第十章 1 电势能和电势-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册作业与测评word（人教版2019）

第十章　静电场中的能量 1．电势能和电势 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 答案　C 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。 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 答案　BCD 解析　由公式φ＝得Ep＝qφ，正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越低的地方电势能越大。当把正电荷由电势高的地方移到电势低的地方时，电势能会减少，当把负电荷从电势高的地方移到电势低的地方时，电势能将增加，A错误，B、C正确；根据静电力做功与电势能变化的关系可知，当静电力做正功时，电势能减少，当静电力做负功时，电势能增加，D正确。 [名师点拨]　(1)本节中，可将静电力做功和电势能的变化类比为重力做功和重力势能的变化，将电势能和电势类比为重力势能和高度，更利于同学们的认知和理解。 (2)与重力势能相似，电势能具有系统性(电荷及对它作用的电场所共有)、相对性(与所选零势能位置有关)、标量性(正负表示大小)；与学习重力势能时对高度的理解相似，电势具有相对性(与所选零电势位置有关)、固有性(由电场本身决定，与该处是否放有电荷及所放电荷的电荷量无关)、标量性(正负表示大小)。 (3)用电势的定义式φ＝计算电势或电势能和判断电势或电势能的变化时，公式中的三个物理量均带正负号。 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？ 答案　(1)1.2×10－4 J　1.2×104 V (2)1.2×104 V 解析　(1)设B点是无穷远处的点，无穷远处的电势为零，电荷在无穷远处的电势能也为零，即EpB＝0 电荷q在A点的电势能 EpA＝WAB＝1.2×10－4 J A点的电势 φA＝＝ V＝1.2×104 V。 (2)A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电荷无关，所以在q移入电场前，A点电势仍为1.2×104 V。 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(　　) 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 答案　BC 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。 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 答案　D 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。 1．(多选)关于静电场，下列说法正确的是(　　) A．电势能等于零