内容正文:
第十章 静电场中的能量
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1. 电势能和电势
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核心模型 考点对点练
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典型考点一 静电力做功、电势能和电势的理解
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,静电力做功为W1;第二次沿折线ACB移动该电荷,静电力做功为W2;第三次沿曲线ADB移动该电荷,静电力做功为W3。则( )
A.W1>W2 B.W3<W2
C.W1=W3 D.W1<W3
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解析 在电场中移动电荷时,静电力做功与电荷始、末位置有关,与电荷经过的路径无关,则W1=W2=W3,故A、B、D错误,C正确。
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2.(多选)下列说法正确的是( )
A.将电荷由电势低的地方移到电势高的地方,电势能一定增加
B.将正电荷由电势低的地方移到电势高的地方,电势能一定增加
C.将负电荷由电势高的地方移到电势低的地方,电势能一定增加
D.无论是正电荷还是负电荷,静电力做负功时电势能一定增加
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名师点拨
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典型考点二 电势能、电势的计算
3.如果把电荷量为q=1.0×10-8 C的点电荷从无穷远处移至电场中的A点,需要克服静电力做功1.2×10-4 J,取无穷远处电势为零,试求:
(1)q在A点的电势能和A点的电势;
(2)q移入电场前A点的电势是多少?
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典型考点三 电势能大小、电势高低的判断
4. (多选)雷雨云由一大团翻腾、波动的水、冰
晶和空气组成。当云团里的冰晶在强烈气流中上下
翻滚时,这些被强烈气流反复撕扯、撞击的冰晶和
水滴充满了静电,其中重量较轻、带正电的堆积在
云层上方,较重、带负电的聚集在云层底部。地面则受云层底部大量负电荷的感应带正电。当云层上下正负两种电荷的数量极大时,就会以闪电的形式把能量释放出来。带负电荷雨滴从雷雨云底部落到地面的过程,下列说法正确的是( )
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A.从雷雨云底部到地面电势逐渐降低
B.从雷雨云底部到地面电势逐渐升高
C.雨滴落向地面过程,电势能减少
D.雨滴落向地面过程,电势能增加
解析 由于地面带正电荷,雷雨云底部带负电荷,由电场线起于正电荷终止于负电荷可知,地面与雷雨云底部之间的电场线方向向上,沿着电场线方向电势降低,因此从雷雨云底部到地面电势逐渐升高,A错误,B正确;雨滴带负电荷,因此其受到的静电力向下,雨滴落向地面的过程,静电力做正功,电势能减少,C正确,D错误。
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5. 如图所示,实线是匀强电场的电场线,带电粒子q1、q2分别从A、C两点以初速度v垂直射入电场,其运动轨迹分别是图中的ABC、CDA。已知q1带正电,不计粒子重力和阻力。则下列说法中正确的是( )
A.q2也带正电
B.A点的电势低于C点的电势
C.静电力对q1做正功,对q2做负功
D.q1、q2的电势能均减小
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解析 做曲线运动的粒子所受合力指向轨迹凹侧,由题意可知两粒子只受静电力作用,所以q1受到的静电力方向向右,而q1带正电,可得电场线方向向右,q2受到的静电力方向向左,故q2带负电,A错误。沿电场线方向电势降低,而电场线方向向右,所以A点电势高于C点的电势,故B错误。由带电粒子的受力方向和运动方向可知,静电力对两个粒子均做正功,两粒子的电势能均减少,故C错误,D正确。
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1.(多选)关于静电场,下列说法正确的是( )
A.电势能等于零的物体一定不带电
B.电场强度为零的点,电势不一定为零
C.同一电场线上的各点,电势一定相等
D.负电荷沿电场线方向移动时,电势能一定增加
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解析 电势的零点是人为选取的,则电势能等于零的物体也可能带电,故A错误。电场强度和电势都是描述电场的物理量,二者无直接关系,但二者相互关联;电势是标量,与零电势点的选取有关,所以电场强度为零的地方电势不一定为零,电势为零的地方电场强度也不一定为零,故B正确。沿电场线的方向电势逐渐降低,故C错误。根据电势能公式Ep=qφ知,负电荷在电势越低的地方电势能越大,在电势越高的地方电势能越小,沿电场线方向电势逐渐降低,所以负电荷沿电场线方向移动,电势能一定增加,故D正确。
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2. (多选)如图所示,a、b为竖直向上的电场线上的两点,一带电质点在a点由静止释放,沿电场线方向向上运动,到b点速度恰