点为2h的B点由静止释放，小球运动至A点时速度大小为v。已知重力加速度为g，静电力常量为k，求：
（1）O点处点电荷电量Q及小球在B点释放时的加速度大小a；
（2）B、A两点的电势差UBA。
21．如图所示，两块平行金属板间距离为4cm，电场强度为5×105N/C．一电子沿电场线从正极板运动到负极板时，静电力做了多少功？它的电势能怎样变化？若规定负极板为零电势能点，电子在正极板的电势能多大？（电子电荷量的大小为1.60×10-19C）
22．如图所示，在场强的水平匀强电场中，有一根长的细线，一端固定在O点，另一端系有一个质量、电荷量的带正电小球，当细线处于水平位置时，将小球从静止开始释放，g取。则：
(1)小球到达最低点B点的过程中，重力势能变化量、电势能变化量分别为多少？
(2)若取小球在A点的电势能为零，则小球在B点的电势能为多少？
(3)小球到B点时的速度为多大？细线的张力为多大？
23．如图所示，在电场强度E=1.0×104N/C的匀强电场中，同一条电场线上A、两点之间的距离d=0.20m。将电荷量 的点电荷放在电场中的A点。
（1）计算电场力的大小；
（2）若将该点电荷从A点移到点，求在此过程中点电荷所受电场力做的功；
24．在如图所示的匀强电场中，有A、B两点，且A、B两点间的距离为x=0.20 m，已知AB连线与电场线夹角为θ=60°，今把一电荷量q=-2×10-8C的检验电荷放入该匀强电场中，其受到的电场力的大小为F=4.0×10-4N，方向水平向左．求：
（1）电场强度E的大小和方向；
（2）若把该检验电荷从A点移到B点，电势能变化了多少；
（3）若A点为零电势点，电荷量q′=-2×10-8C，则q在B点电势能为多少．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
2．D
3．B
4．C
5．D
6．A
7．B
8．D
9．D
10．B
11．A
12．A
13．D
14．D
15．B
16． 电场力做功的大小与路径无关，只与始末位置有关 Eqlcosθ
17．4.8
18． -3 大于
19． EqLcosθ 电场力做功与路径无关，只与初末位置有关
20．（1）；；（2）或
21．-3.2×10-15J；增大了3.2×10-15J；-3.2×10-15J
22．（1）；；（2）；（3）；
23．（1）；（2）
24．（1）2×104N/C，方向水平向右 （2）4×10-5J （3）4×10-5J
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