第十章 1 电势能和电势 同步练习(含解析)高中物理 人教版(2019)必修第三册

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第十章 1 电势能和电势 同步练习(含解析)高中物理 人教版(2019)必修第三册

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1 电势能和电势
[1~5题,每题4分]
考点一 静电力做功的特点
1.(2025·辽宁高二期末)关于静电力做功的特点,下列说法正确的是(  )
A.在电场中移动电荷,路径不同,静电力做的功一定不同
B.静电力做的功只与电荷在电场中的始末位置有关
C.静电力对电荷做正功,电荷的电势能增加
D.电荷在电场中的位置发生了变化,静电力对电荷一定做了功
2.如图所示,直角△ABC的边AC与匀强电场的电场方向平行。将电荷q从A点移到B点,静电力做功为W1,从A点移到C点、从C点移到B点,静电力做功分别为W2、W3,则(  )
A.W1W2
C.W1=W2+W3 D.W1考点二 电势和电势能
3.关于电势和电势能,下列说法正确的是(  )
A.在电场中电势高的地方电荷具有的电势能大
B.在电场中放在某点的电荷的电荷量越大,它所具有的电势能也越大
C.在电场中的任意一点,正电荷具有的电势能一定大于负电荷具有的电势能
D.取无限远处电势为零,在负点电荷所产生的电场中的任意一点,正电荷具有的电势能一定小于负电荷具有的电势能
4.(多选)(改编自鲁科教材)某种静电矿料分选器的原理如图所示,带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后,分落在收集板中央的两侧,对矿粉分离的过程,下列表述正确的是(  )
A.带正电的矿粉落在右侧
B.静电力对矿粉做正功
C.带负电的矿粉的电势能增加
D.带正电的矿粉的电势能减少
5.如图所示,在正点电荷Q产生的电场中有a、b两点,用Ea、Eb分别表示a点和b点的电场强度大小,用φa、φb分别表示a点和b点的电势,用Epa、Epb分别表示同一负试探电荷在a点和b点的电势能。下列关系式正确的是(  )
A.Ea>Eb,φa<φb B.Eaφb
C.φa>φb,Epaφb,Epa>Epb
6.(8分)(来自教材)电荷量q1为4×10-9 C的试探电荷放在电场中的A点,具有6×10-8 J的电势能。A点的电势是多少? 若把q2为-2×10-10 C的试探电荷放在电场中的A点,q2所具有的电势能是多少?
[7、8题,每题6分]
7.(改编自鲁科教材)两带电小球(可视为质点),电荷量分别为+q和-q,固定在一长度为l的绝缘细杆的两端,置于电场强度大小为E的匀强电场中,杆与电场强度方向平行,其位置如图所示。若此杆绕过O点垂直于杆的轴转过180°,则在此转动过程中静电力做的功为(  )
A.0 B.qEl C.2qEl D.πqEl
8.(多选)(改编自鲁科教材)(2025·泉州市高二期中)如图所示,静电喷涂时,喷枪喷出的涂料微粒带负电,被喷工件带正电,微粒在静电力作用下向工件运动,最后吸附在工件表面。微粒在向工件靠近的过程中,假设只受静电力作用,那么(  )
A.动能越来越小
B.动能越来越大
C.克服静电力做功
D.电势能逐渐减小
9.(12分)(改编自教材)一个电场中有A、B两点,电荷量q1为2×10-9 C的试探电荷放在电场中的A点,具有-4×10-8 J的电势能;电荷量q2为-3×10-9 C的试探电荷放在电场中的B点,具有9×10-8 J的电势能。
(1)(4分)求A、B两点的电势。
(2)(8分)将电荷量q3为-5×10-9 C的试探电荷分别放在A、B两点,它具有的电势能分别为多少?将试探电荷q3由A点移到B点,静电力做多少功?
[8分]
10.(2023·湖北卷)在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点,其电势分别为φM、φN,电场强度大小分别为EM、EN。下列说法正确的是(  )
A.若φM>φN,则M点到电荷Q的距离比N点的远
B.若EMC.若把带负电的试探电荷从M点移到N点,静电力做正功,则φM<φN
D.若把带正电的试探电荷从M点移到N点,静电力做负功,则EM>EN
1 电势能和电势
[1~5题,每题4分]
考点一 静电力做功的特点
1.(2025·辽宁高二期末)关于静电力做功的特点,下列说法正确的是(  )
A.在电场中移动电荷,路径不同,静电力做的功一定不同
B.静电力做的功只与电荷在电场中的始末位置有关
C.静电力对电荷做正功,电荷的电势能增加
D.电荷在电场中的位置发生了变化,静电力对电荷一定做了功
答案 B
解析 静电力做功与路径无关,只与电荷在电场中的始末位置有关,故在电场中移动电荷,路径不同,静电力做的功可能相同,故A错误,B正确;静电力对电荷做正功,电荷的电势能减小,故C错误;电荷在电场中的位置发生了变化,静电力对电荷不一定做功,比如在垂直电场方向上移动电荷,静电力就不做功,故D错误。
2.如图所示,直角△ABC的边AC与匀强电场的电场方向平行。将电荷q从A点移到B点,静电力做功为W1,从A点移到C点、从C点移到B点,静电力做功分别为W2、W3,则(  )
A.W1W2
C.W1=W2+W3 D.W1答案 C
解析 设匀强电场的电场强度为E,∠BAC=θ,则将电荷q从A点移到B点,静电力做功为W1=qE·ABcos θ=qE·AC,将电荷q从A点移到C点,静电力做功为W2=qE·AC,将电荷q从C点移到B点,静电力做功为W3=0,则有W1=W2,W1=W2+W3,故选C。
考点二 电势和电势能
3.关于电势和电势能,下列说法正确的是(  )
A.在电场中电势高的地方电荷具有的电势能大
B.在电场中放在某点的电荷的电荷量越大,它所具有的电势能也越大
C.在电场中的任意一点,正电荷具有的电势能一定大于负电荷具有的电势能
D.取无限远处电势为零,在负点电荷所产生的电场中的任意一点,正电荷具有的电势能一定小于负电荷具有的电势能
答案 D
解析 根据公式Ep=φq可知,正电荷在电势高的地方电势能大,负电荷在电势高的地方电势能小,由于不知电荷的电性,因此无法判断它在电势高的地方电势能的大小,故A错误;若放在电场中某点的电荷为正电荷,当该点电势小于零时,电荷量越大,电荷具有的电势能越小,故B错误;由Ep=qφ可知,正电荷在电势小于零处的电势能为负值,小于负电荷在该处的电势能,故C错误;取无限远处电势为零,沿着电场线方向电势降低,可知在负点电荷所产生的电场中的任意一点电势均为负值,正电荷在任意一点具有的电势能均为负值,而负电荷在任意一点具有的电势能均为正值,正电荷具有的电势能小于负电荷具有的电势能,故D正确。
4.(多选)(改编自鲁科教材)某种静电矿料分选器的原理如图所示,带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后,分落在收集板中央的两侧,对矿粉分离的过程,下列表述正确的是(  )
A.带正电的矿粉落在右侧
B.静电力对矿粉做正功
C.带负电的矿粉的电势能增加
D.带正电的矿粉的电势能减少
答案 BD
解析 由题图可知,矿料分选器内的电场方向水平向左,带正电的矿粉受到水平向左的静电力,所以会落到左侧,选项A错误;无论矿粉带什么电,在水平方向上都会在静电力的作用下沿静电力的方向偏移,故静电力做正功,矿粉的电势能减少,选项C错误,B、D正确。
5.如图所示,在正点电荷Q产生的电场中有a、b两点,用Ea、Eb分别表示a点和b点的电场强度大小,用φa、φb分别表示a点和b点的电势,用Epa、Epb分别表示同一负试探电荷在a点和b点的电势能。下列关系式正确的是(  )
A.Ea>Eb,φa<φb B.Eaφb
C.φa>φb,Epaφb,Epa>Epb
答案 C
解析 电场线的疏密程度表示电场强度的大小,故Ea>Eb,沿着电场线方向电势逐渐降低,故φa>φb,负电荷在电势高的地方电势能小,故Epa6.(8分)(来自教材)电荷量q1为4×10-9 C的试探电荷放在电场中的A点,具有6×10-8 J的电势能。A点的电势是多少? 若把q2为-2×10-10 C的试探电荷放在电场中的A点,q2所具有的电势能是多少?
答案 15 V -3×10-9 J
解析 φ== J/C=15 V,
Ep2=φ·q2=15×(-2×10-10) J=-3×10-9 J。
[7、8题,每题6分]
7.(改编自鲁科教材)两带电小球(可视为质点),电荷量分别为+q和-q,固定在一长度为l的绝缘细杆的两端,置于电场强度大小为E的匀强电场中,杆与电场强度方向平行,其位置如图所示。若此杆绕过O点垂直于杆的轴转过180°,则在此转动过程中静电力做的功为(  )
A.0 B.qEl C.2qEl D.πqEl
答案 C
解析 静电力对两小球均做正功,静电力对小球做的功与路径无关,只与初、末位置有关,故对每个小球做的功均为qEl,共为2qEl,故C正确。
8.(多选)(改编自鲁科教材)(2025·泉州市高二期中)如图所示,静电喷涂时,喷枪喷出的涂料微粒带负电,被喷工件带正电,微粒在静电力作用下向工件运动,最后吸附在工件表面。微粒在向工件靠近的过程中,假设只受静电力作用,那么(  )
A.动能越来越小
B.动能越来越大
C.克服静电力做功
D.电势能逐渐减小
答案 BD
解析 由题知,工件带正电,涂料微粒带负电,涂料微粒所受的静电力方向向左,微粒向工件移动,则静电力对涂料微粒做正功,涂料微粒的动能增大,电势能减小,故B、D正确。
9.(12分)(改编自教材)一个电场中有A、B两点,电荷量q1为2×10-9 C的试探电荷放在电场中的A点,具有-4×10-8 J的电势能;电荷量q2为-3×10-9 C的试探电荷放在电场中的B点,具有9×10-8 J的电势能。
(1)(4分)求A、B两点的电势。
(2)(8分)将电荷量q3为-5×10-9 C的试探电荷分别放在A、B两点,它具有的电势能分别为多少?将试探电荷q3由A点移到B点,静电力做多少功?
答案 (1)-20 V -30 V
(2)1×10-7 J 1.5×10-7 J -5×10-8 J
解析 (1)φA== V=-20 V,
φB== V=-30 V。
(2)将试探电荷q3分别放在A、B两点,它具有的电势能分别为
EpA'=q3φA=-5×10-9×(-20) J=1×10-7 J
EpB'=q3φB=-5×10-9×(-30) J=1.5×10-7 J
将试探电荷q3由A点移到B点,静电力做的功为WAB=EpA'-EpB'=-5×10-8 J。
[8分]
10.(2023·湖北卷)在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点,其电势分别为φM、φN,电场强度大小分别为EM、EN。下列说法正确的是(  )
A.若φM>φN,则M点到电荷Q的距离比N点的远
B.若EMC.若把带负电的试探电荷从M点移到N点,静电力做正功,则φM<φN
D.若把带正电的试探电荷从M点移到N点,静电力做负功,则EM>EN
答案 C
解析 沿着电场线的方向电势降低,根据正点电荷产生的电场特点可知若φM>φN,则M点到电荷Q的距离比N点的近,故A错误;电场线的疏密程度表示电场强度的大小,根据正点电荷产生的电场特点可知若EM

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