课时作业(7) 电势能和电势-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理必修第三册（人教版2024）

第十章 课时作业（七） 电势能和电势 答案精解P (建议用时：40分钟) [基础题组练 题组一静电力做功 1.如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量 A.E<EB.E<E B.EA>Ea.E<E 为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB C.EA>En,E>Eo D.E<E,E>Ep 移动该电荷，电场力做功为W,:第二次沿路径ACB 5.将一负电荷从无穷远处移至电场中M点，静电力 移动该电荷，电场力做功为W:第三次沿曲线AB 做功为6.0×10"J,若将一个等量的正电荷从电场 移动该电荷，电场力做功为W,则 ( 中N点移向无穷远处，静电力做功为5.0×109J, “B 则MV两点的电势gw、gv的关系为 () A.9<9N B.M= A.W>W B.W<W2 C.p>9 D.无法确定 C.W-Ws D.W<W 6.(多选)某电场的电场线分布如图所示，下列说法错 2.一个电荷仅在电场力作用下从电场中的A点移到 误的是 () B点，在此过程中，电场力做了5×10‘J的正功， 那么 A.电荷的电势能减少了5×106J A.c点电势低于d点电势 B.电荷的动能减少了5×10J B.a点电势高于b点电势 C.电荷在B处时具有5×10-J的电势能 C.若将一试探电荷十g由a点沿电场线移动到b D.电荷在B处时具有5×10·J的动能 点，电势能增大 3.如图所示，在电场强度为E的匀强电场中，将电荷 D.若在d点再固定一点电荷一Q,将一试探电荷 量为十q的点电荷从电场中A点经B点移动到C 十q由a移至b的过程中，电势能减小 点，其中AB⊥BC,AB=4d,BC=3d,则此过程中 7.(多选)如图所示，带正电的点电荷固定于Q点，电 静电力所做的功为 子在静电力的作用下，做以Q点为焦点的椭圆运 动，M、P、N为椭圆上的三点，P点是轨道上离Q B 点最近的点.电子从M点经P点到达N点的过 程中 () A.3gEd B.AgEd C.5gEd D.7qEd 4.某电场的部分电场线分布如图所示，A、B两点位于 电场中，EA、Ea分别表示它们的电场强度，E4,E 分别表示电子在A、B两点具有的电势能.下列有 A.速率先增大后减小 关电场强度和电势能的判断正确的是 B.速率先减小后增大 ·149· C.电势能先减小后增大 (1)q在M点的电势能和M点的电势各是多少？ D.电势能先增大后减小 (2)q移人电场前，M点的电势是多少？ 8.如图所示为某电场中的一条电场线，电场线上有 (3)若将该电荷从M点移至N点，静电力做功 A,B,C三点且AB=BC,一电子从A点出发经B 1.4×10J,则q在N点的电势能和N点的电势 点运动到C点.下列说法正确的是 () 分别为多少？ AB C E A.该电场是匀强电场 B.在A、BC三点中，A点的电势最高 C,在A,B,C三点中，A点的电场强度最大 D.在A、B、C三点中，电子在A点的电势能最大 [能力提升练] 9.(多选)如图所示，两个等量正点电荷分别固定在 A、B两点，O为AB的中点，M、V为AB中垂线上 的两点，无限远处电势为零.以下说法正确的是 12.如图所示的匀强电场中，有A,B、C三点，AB=5cm, BC=12cm,其中AB沿电场方向，BC和电场方 A.N、M,O三点中O点电场强度最大 向成60°角.一个电荷量为q=4×10C的正电荷 B.M点电势高于N点电势 从A移到B,静电力做功为W,=1.2×107J,求： C.同一负电荷在M点的电势能小于在N点的电势能 (1)匀强电场的电场强度E的大小： D.如果只受静电力作用的正电荷从M点由静止释 (2)该电荷从B到C,电荷的电势能改变多少？ 放，电荷将沿中垂线做匀加速运动 10.(多选)如图甲所示，直线AB是某电场中的一条 电场线.若有一电子以某一初速度，仅在电场力的 作用下，沿AB由A运动到B,其速度一时间图像 如图乙所示，下列关于A、B两点的电场强度EA、 EB和电势A、gB以及电子在A、B两点的电势能 EA、E的判断正确的是 甲 A.E<EB B.E>E C.E<E D.1>98 1山.将一个电荷量为一2×108C的点电荷，从零电势 点S移到M点要克服静电力做功4×10“J. ·150·6.AB解析带电粒子从a到b,速度由零增加，最后又变为零， 是将验电器A和B连成了一个导体，A在外面故带电：选项 说明粒子有加速过程和诚速过程，其所受静电力方向只能是 D是感应起电，选项B、C、D正确. 向上的，所以电场线方向向上，选项A、B正确：粒子在点 3.AD解析避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施，选 有mg>gE,在b点有mg<gE,故E.<E,选项C错误：若 项D正确：根据同种电荷相互撸斥，异种电荷相互吸引，可知 是负点电荷产生的电场，则E>E,不合题意，选项D错误， 底端带负电的云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷，选项 7.BC解析所谓通草球是指轻质小球，不考虑重力，通草球质 A正确，B错误：由于电荷更容易集中到尖端，从而避雷针尖 检的位置变化仪由它们之间的静电力所决定，由带电体能够 端附近的电场强度比进雷针底端附近的电场强度大，选项C 吸引轻小物体及电荷之间的相互作用规律可知，选项B、C 错误 正确」 4.A解析根据导体表面电荷分布与尖锐程度有关可知，A金 8.解析(1)根据静电力的计算公式可得静电力 属柱尖端电荷密集，容易发生尖端放电现象，选项A正确. F=gE=1.0×10-5×3.0×103N=3.0×10-3N. 5.D解析因为金属壳的外表面接地，所以外表面没有感应电 (2)小球受力情况如图所示 荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A带正电，B的内表 根据平衡条件得网以一二。 面带负电，选项D正确，B、C错误：B的空腔内有带正电的小 球A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场，所以 所以m E3×103 gn010×0.7万kg=4.0X10kg. 空腔内电场强度不为零，选项A错误： 6.AC解枥静电喷涂的原理就是让带电的涂料微粒在强电场 (3)电场撒去后小球运动过程中机械能守恒， 的作用下被吸附到工件上，而达到喷涂的目的，选项A正 则mg1(1-c0s37)=号 . 确：由题图知，待喷漆工件带正电，所以涂料微粒应带负电， 选项C正确 解得v=2.0m/s. 7.D解析由于集尘极与电源的正极连接，尘埃在静电力作用 下向集尘极迁移并沉积，说明到达集尘极的尘埃带负电，选 项A错误：电场方向由集尘极指向放电极，选项B错误：尘 埃带负电荷，在电场中受静电力的方向与电场方向相反，选 项C错误：根据F一E可知，同一位置带电荷量越多的尘埃 所受静电力越大，选项D正确。 8.A解析图甲中验电器的金属杆上端做成球形，是防止出现 尖端放电现象，选项A正确：图乙中燃气灶，点火器的放电电 答系(1)3.0×103N(2)4.0×101kg(3)2.0m/s 极做成了针形，是利用尖端放电现象，选项B错误：图丙中话 9解析(1)由B小球平衡得am60°=Eg 筒线外包的金属外衣利用了静电屏蔽，致使电话线不受外界 级 干扰，选项C错误：图丁中高压输电线上方两条导线与大地 相连，形成一个稀球的金属“网”，把高压线屏蔽起来，使其免 解得E,-3Q 谭雷击，是用来保护高压线，选项D错误， 2 9.A解析避雷针避雷是中和云层中的异种电荷，及时消除云 (2)由平衡条件可知当B小球受匀强电场的电场力水平向右 层与地面的电势差，属于静电的防止，选项A正确：家用电 时，匀强电场场强最小，此时场强水平向左， 器如洗衣机、电脑等外壳接有地线是利用地线将外壳所带的 sin 60-E. 电导入地下，与静电的防止无关，选项B错误：使用电器时不 能超过其电压或电流的额定值，是为了避免电流过大烧坏电 kQcos 60-mg 器，与静电的防止无关，选项C错误：手机带有天线是为了更 好地接受或发射信号，与静电的防止无关，选项D错误， 解得E=3kQ 22 5,n kQg 10.A解标导体处于静电平衡状态时，在导体内部任意一点， 2gr 感应电荷产生的附加电场与外部电场的大小相等，方向相 图累(1) r2 2e Q 反，此时导体的内部场强处处为0，选项A正确：导体处于 2gr 静电平衡状态时，电荷只分布在导体的外表面，且整个导体 10.解析(1)对小球B受力分析，如图所示，开始运动时小球B 是一个等势体，选项B错误：当带电云层靠近建筑物时，由 受重力、库仑力、杆的弹力和静电力，沿杆方向运动，由牛频 于越尖的地方的电场强度越强，避雷针上产生的感应电荷 第二定律得mgsin0-g-qEcos0=ma,代入数据解得 会通过针尖放电，逐渐中和云中的电荷，使建筑物免遭雷 击，其原理为尖端放电，选项C错误：超高压带电作业的工 a=3.2m/s2. 人穿戴的工作服是用包含金属丝的织物制成的，这种工作 服叫屏箴服，其作用是在穿用后，使处于高压电场中的人体 外表面各部位形成一个等电位屏蔽面，从而防护人体免受 高压电场及电磁波的危害，其原理是静电屏蔽，选项D 错误， 11.解析将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端，用粗导线与理 在地下的金属板连接，就构成为避雷针；当带电的雷雨云接 (2)小球B的速度最大时所受合力为零， 近建筑物时，由于静电感应，金属棒带上与云层电性相反的 即mgsin0--gEc0s9=0,代入数据解得r=0.9m 电荷，通过尖端放电，这些电荷不断向大气释放，中和空气 中的电荷，达到避免雷击的目的 答系(1)3.2ms2(2)0.9m 答系避雷针尖端放电 课时作业（六） 课时作业（七） 1.A解析导体处于静电平衡状态时，导体内部电场强度处处 1.C解扬电场力做功只与始、末位置有关，与路径无关，A、B 为0，感应电荷在导体内部菜处产生的电场与扬源电荷Q在 两点固定，无论怎样移动，都有W一W:一W3,选项C正确. 此处产生的电场场强大小相等，方向相反，选项A正确，B、 2.A解析电场力做正功，电势能减少，故电荷的电势能减少 C、D错误， 了5×10J,选项A正确；根据动能定理可知，电荷的动能 2.BCD解析选项A中取电棒先和B的内壁接触后，由于B 增加了5×10J,选项B错误；零电势不确定，故不能确定 的内壁本身没有电荷，所以再接触A时验电器箔片不张开： 电荷在B处的电势能，选项C错误：因为在A处的动能不确 选项B中可以使C球带电，从而使A带电：选项C中实际上 定，不能确定电荷在B处的动能，选项D错误 ·239· 3.B解析静电力做功与路径无关，只和始，末位置有关，从B ,点到C点静电力不做功，故静电力做功为W=E×4d= 课时作业（八） 4gEd,选项B正确. 1.D角解析电荷在等势面上移动时，静电力不做功，但并不是 4.D解析电场线的蔬密反映电场强度的大小，B点的电场线 不受静电力的作用，选项A错误：等势面上各，点电场强度大 较A点密集，则E<EB,沿着电场线的方向电势逐渐降低， 小不一定相等，不同电势的等势面不可能相交，选项B、C错 可知B点电势高于A,点，电子带负电，负电荷在电势高处的 误：等势面与电场线垂直，结合这一特点可知匀强电场中的 电势能较小，则E>E,选项D正确. 等势面是相互平行的垂直于电场线的一簇平面，选项D 5.C解析取无穷远处电势g=0,由题意有>、>0，速项 正确， C正确. 2.C解析电势与零电势点的选取有关，但电势差与零电势点 6.AC解析沿着电场线方向电势逐新降低，则a,点电势高于b 的选取无关，选项A错误：两点之间的电势差在数值上等于 点电势，C点电势高于d点电势，选项A错误，B正确：由 将单位正电荷从一点移到另一点静电力所做的功，选项B错 E=qg可知，E一g%,E=qg,则Eu>E故将试探电荷 误，C正确：由A点到B点，电势能的变化决定于静电力做的 十g由点沿电场线移到b点，电势能减小，选项C错误：若 功，与其他力是否做功，微功多少无关，选项D错误， 不加点电荷一Q,将一试探电荷十q由a点移至b点的过程 3.C解析由于B、D两点关于O点对称，因此其场强大小相 中，电势降低，则电场力微正功，因此电势能减小，若在d点 等，方向相反，则场强不同，根据对称性知电势相同，根据电 再固定一点电荷一Q,一Q产生的电场中，a,点距一Q远一 场线分布情况可知A与C两点的电势相等，电场强度大小 些，所以a点的电势高，将一试探电荷十q由a移至b的过程 相等，方向不同，选项A、B错误：根据电场的叠加知，B、O间 中，电势能减小，故在d点再固定一点电荷一Q,将一试探电 电场方向向上，OD间电场方向向下，则电子由B点沿B一 荷十q由a移至b的过程中，电势能减小，选项D正确. C~D路径移至D点，电势先升高后降低，电场力先做正功 7.AC解析电子受到点电荷的静电力，当电子由M点向P点 后做负功，电势能先减小后增大，选项C正确：质子由C点沿 运动时，二者距离减小，静电力做正功，故电势能减小，又由 COA路径移至A点，电场力先向左后向右，电场力对其 动能定理知动能增大，即速率增大：当电子由P点向N点运 先做正功后做负功，选项D错误. 动时，电势能增大，动能减小，速率减小，选项A、C正确，B、D 4.D解析在c、d、、厂四点中，f点所处的等差等势面最密集， 错误 所以电场线也密集，则「点的电场强度最大，选项A错误：「 8.B解析只有一条电场线不能确定是否为匀强电场，选项A 点电势最低，若将某电子由c移到∫，其电势能将增大，选项 错误：沿着电场线的方向电势逐渐降低，则A,点的电势最高， B错误：电场方向由c等势面指向「等势面，则将某电子在d C点的电势最低，选项B正确；电场线的疏密表示电场的强 点由静止释放，它会向点所在等势面运动，选项C错误：因 弱，一条电场线无法比较疏密，所以无法比较强弱，选项C错 B供电线的电势高于A供电线的电势，故在C,d、e、「四点中 误：电子带负电，受力与电场方向相反，沿电场线方向，静电 c点的电势最高，选项D正确. 力对电子做负功，电势能增大，故电子在A,点的电势能最小， 5.D解析在O点放置一点电荷Q,以O为圆心作一圆，根据 选项D错误 点电荷等势线的分布情况知，该圆是一条等势线，B、C、D三 9.BC解析两个等量同种电荷连线中点O的电场强度为零， 点在这个圆上，则三点的电势相等，因此A与B、C、D三，点间 无穷远处电场强度也为零，故从)点沿着中垂线向上到无穷 的电势差相等，将一电荷分别从圆上的BC,D三点移到圆 远处电场强度先增大后诚小，电场强度最大的点可能在M、 外的A,点的过程中，根据静电力做功公式W=U可知，静 N连线之间，也可能在N,点以上，还可能在M,点以下，选项 电力做的功相等，选项D正确： A错误：等量同种正，点电荷的连线的中垂线的电场方向由O 6.B解析由动能定理可知，外力对物体做功的代数和等于物 点指向远处，所以M,点的电势高于N点的电势，选项B正 体动能的增量，即W起十W*他=△E,得电扬力对质点做的 确：同一负电荷在电势越高的地方电势能越小，因为M,点的 功W电=8.0×10-J一6.0×10J=2.0×103J,由W。= 电势高于N点的电势，所以负电荷在M点的电势能小于在 qU得U=W=1.0X10V,选项B正确 N点的电势能，选项C正确：如果只受静电力作用正电荷从 M,点静止释放，将沿中垂线做加速运动，但加速度可能一直 岛扬由题意得，膜内电场强度E号00X0Vm 0.4 7.C 减小或先增大后减小，选项D错误 10.CD解析从题图乙可知，速度一时间图像的斜率在减小， 5×10Vm,选项A,B错误：由电场力做功与电势差的关系 即电子的加速度在减小，因为仅受电场力作用，所以其所受 得W=gU=1.6×10-×0.4J=6.4×10-"J,选项C正 电场力在减小，故电场强度在减小，所以EA>E:电子从A 确，D错误， 运动到B,电场力做负功，故电子受到的电场力方向从B指 8.B解标Un=p1一=一40V-(-10)V=-30V,所以 向A,电子带负电，故电场方向从A指向B,根据沿电场线 W加=gUm=1.6×109×(-30)J=-4.8X10*J,选项B 正确， 方向电势逐渐降低，可知？>：由于电子在运动过程中 能量守恒，在A点的速度大于在B点的递度，故EA<Eh 9.B解析根据等量异种点电荷周围的电场特点，可知OC所 选项A错误，B,C,D正确. 在的直线为等势线，E点电势高于D点电势.故可知U< UD,两次移动点电荷的过程中，静电力都做正功，根据W= 1l.解折(1)由WsM=Es一Ew得 U,可知W:>W2,选项B正确. EM=Es-Wsy=4X10-5J: 南Bu=g得pw-号=0V-一-2V 10.B解析仅在静电力作用下电荷由A点移到B,点，静电力 做功为2.0X101J,电荷在B点的电势能比在A点的电势 能小2.0×103J,根据动能定理知电荷在B,点的动能比在 (2)电势与电荷无关，故q移入电场前9M=一2V, A点的动能大2.0×103J,选项B正确，A错误：A、B两，点 (3)由Ww=EM一Env得 EpN=EM-WMN=-1X10-7 J: 间电势差为U=W业=2.0X10了 5.0×10- =4V,选项C错误： 由EN=9得PN=E=二1X10 -2X10sV=5V 若在A,B两点间移动一个q=1.0×10C负电荷，则静电 力做功W=gUg=一1×10+×4J=一4×10·J,选项D 答多(1)4×108J-2V(2)-2V 错误. (3)-1×10-7J5V 11.AC解析设ab边与Oa夹角为0，圈半径为R,由牛频第二 12.解析(1)由W,=gEAB1得，该电场的电场强度大小为 定律可得qEcos0=n1a,根据运动学公式，有2Rcos0= W 1.2×10= E-qlABI-4X10X5X10-N.C-60 N.C. 2af,联立，可得1一V m,易知带电小球沿不同绝缘槽 (2)该电荷从B到C,静电力做功为W,=F·|BC cos60 运动，所雾时间相同，即1一妇一，选项A正确：小球分别 9E·1BC1cos60°=4×10-8×60×12×10-8×0.5J= 到b、c、d时的过程中，静电力做功关系为W<W.<W 1.44×10J,所以，该过程电荷的电势能减少1.44×107」. 又根据动能定理W=E,易知Ek<Ee<E,则U<吃< 答索(1)60N/C(2)减少1.44×10J h,选项B错误；沿电场线方向，电势逐渐降低，依题意小球 ·240·