第10章 静电场中的能量（word版）-【精英1号】2025年高中物理学考笔记·专题提升训练

第十章　静电场中的能量 【基础对点练】 知识点一　电势能和电势 1.[2023·浙江绍兴·期末]如图所示，在匀强电场中，将一试探电荷从A点移至B点，电场力做正功。下列判断正确的是(　　) A．该试探电荷带负电 B．B点的电势比A点的电势高 C．A、B两点的电场强度均为零 D．该试探电荷在A点的电势能大于在B点的电势能 【答案】D 【解析】将一试探电荷从A点移至B点，沿电场线方向运动，电场力做正功，故该试探电荷带正电，A错误；沿电场线方向电势逐渐降低，B点的电势比A点的电势低，B错误；在匀强电场中，A、B两点的电场强度相等，均不为零，C错误；试探电荷从A点移至B点，电场力做正功，电势能减小，该试探电荷在A点的电势能大于在B点的电势能，D正确。故选D。 2．在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，静电力做了负功，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 【答案】B 【解析】静电力做负功，电势能一定增加，A错误；由φ＝知，正电荷在电势能越大处电势越高，B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错误；电场强度大小与电势高低无关，D项错误。故选B。 知识点二　电势差和等势面 3．在水深超过200 m的深海，光线极少，能见度极低，有一种电鳗具有特殊的适应性，能通过自身发出的生物电获取食物、威胁敌害、保护自己。若该电鳗的头尾相当于两个电极，它在海水中产生的电场强度达到103 N/C，可击昏敌害。则身长50 cm的电鳗，在放电时产生的瞬间电压可达(　　) A．50 V B．500 V C．5000 V D．50000 V 【答案】B 【解析】根据电势差与电场强度之间的关系，可知放电时产生的瞬间电压可达U＝Ed＝1 000×0.5 V＝500 V。故选B。 4．[2023·浙江嘉兴·阶段测试]如图甲所示，某棵大树被雷电击中，此时以大树为中心的地面上形成了电场，该电场的等势面分布及电场中M、P两点的位置如图乙所示，则(　　) A．M点电势较低 B．电场线由P点指向M点 C．越靠近大树的地方电场强度越小 D．M、P两点间的电势差为200 kV 【答案】D 【解析】由题图乙可知，φM＝－200 kV，φP＝－400 kV。则φM>φP，根据电场线由高电势指向低电势，可知电场线由大树(即表示等势面的同心圆的圆心)指向P点。根据等差等势面的疏密程度可以表示电场的强弱，易知越靠近大树的地方电场强度越大。故A、B、C错误；根据电势差的定义，可得UMP＝φM－φP＝200 kV，故D正确。故选D。 知识点三　电容器和电容 5．有一个已充电的电容器，两极板之间的电压为5 V，所 带 电 荷 量 为2×10－3 C，此电容器的电容是(　　) A．4×10－4 F B．2×10－3 F C．10－2 F D．2.5×103 F 【答案】A 【解析】根据电容定义式可得C＝＝ F＝4×10－4 F。故选A。 6．下列关于电容的说法正确的是(　　) A．电容器简称电容 B．电容器A的电容比B的大，说明A所带的电荷量比B的多 C．电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器所带的电荷量 D．由公式C＝知，电容器的电容与电容器两极板间的电压成反比，与电容器所带的电荷量成正比 【答案】C 【解析】电容器和电容是两个不同的概念，A错误；电容器A的电容比B的大，只能说明电容器A容纳电荷的本领比B强，与所带电荷量的多少无关，B错误；电容器的电容是由它本身的属性决定的，和它的两极板所带的电荷量、两极板间的电压无关，D错误；由电容的定义知C正确。 知识点四　带电粒子在电场中的运动 7．原来都是静止的质子(H)和α粒子(He)，经过同一电场加速后，它们的动能大小之比为(　　) A．1∶2 B．1∶1 C．2∶1 D．2∶3 【答案】A 【解析】据动能定理可得qU＝Ek，加速电压相同，故粒子动能与电荷量成正比，可知加速后，动能之比为1∶2。故选A。 8．[2023·浙江绍兴·阶段测试]如图所示，相距较近的一对带等量异种电荷的平行金属板水平放置，两板间的电场可看作匀强电场。一电子以初速度v0沿平行于板面的方向射入匀强电场，运动轨迹如图中实线所示。则电子在两板间运动过程中(　　) A．速度逐渐增大 B．加速度逐渐增大 C．电子的电势能逐渐增大 D．静电力对电子做负功 【答案】A 【解析】电子在两板间运动过程中，静电力对电子做正功，电子速度逐渐增大，电势能逐渐减小，由于电子所受电场力不变，所以加速度不变，故A正确，B、C、D错误。故选A。 【能力综合练】 9．[2023·浙江·高二学业考试]如图所示，真空中电荷量分别为＋Q和－Q的两个点电荷相距为r，A、B为它们水平连线上两点(其中B为中点)，C为连线中垂线上的一点。已知静电力常量为k，这两个点电荷间的库仑力大小为________，＋Q在B点产生的电场强度大小为________。它们在A点的合电场强度方向为________(选填“水平向左”“水平向右”“竖直向上”或“竖直向下”)。将一个正检验电荷自B沿中垂线移到C，其电势能________(选填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】k　4k　水平向右　不变 【解析】(1)根据库仑定律可知两个点电荷间的库仑力大小为F＝k；(2)两个点电荷相距为r，B为中点，＋Q与B之间的距离为，根据点电荷的电场强度公式可知EB＝4k；(3)由于＋Q和－Q两个点电荷在A点产生的电场强度均水平向右，故它们在A点的合电场强度方向为水平向右。(4)根据等量异种点电荷的电场线分布可知中垂线是一个等势面，故将一个正检验电荷自B沿中垂线移到C，其电势能不变。 10．如图所示，a、b、c三点处在某一匀强电场中，该电场方向与a、b两点的连线平行，已知ab的长度L1＝5 cm，ac的长度L2＝16 cm，ab与ac间的夹角θ＝120°。现把所带电荷量为q＝＋4×10－8 C的点电荷从a点移到b点，电场力做功为1.6×10－7 J。若取b点电势为零，求： (1)a、b两点间的电势差Uab； (2)c点的电势φc； (3)把该电荷从a点移到c点，电场力做的功。 【答案】(1)4 V　(2)10.4 V　(3)－2.56×10－7 J 【解析】(1)根据Wab＝qUab，得Uab＝4 V； (2)根据E＝，得 E＝80 V/m， Ucb＝Edcb＝E(L1＋L2cos 60°)＝10.4 V， Ucb＝φc－φb＝φc；求得φc＝10.4 V； (3)根据U＝Ed，可求得Uca＝Edca＝EL2cos 60°＝6.4 V， 根据Wac＝qUac，得 Wac＝qUac＝q(－Uca)＝－2.56×10－7 J。 11．[2023·浙江金华·阶段测试]如图所示，有一电子(电荷量为e，质量为m)由静止经电压U1加速后，进入两块间距为d、电压为U2的平行金属板间，金属板长度为l。若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且能穿过电场，求： (1)电子射入偏转电场时的速度v0大小； (2)电子穿出电场时偏转的位移大小。 【答案】(1)v0＝　(2)y＝ 【解析】(1)有一电子(电荷量为e，质量为m)由静止经电压U1加速后，进入偏转电场，设进入偏转电场时的速度为v0，根据动能定理有eU1＝mv， 解得v0＝； (2)电子进入偏转电场，水平方向有l＝v0t， 竖直方向，根据牛顿第二定律有e＝ma， 电子穿出电场时偏转的位移大小为y＝at2， 联立解得y＝··2＝·＝。 学科网（北京）股份有限公司 $$