新教材高中物理第10章静电场中的能量1电势能和电势夯基提能作业新人教版必修第三册（word版含答案）

第十章　1　
一、选择题(本题共7小题，每题7分，共49分)
1．如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，电场力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，电场力做功W2；第三次沿曲线ADB移动该电荷，电场力做功为W3，则(　C　)
A．W1＞W2＞W3　 B．W1＜W2＜W3
C．W1＝W2＝W3　 D．W1＝W2＞W3
解析：电场力做功与路径无关，只与起点和终点的位置有关，故沿三种路径移动该电荷，电场力做功相等，选项C正确。
2．某静电场的电场线分布如图，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为φP和φQ，则(　D　)
A．EP＞EQ，φP＜φQ
B．EP＜EQ，φP＞φQ
C．EP＜EQ，φP＜φQ
D．EP＞EQ，φP＞φQ
解析：由图P点电场线密，电场强度大，则EP＞EQ。沿电场线的方向电势降低，则有φP＞φQ。故D正确，故选D。
3．(2021·广东省湛江市高二上学期期末)下列有关电场线、电势能、电势的说法中正确的是(　B　)
A．正电荷沿电场线的方向运动电势能越来越大
B．沿电场线的方向电势越来越低
C．电荷在电势越高的地方电势能越大
D．电势能越大的地方电场线越密
解析：沿电场线的方向电势降低，正电荷沿电场线的方向运动电势能越来越小，而负电荷沿电场线的方向运动电势能越来越大，故A错误；根据电场线的物理意义知，沿电场线的方向电势越来越低，故B正确；正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越高的地方电势能越小，故C错误；电势能与电场线的疏密没有直接关系，故D错误。
4．(2021·山东省潍坊市高三模拟)如图所示，a、b两点位于以负点电荷－Q(Q>0)为球心的球面上，c点在球面外，则(　D　)
A．a点场强的大小比b点大
B．b点场强的大小比c点小
C．a点电势比b点高
D．b点电势比c点低
解析：A错： 由点电荷的场强公式E＝k知，a、b两点与－Q距离相等， 场强大小相等；B错：由E＝k知，离－Q越近， 场强越大，故b点场强大小比c点大；C错：离－Q距离相等的两点的电势相等；D对：沿电场线的方向是电势降落最快的方向，得出离－Q越近， 电势越低，故b点电势比c点电势低。
5．(2021·新疆石河子第二中学高二上学期期末)如图所示，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹。粒子先经过M点，再经过N点。可以判定(　B　)
A．粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力
B．M点的电势高于N点的电势
C．粒子带负电
D．粒子在N点的电势能大于在M点的电势能
解析：电场线的疏密反映电场的强弱，M点的场强小于N点的场强，所以粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力，故A错误；沿电场方向电势降低，从图中可知：M点电势比N点高，所以B正确；由图看出，粒子的轨迹向下弯曲，粒子所受电场力方向和电场线切线方向一致，说明粒子带正电。故C错误；粒子从M运动到N的过程中，电场力做正功，粒子的电势能减小，故D错误。
6．(多选)(2021·江苏省常州市“教学研究合作联盟”高一下学期期中)如图为某一静电场的电场线，a、b、c是同一条电场线上的三个点，其电势分别为φa、φb 、φc。同一负电荷在a、b、c三点的电势能分别为Epa、Epb 、Epc。下列判断正确的是(　AD　)
A．φa＞φb＞φc　 B．φa＜φb＜φc
C．Epa＞Epb＞Epc　 D．Epa＜Epb＜Epc
解析：沿电场线电势降低，则φa＞φb＞φc，选项A正确，B错误；因负电荷在高电势点的电势能较小，可知电势能关系为Epa＜Epb＜Epc，选项C错误，D正确。
7．(2021·浙江省绍兴市诸暨中学高一下学期检测)如图所示，为某静电除尘装置的原理图，废气先经过机械过滤装置再进入静电除尘区，图中虚线是某一带负电的尘埃(不计重力)仅在电场力作用下向集尘极迁移并沉积的轨迹，A、B两点是轨迹与电场线的交点，不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量变化，则以下说法正确的是(　B　)
A．A点电势高于B点电势
B．尘埃在A点的加速度大于在B点的加速度
C．尘埃在迁移过程中做匀变速运动
D．尘埃在迁移过程中电势能始终在增大
解析：沿电场线方向电势降低，由图可知，B点的电势高于A点电势，故A错误；由图可知，A点电场线比B点密集，因此A点的场强大于B点场强，故A点的电场力大于B点的电场力， 则A点的加速度大于B点的加速度，故B正确；放电极与集尘极间建立非匀强电场，尘埃所受的电场力是变化的，故粒子不可能做匀变速运动，故C错误；由图可知，开始速度方向与电场力方向夹角为钝角，电场力做负功，电势能增大；后来变为锐角，电场力做正功，电势能减小；对于全过程而言，根据电势的变化可知，电势能减小，故D错误。故选B。
二、非选择题(本题共1小题，共11分)
8．(11分)如图所示，在场强E＝104 N/C的水平匀强电场中，有一根长l＝15 cm的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m＝3 g、电荷量q＝2×10－6 C的带正电小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，g取10 m/s2。求：
(1)小球到达最低点B的过程中重力势能、电势能分别变化了多少？
(2)若取A点电势为零，小球在B点的电势能、电势分别为多大？
(3)小球到B点时速度为多大？绳子张力为多大？
答案：(1)重力势能减少4.5×10－3 J　电势能增加3×10－3 J　(2)3×10－3 J　1.5×103 V　(3)1 m/s　5×10－2 N
解析：(1)从A→B重力做正功，重力势能减少
ΔE＝WG＝mgL＝4.5×10－3 J，
从A→B电场力做负功，电势能增加
ΔEp＝WE＝EqL＝3×10－3 J。
(2)若取φA＝0，则EpB＝3×10－3 J　
φB＝＝1.5×103 V。
(3)从A→B由动能定理知
mgL－EqL＝mv代入数据
得vB＝1 m/s，
在B点由牛顿第二定律知
F－mg＝m代入数据
得F＝5×10－2 N。
一、选择题(本题共3小题，每题8分，共24分)
1．(多选)(2021·山东烟台二中高一下期末)如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB，电势能分别为EpA、EpB。下列说法正确的是(　BC　)
A．电子一定从A向B运动
B．若aA>aB，则点电荷Q靠近M端且为正电荷
C．无论点电荷Q为正电荷还是负电荷一定有EpAD．B点电势可能高于A点电势
解析：由于不知道电子速度变化，由运动轨迹图不能判断电子向哪个方向运动，故A错误；若aA>aB，则A点离点电荷Q更近即点电荷Q靠近M端；又由运动轨迹可知，电场力方向指向凹的一侧即左侧，所以，在MN上电场方向向右，那么点电荷Q靠近M端且为正电荷，故B正确；由B项分析可知，电子所受电场力方向指向左侧，那么，若电子从A向B运动，则电场力做负功，电势能增加；若电子从B向A运动，则电场力做正功，电势能减小，所以，一定有EpA2．(多选)(2021·黑龙江哈师大附中高二期中)如图甲所示，真空中有一半径为R、电荷量为＋Q的均匀带电球体，以球心为坐标原点，沿半径方向建立x轴，理论分析表明，x轴上各点的场强随x变化的关系如图乙所示，则(　AD　)
A．c点处的场强和a点处的场强大小相等、方向相同
B．球内部的电场为匀强电场
C．a、c两点处的电势相等
D．假设将一个带正电的试探电荷沿x轴移动，则从a点处移动到c点处的过程中，电场力一直做正功
解析：由题图乙可知，a、c处场强大小相等、方向相同，故A正确；由题图乙可知，球内部的电场是非匀强电场，故B错误；因为电场线方向是从a到c，沿着电场线的方向电势降低，a处的电势比c处的电势高，故C错误；从a到c区域内，由题图乙可知，电场方向相同，都是从a到c，所以正电荷受到的电场力方向是从a到c，将一带正电的试探电荷从a点处移动到c点处的过程中，电场力一直做正功，故D正确。
3．(2021·河北承德第一中学高二上月考)如图所示，点电荷＋2Q、－Q分别置于M、N两点，O点为MN连线的中点，点a、b在MN连线上，点c、d在MN中垂线上，它们均关于O点对称。下列说法正确的是(　D　)
A．c、d两点的电场强度相同
B．a、b两点的电势相同
C．将电子沿直线从c移到d，电场力对电子先做负功后做正功
D．将电子沿直线从a移到b，电子的电势能一直增大
解析：根据电场线分布的对称性可知，c、d两点的电场强度大小相等，方向不同，则电场强度不同，故A错误；MN间的电场线方向为M→N，根据沿电场线方向电势逐渐降低，可知a点的电势高于b点的电势，故B错误；对两个电荷在中垂线上的场强进行叠加，在Oc段方向斜向右上，在Od段方向斜向右下，所以电子所受的电场力在Oc段斜向左下，在Od段斜向左上，电场力跟速度的方向先成锐角后成钝角，对电子先做正功后做负功，故C错误；将电子沿直线从a移到b，电子受到的电场力方向与速度方向一直相反，电场力一直做负功，则电子的电势能一直增大，故D正确。
二、非选择题(本题共1小题，共16分)
4．(16分)如图所示，一质量为m、带有电荷量－q的小物体，可以在水平轨道Ox上运动，O端有一与轨道垂直的固定墙。轨道处于匀强电场中，场强大小为E，方向沿Ox轴正方向，小物体以速度v0从x0点沿Ox轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力Ff作用，且Ff答案：
解析：电场力做功与路径无关，滑动摩擦力始终做负功，由于Ff