2020-2021学年高中物理粤教版必修第三册练习题 1.4 电势能与电势 Word版含解析

电势能与电势
组—重基础·体现综合
1．[多选]关于电荷在电场中的运动，下列说法正确的是(　　)
A．电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，电场力做功的大小可能不同
B．电荷从电场中的某点出发，运动一段时间后，又回到了该点，则电场力做功为零
C．正电荷沿着电场线运动，电场力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，电场力对负电荷做正功
D．电荷在电场中运动，因为电场力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立
解析：选BC　电场力做功和电荷运动路径无关，故A错误；电场力做功只和电荷的初、末位置有关，所以电荷从某点出发又回到了该点，电场力做功为零，故B正确；正电荷沿电场线的方向运动，则正电荷受到的电场力和电荷的位移方向相同，故电场力对正电荷做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，电场力对负电荷做正功，故C正确；电荷在电场中运动虽然有电场力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转化满足能量守恒定律，故D错误。
2.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，电场力做功为W2；第三次沿曲线ADB移动该电荷，电场力做功为W3，则(　　)
A．W1>W2>W3　　　　 B．W1C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2>W3
解析：选C　假设A、B两点相距为l，直线AB与电场线的夹角为θ(θ<90°)，根据功的定义可知，电场力做的功均为qElcos θ，故沿三种路径移动该电荷，电场力做功相等，选项C正确，A、B、D错误。
3．某静电场的电场线分布如图所示，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(　　)
A．EPφQ　　　　　 B．EP>EQ，φP<φQ
C．EP>EQ，φP>φQ D．EP解析：选A　P点处电场线分布稀疏，Q点处电场线分布密集，则EP4.某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电势分别为φP和φQ，同一试探电荷在P、Q两点受到的电场力大小分别为FP、FQ，则(　　)
A．FP>FQ，φP>φQ B．FP>FQ，φP<φQ
C．FPφQ D．FP解析：选B　电场线的疏密反映场强的大小，因P点的电场线较Q点密集，则P点的场强较大，同一试探电荷在P点受到的电场力较大，即FP>FQ；沿着电场线电势逐渐降低，可知P点的电势低于Q点，即φP<φQ，故B正确。
5．两带电小球，电荷量分别为＋q和－q，固定在一长度为l的绝缘细杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与电场强度方向平行，其位置如图所示。若此杆绕过O点垂直于杆的轴转过180°，则在此转动过程中电场力做的功为(　　)
A．0 B．qEl
C．2qEl D．πqEl
解析：选C　电场力对两小球均做正功，大小与路径无关，对每个小球做的功均为qEl，共为2qEl，故C正确。
6．在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则(　　)
A．该电荷的电势能一定减小
B．b点的电势一定比a点高
C．电场线方向一定从b指向a
D．b点的电场强度一定比a点大
解析：选B　电场力做负功，电势能一定增加，A项错误；由φ＝知，正电荷在电势能越大处电势越高，B项正确；b点电势高于a点，但电场线方向不一定从b指向a，C项错误；电场强度大小与电势高低无关，D项错误。
7．空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中P点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如图所示，a、b、c、d为电场中的4个点，则(　　)
A．P、Q两点处的电荷等量同种
B．a点和b点的电场强度相同
C．c点的电势低于d点的电势
D．负电荷从a点到c点，电势能减少
解析：选D　由电场的等势面分布可知，P、Q两点处的电荷为等量异种电荷，Q点处的电荷带负电，选项A错误；a、b两点的电场强度方向不同，选项B错误；由正电荷到负电荷电势逐渐降低，可知φc＞φd，选项C错误；负电荷从a点到c点，电场力做正功，电势能减少，选项D正确。
8．在电场中把一个电荷量为6×10－6 C的负电荷从A点移到B点，克服静电力做功3×10－5 J。
(1)电荷从A点到B点的过程中，电势能如何变化？变化了多少？
(2)若规定B点的电势能为零，则电荷在A点的电势能为多大？
解析：(1)电荷克服静电力做功，即静电力做负功，则WAB＝－3×10－5 J。由WAB＝EpA－EpB知，电势能增加了3×10－5 J。
(2)若EpB＝0，则由WAB＝EpA－EpB
得EpA＝－3×10－5 J。
答案：(1)增加　3×10－5 J　(2)－3×10－5 J
组—重应用·体现创新
9．图甲中AB是某电场中的一条电场线。若将一负电荷从A点处由静止释放，负电荷仅在电场力作用下沿电场线从A到B运动过程中的速度图像如图乙所示。关于A、B两点的电势高低和电场强度大小关系，下列说法中正确的是(　　)
A．φA>φB，EA>EB B．φA>φB，EAC．φA<φB，EA>EB D．φA<φB，EA解析：选C　负电荷从A点由静止释放(初速度为0)后，能加速运动到B点，说明负电荷受到的电场力方向从A指向B，那么电场方向就是由B指向A，由于沿电场线方向电势逐渐降低，所以A、B两点的电势关系是φA<φB，负电荷从A运动到B的过程中，它的加速度是逐渐减小的(题图乙中曲线切线的斜率表示加速度)，由牛顿第二定律知，负电荷从A运动到B时，受到的电场力是逐渐减小的，由E＝知，EA>EB，C正确。
10．如图所示的三条相互平行、距离相等的虚线分别表示电场中的三个等势面，电势分别为7 V、14 V、21 V，实线是一带电粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹，下列说法正确的是(　　)
A．粒子运动径迹一定是a→b→c
B．粒子一定带正电
C．粒子在三点的电势能大小关系为Epc＞Epa＞Epb
D．粒子在三点的动能大小关系为Ekb＜Eka＜Ekc
解析：选D　根据运动的对称性，粒子可能由a→b→c运动，也可能由c→b→a运动，故A项错误；根据等势面平行等间距和电势的高低可知，电场是匀强电场且方向竖直向上，结合粒子轨迹的弯曲方向可知粒子所受电场力方向竖直向下，所以粒子带负电，故B项错误；粒子带负电，电势越高，电势能越小，则EpcEka>Ekb，故D项正确。
11．[多选]一带电粒子射入一固定在O点的点电荷的电场中，粒子运动轨迹如图中虚线ABC所示，图中实线是同心圆弧，表示电场的等势面，不计重力，可以判断(　　)
A．粒子一直受到排斥力作用
B．粒子在A点和C点的速度大小一定相等
C．粒子在B点的动能一定大于在A点的动能
D．粒子在B点的电势能一定大于在C点的电势能
解析：选ABD　如题图所示，轨迹向左弯曲，粒子所受的电场力方向向左，则粒子受到了排斥力作用，故A正确；A、C两点处于同一等势面上，从A点到C点，电场力做功为零，则A、C两点动能相等，速度大小相等，故B正确；从A点到B点过程中，电场力对粒子做负功，可知粒子的电势能增大，动能减小，粒子在B点的动能一定小于在A点的动能，故C错误；从B到C过程中，电场力对粒子做正功，可知粒子的电势能减小，粒子在B点的电势能一定大于在C点的电势能，故D正确。
12．[多选]如图所示，平行线代表电场线，但未标明方向，一个带正电、电荷量为10－6 C的微粒在电场中仅受电场力作用，当它从A点运动到B点时动能减少了10－5 J，则以下判断正确的是(　　)
A．微粒的运动轨迹是图中的虚线1
B．微粒的运动轨迹是图中的虚线2
C．B点电势高于A点电势
D．B点电势低于A点电势
解析：选AC　带正电的微粒仅受电场力的作用，从A点运动到B点时动能减少了10－5 J，说明电场力做负功，则知电场力方向水平向左，根据曲线运动的合力指向轨迹的内侧，可知微粒的运动轨迹是题图中的虚线1，故A正确，B错误；由于微粒带正电，电场力水平向左，则电场强度方向水平向左，顺着电场线方向，电势降低，则B点电势高于A点电势，故C正确，D错误。
13.如图所示，虚线方框内存在一匀强电场，A、B、C为该电场中的三个点。已知φA＝12 V，φB＝6 V，φC＝－6 V。试在该方框内作出该电场的示意图(即画出几条电场线)，并要求保留作图时所用的辅助线。
解析：题目中只要寻求电势相等的点即可确定等势面，因φB＝6 V，φC＝－6 V，由匀强电场的电势均匀分布知，在BC连线的中点O处的电势必为0；同理，在AC线段上找一个电势为0的点，把AC线段等分成三份，在等分点O′处的电势也必为0。连接OO′即为该电场中的一条等势线，根据电场线与等势线垂直及沿电场线方向电势降低，可以画出电场中的电场线，如图所示。
答案：见解析图