2020-2021学年高中物理新教材人教版必修第三册作业：课时5　电势能和电势 Word版含解析 8页

一、单项选择题(每小题6分，共42分)‎ ‎1．如图所示，光滑绝缘的水平面上方存在一个水平方向的电场，电场线与x轴平行，电势φ与坐标值x的关系式为：φ＝106x(φ的单位为V，x单位为m)．一带正电小滑块P，从x＝0处以初速度v0沿x轴正方向运动，则(　A　)‎ A．电场方向沿x轴负方向 B．电场方向沿x轴正方向 C．小滑块的电势能一直增大 D．小滑块的电势能先减小后增大 解析：沿x正方向，电势逐渐升高，故电场方向沿x轴负方向，故A正确，B错误；滑块向x轴正方向运动时，小滑块P受电场力对滑块做负功，电势能增加，当速度为零时，电势能最大，此后电势能将会减小，故小滑块的电势能先增大后减小，故CD错误．‎ ‎2．在点电荷Q形成的电场中有一点A，当一个－q的试探电荷从电场的无限远处被移到电场中的A点时，电场力做的功为W，则试探电荷在A点的电势能及电场中A点的电势分别为(　A　)‎ A．EpA＝－W，φA＝W/q　　　‎ B．EpA＝W，φA＝－W/q C．EpA＝W，φA＝W/q ‎ D．EpA＝－W，φA＝－W/q 解析：无限远处电荷的电势能为零，由W＝－EpA，可得：EpA＝－W，由φ＝得：φA＝＝＝.故只有A正确．‎ ‎3．如图所示，实线为不知方向的3条电场线，从电场中M 点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示．则(　C　)‎ A．a一定带正电，b一定带负电 B．a的速度将减小，b的速度将增加 C．a的加速度将减小，b的加速度将增加 D．两个粒子的电势能，一个增加一个减小 解析：设电场线为正点电荷的电场线，则由轨迹可判定a带正电，b带负电；若电场线为负点电荷的电场线，则a带负电，b带正电，A错．由粒子的偏转轨迹可知电场力对a、b均做正功，电势能减小，B、D错；但由电场线的疏密可判定，a受电场力逐渐减小，加速度减小，b正好相反，故选项C正确．‎ ‎4．三个点电荷电场的电场线分布如图所示，图中a、b两点处的场强大小分别为Ea、Eb，电势分别为φa、φb，则(　C　)‎ A．Ea>Eb，φa>φb B．EaEb，φa<φb D．Eaφb 解析：根据电场线的疏密表示场强的大小可知：Ea>Eb；根据顺着电场线电势越来越低的规律可知：φa<φb，C正确．‎ ‎5．a和b为电场中的两个点，如果把q＝－2×10－‎8 C的负电荷从a点移动到b点，电场力对该电荷做了4×10－7 J的正功，则该电荷的电势能(　C　)‎ A．增加了4×10－7 J B．增加了2×10－8 J C．减少了4×10－7 J D．减少了8×10－15 J 解析：电场力做正功电势能减小，而且W＝－ΔE，即C选项正确．‎ ‎6．a、b、c、d分别是一个菱形的四个顶点，∠abc＝120°.现将三个等量的正点电荷＋Q分别固定在a、b、c三个顶点上，将一个电量为＋q的点电荷依次放在菱形中心点O点和另一个顶点d点处，两点相比(　C　)‎ A．d点电场强度的方向由d指向O B．＋q在d点所具有的电势能较大 C．d点的电势小于O点的电势 D．d点的电场强度大于O点的电场强度 解析：由电场强度的叠加可知d点场强方向由O指向d，A错；由O到d合场强方向均沿Od，故d点电势小于O点电势，＋q在O点具有的电势能较大，B错、C对；三个点电荷在d点产生的场强大小相等，叠加后Ed＝2k，O点场强EO＝，Ed＜EO，D错．‎ ‎7.已知半径为R、电荷量为q的均匀带电球面内的各点电势相等，其值为φ＝(k为静电力常量)．如图为半径为R 的半球形薄壳，开口圈面水平，半球表面均匀分布单位面积带电量为σ的正电荷，O为球心，P为开口处圈面上的任意一点，则P点的场强方向和电势的大小分别为(已知半径为R的球的表面积为4πR2)(　B　)‎ A．竖直向上，0 B．竖直向上，2πkσR C．竖直向下，2πkσR D．竖直向下，4πkσR 解析：设想一个均匀带电半球面，与题目中所给的下半球组成一个完整的均匀带电球面，已知半径为R、电荷量为q的均匀带电球面内的各点电势相等，其值为φ＝(k为静电力常量)，其中q＝4πR2σ，所以整个球面在P点的电势为φ＝＝4πkσR，根据对称性可知，半个球面在P点的电势为2πkσR；由于下半个球面带正电，正电荷产生的场强是发散的，故P点的场强方向竖直向上，故B正确，A、C、D错误．‎ 二、多项选择题(每小题8分，共24分)‎ ‎8．某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是(　BD　)‎ A．c点场强大于b点场强 B．a点电势高于b点电势 C．若将一试探电荷＋q由a点释放，它将沿电场线运动到b点 D．若在d点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至b的过程中，电势能减小 解析：电场线疏密表示电场强度的大小，则Eb>Ec ‎，因此A选项错；沿电场线方向，电势逐渐降低，则φa>φb，因此B选项正确；由力与运动关系可知C选项错；在d点再固定一点电荷－Q，将正电荷由a移至b的过程中，电场力做正功，电势能减小，则D选项正确．‎ ‎9.如图所示，在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷＋Q、－Q，虚线是以＋Q所在点为圆心、为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称．下列判断正确的是(　ABD　)‎ A．b、d两点处的电势相同 B．四个点中c点处的电势最低 C．b、d两点处的电场强度相同 D．将一试探电荷＋q沿圆周由a点移至c点，＋q的电势能减小 解析：根据等量异种点电荷电场线及等势线的分布可知b、d两点电势相同，电场强度大小相等、方向不同，选项A对，C错．c点电势为0，由a经b到c，电势越来越低，正电荷由a经b到c电势能越来越小，选项B、D对．‎ ‎10.如图所示，a、b、c为电场中同一条水平方向电场线上的三点，c为ab的中点，a、b电势分别为φa＝5 V、φb＝3 V．下列叙述错误的是(　ABD　)‎ A．该电场线由b指向a B．a点处的场强Ea一定大于b点处的场强Eb C．一正电荷从c点运动到b点电势能一定减少 D．一正电荷运动到c点时受到的静电力由c指向a 解析：电势沿电场线方向降低，则电场线方向由a指向b.故A错误；一条电场线无法比较电场线的疏密，就无法比较场强的大小，则a点处的场强Ea不一定大于b点处的场强Eb.故B错误．由题，a点的电势高于b点的电势，根据正电荷在电势高处电势能大可知，正电荷从c点运动到b点电势能一定减少．故C正确．由题可判断电场线方向从a指向c，正电荷运动到c点时受到的静电力由a指向c，故D错误．‎ 三、非选择题(共34分)‎ ‎11．(16分)将带电荷量为6×10－‎6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做功为3×10－5 J，再从B点移到C点，电场力做功为1.2×10－5 J，求：‎ ‎(1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中，电势能共改变了多少？‎ ‎(2)若规定A点电势为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？‎ ‎(3)若规定B点电势为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？‎ 答案：(1)1.8×10－5 J　(2)3×10－5 J　1.8×10－5 J ‎(3)－3×10－5 J　－1.2×10－5 J 解析：(1)电荷从A到B点的过程电势能增加 ΔEp1＝3×10－5 J 再从B点移到C点时，电势能减少ΔEp2＝1.2×10－5 J 则电荷从A移到C的过程中电势能增加了 ΔE＝ΔEp1－ΔEp2＝3×10－5 J－1.2×10－5 J＝1.8×10－5 J.‎ ‎(2)若规定A点电势为零，则 EpB＝0＋ΔEp1＝3×10－5 J EpC＝0＋ΔE＝1.8×10－5 J.‎ ‎(3)若规定B点电势为零，则由A到B过程电势能增加3×10－5 J.‎ ΔEp1＝EpB－EpA EpA＝EpB－ΔEp1＝0－3×10－5 J＝－3×10－5 J 电荷由B到C时电势能减少ΔEp2＝1.2×10－5 J，则 ΔEp2＝－(EpC－EpB)＝EpB－EpC EpC＝EpB－ΔEp2＝0－1.2×10－5 J＝－1.2×10－5 J.‎ ‎12．(18分)如图所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的正点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点．现有一质量为m、电荷量为－q、套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑．已知重力加速度为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点时的速度大小为2.求：(已知以点电荷为圆心的同一圆周上的各点电势相等)‎ ‎(1)小球滑至C点时的速度大小；‎ ‎(2)若以C点作为参考点(零电势点)，试确定A点的电势．‎ 答案：(1)　(2) 解析：(1)因为B、C两点电势相等，故小球从B到C的过程中电场力做的总功为零，由几何关系可得BC的竖直高度hBC＝ 根据动能定理有mg×＝－ 解得vC＝.‎ ‎(2)小球从A到C，重力和电场力均做正功，所以由动能定理有 mg×3R＋W电＝ 又根据电场力做功与电势能的关系得 W电＝EpA－EpC＝－qφA－(－qφC)‎ 又因为φC＝0‎ 可得φA＝.‎