（素能提升训练）第十章 1.电势能和电势-【勤径学升·同步练测】2024-2025学年高中物理必修第三册（人教版2019）

1．电势能和电势 [对应素能提升训练第11页] 1．(多选)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，静电力做功的大小就可能不同 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，则静电力做功为零 C．正电荷沿着电场线运动，静电力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，静电力对负电荷做正功 D．电荷在电场中运动，因为静电力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立 解析　静电力做功和电荷运动路径无关，故A错误；静电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，静电力做功为零，故B正确；正电荷沿电场线的方向运动，则正电荷受到的静电力和电荷的位移方向相同，故静电力对正电荷做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，静电力对负电荷做正功，故C正确；电荷在电场中运动虽然有静电力做功，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。 答案　BC 2．由如图所示的电场线可判定(　　) A．该电场一定是匀强电场 B．A点的电势一定低于B点的电势 C．负电荷放在B点的电势能比放在A点的电势能大 D．负电荷放在B点所受电场力方向向右 解析　点电荷的电场线也是直线，故A错误；电场线的方向由高电势指向低电势，则φA>φB，负电荷在B点的电势能大，故B错误，C正确；负电荷在电场中所受电场力的方向与该点场强的方向相反，故D错误。 答案　C 3．(多选)如图所示，在直角三角形ABC中，∠C＝30°，D为斜边AC的中点，在顶点A处有一点电荷＋Q，试探电荷q由B移至C静电力做功W1，由B移至D静电力做功W2，由D移至C静电力做功W3，关于W1、W2、W3的关系，下列说法正确的是(　　) A．W1＝W2＋W3　　 B．W1＝W2 C．W1＝W3　　 D．W2＝W1＋W3 解析　根据静电力做功的特点，试探电荷由B移至C静电力做功与由B先经过D再移至C静电力做功相等，即W1＝W2＋W3，A正确，D错误；若以A点为圆心、以AB为半径画圆，则D在圆周上，将试探电荷由B点移至D点时，电荷的电势能不变，即静电力不做功，W2＝0，C正确，B错误。 答案　AC 4．(多选)在如图所示的4种情况中，a、b两点的场强相同，电势不同的是(　　) A．带电平行板电容器两极板间的a、b两点 B．离点电荷等距的a、b两点 C．达到静电平衡时导体内部的a、b两点 D．两个等量异种电荷连线上，与连线中点O等距的a、b两点 解析　带电平行板电容器两极板间a、b两点处于匀强电场中，场强相同，电势不同，沿着电场线电势逐渐降低，a点电势高于b点电势，即a、b两点电势不等，故A正确；离点电荷等距的a、b两点处于同一等势面上，电势相等，而电场强度方向不同，电场强度不同，故B错误；达到静电平衡时的导体内部a、b两点，电场强度均为零，整个导体是等势体，电势相等，故C错误；根据两个等量异种电荷电场线的分布情况可知两电荷连线上与连线中点O等距的a、b两点场强相同，a、b间的电场线从正电荷指向负电荷，因为沿着电场线电势逐渐降低，a、b两点电势不等，故D正确。 答案　AD 5．如图，医用口罩由多层织物材料构成，其中有一层熔喷布经过特殊工艺处理后成为驻极体材料，这层材料表面长期带有正电荷，能有效吸附细小的粉尘，而这些粉尘通常是细菌和病毒传播的载体。则即将被吸附的带电粉尘，一定(　　) A．带正电 B．沿电场线加速靠近熔喷布 C．在靠近熔喷布的过程中电场力做正功 D．在靠近熔喷布的过程中电势能增加 解析　由于熔喷布表面长期带有正电荷，则被吸附的带电粉尘，一定带负电，A错误；熔喷布产生的电场线不一定是直线，而只有电场线是直线且带电粉尘的初速度为零或初速度方向与电场线方向在同一条直线上时带电粉尘才会沿电场线加速靠近熔喷布，B错误；由选项A可知，被吸附的带电粉尘一定带负电，而负电荷靠近熔喷布的过程中电场力做正功，电势能减小，C正确，D错误。 答案　C 6．如图所示，在匀强电场中，电场线与水平方向的夹角为θ，有一质量为m、电荷量为＋q的带电小球，用长为L的细线悬挂于O点，当小球静止时，细线OA恰好呈水平状态。(重力加速度为g) (1)求电场强度的大小。 (2)若用外力使小球绕O点做半径为L的圆周运动，沿圆弧(图中虚线)从A点运动到O点正下方的B点，求此过程中电场力对小球做的功。 解析　(1)小球静止在A点时，根据平衡方程得 qEsin θ－mg＝0 则匀强电场的场强为E＝。 (2)小球沿圆弧从A运动到B的过程中，沿电场线方向发生的位移为s＝Lcos θ＋Lsin θ根据功的定义式可知，该过程中电场力做的功为 WAB＝－qE(Lcos θ＋Lsin θ) 则WAB＝－mgL。 答案　(1)　(2)－mgL 7．如图所示，在一个粗糙水平面上，彼此靠近地放置两个带同种电荷的物块，由静止释放后，两个物块向相反方向运动，并最终停止。在物块的运动过程中，下列表述正确的是(　　) A．两个物块的电势能逐渐减少 B．物块受到的库仑力不做功 C．两个物块的机械能守恒 D．物块受到的摩擦力始终小于其受到的库仑力 解析　由静止释放后，因为两带电物块带同种电荷，所以库仑力对它们均做正功，故电势能都减小，A正确，B错误；两物块运动过程中，因摩擦力和电场力分别做功，发生机械能和其他能量的相互转化，故机械能不守恒，C错误；因最终停止，故D错误。 答案　A 8．经过特定设置的静电场或电磁复合场称为电子光学系统，它具有聚焦光电子成像的作用，故又被称为电子透镜。某电子透镜两极间的电场线分布如图所示，一电子仅在电场力作用下，以某一初速度从O点向右沿直线OA运动到A点，关于该过程下列说法正确的是(　　) A．电子的速度先增大后减小 B．电子的加速度先增大后减小 C．电子的电势能先减小后增大 D．电子的电势先减小后增大 解析　从O点向右沿直线OA运动到A点的过程中，受电场力方向与运动方向相反，速度一直减小，选项A错误；电场线的疏密表示电场强度的大小，该过程中，受电场力先变大后变小，则加速度先增大后减小，选项B正确；速度一直减小，电场力一直做负功，则电势能一直增大，选项C错误；沿电场线方向电势降低，则该过程的电势一直减小，选项D错误。 答案　B 9．将一正电荷从无穷远处移至电场中M点，电场力做功为－6.0×10－9 J，若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处，电场力做功为－7.0×10－9 J，下列关于M、N两点的电势φM、φN的关系中正确的是(　　) A．φM<φN<0　　 B．φN>φM>0 C．φN<φM<0　　 D．φM>φN>0 解析　设电荷的电荷量为q，一正电荷从无穷远处移向电场中M点，则M点电势φM＝－＝ V，一个等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处，则N点电势φN＝－＝ V，可见φN>φM>0，故A、C、D错误，B正确。 答案　B 10．(多选)如图甲所示，A、B是一条电场线上的两点，若在某点释放一初速度为零的电子，电子仅受电场力作用，从A点运动到B点，其速度随时间变化的规律如图乙所示。则(　　) A．A、B两点的电势φA<φB B．A、B两点的电场强度EA＝EB C．电子在A、B两点的电势能EpA<EpB D．电子在A、B两点受到的电场力FA<FB 解析　速度—时间图像的斜率等于加速度，由图可知：电子做初速度为零的加速度增大的加速直线运动。加速度增大，说明电子所受电场力增大，电子在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力，即FA<FB，由F＝qE可知，A点的场强小于B点的场强，即EA<EB，故D正确，B错误；电子由静止开始沿电场线从A运动到B，电场力的方向从A指向B，而电子带负电，则场强方向从B指向A，根据顺着电场线电势降低可知，A点的电势低于B点电势，即φA<φB，故A正确；由速度—时间图像看出，电子的速度增大，动能增大，根据能量守恒得知，电子的电势能减小，则电子在A点的电势能大于在B点的电势能，即EpA>EpB，故C错误。 答案　AD 11．2022年北京冬奥会开幕式上，由一朵朵代表各个参赛国家的“小雪花”组成一朵“大雪花”后，奥运圣火在其中央点燃，如图甲所示，让全世界惊叹。某同学发现每朵“小雪花”的基本形状如图乙所示，并利用绝缘弧形细条摆成模型，若其左右分别均匀分布着等量异种电荷。a、b、c、d 四点均位于对称轴上，且它们与中心点的距离均相等。则(　　) A．a点场强大于b点场强 B．a、c两点的电势相等 C．b、d两点的场强相等 D．正的试探电荷从b点到d点电势能增加 解析　根据图像分析可知，无法判断ab两点的场强大小，A错误；由图可知，电场方向为从左至右，根据沿电场方向，电势降低，a点电势比c点电势高，B错误；根据对称性可知，b、d两点的场强大小相等，方向相同，C正确；根据对称性可知，b、d两点的电势均为零，则正的试探电荷从b点到d点电场力做功为零，电势能不变，D错误。 答案　C 12．如图所示，匀强电场的电场线与AC平行，把带电荷量为－1×10－8 C的电荷从A点移到B点，静电力做功6×10－8 J。B处电势为1 V，求： (1)场强方向； (2)A点电势； (3)电子在A点的电势能。 解析　(1)将负电荷从A点移至B点，静电力做正功，所以负电荷所受静电力方向由A点指向C点，又场强方向与负电荷受力方向相反，所以场强方向由C点指向A点。 (2)由静电力做功与电势能变化的关系可知 WAB＝EpA－EpB＝q(φA－φB)， 则φA＝＋φB＝ V＝－5 V。 (3)电子在A点的电势能 EpA′＝(－e)×(－5 V)＝5 eV。 答案　(1)由C点指向A点　(2)－5 V　(3)5 eV 学科网（北京）股份有限公司 $$