新教材高一物理下学期暑假训练7静电场中的能量含答案

7 静电场中的能量

例1．(多选)如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB＝BC，电场中A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、φB、φC，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系中正确的有(　　)

A．φA＞φB＞φCB．EA＞EB＞EC

C．UAB＜UBC                D．UAB＝UBC

例2．静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小。如图所示，A、B是平行板电容器的两个金属板，G为静电计。开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度，为了使指针张开的角度增大些，下列采取的措施可行的是(　　)

A．断开开关S后，将A、B两极板分开些

B．保持开关S闭合，将A、B两极板分开些

C．保持开关S闭合，将A、B两极板靠近些

D．保持开关S闭合，将变阻器滑动触头向右移动

1．下列说法中正确的是(　　)

A．电场线密集处场强大，电势高

B．沿电场线方向场强减小，电势降低

C．在电势高处电荷具有的电势能也大

D．场强为零处，电势不一定为零

2．某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为φP和φQ，则(　　)

A．EP＞EQ，φP＞φQ            B．EP＞EQ，φP＜φQ

C．EP＜EQ，φP＞φQ            D．EP＜EQ，φP＜φQ

3．(多选)位于A、B处的两个带有不等量负电荷的点电荷在平面内电势分布如图所示，图中实线表示等势线，相邻等势线间电势差相等，则(　　)

A．a点和b点的电场强度相同

B．正电荷从c点移到d点，静电力做正功

C．负电荷从a点移到c点，静电力做正功

D．正电荷从e点沿图中虚线移到f点，电势能先减小后增大

4．如图所示，先接通S使电容器充电，然后断开S。当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两极板间电势差U、两极板间场强E的变化情况是(　　)

A．Q变小，C不变，U不变，E变小

B．Q变小，C变小，U不变，E不变

C．Q不变，C变小，U变大，E不变

D．Q不变，C变小，U变小，E变小

5．如图所示，实线为方向未知的三条电场线，虚线分别为等势线1、2、3，已知MN＝NQ，a、b两带电粒子从等势线2上的O点以相同的初速度飞出。仅在静电力作用下，两粒子的运动轨迹如图所示，则(　　)

A．a一定带正电，b一定带负电

B．a加速度减小，b加速度增大

C．MN两点电势差|UMN|等于NQ两点电势差|UNQ|

D．a粒子到达等势线3的动能变化量比b粒子到达等势线1的动能变化量小

6．(多选)两个点电荷Q1和Q2固定在x轴上O、D两点，两者之间连线上各点电势高低如图中曲线所示(OB＞BD)，取无穷远处电势为零，由图可知(　　)

A．B点电场强度为零

B．Q1为负电荷，Q2为正电荷

C．Q1电荷量一定大于Q2电荷量

D．将电子沿x轴从A点移到C点，静电力一直做正功

7．如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则(　　)

A．θ增大，E增大    B．θ增大，Ep不变

C．θ减小，Ep增大    D．θ减小，E不变

8．(多选)如图，电荷量分别为q和－q(q＞0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上，a、b是正方体的另外两个顶点。则(　　)

A．a点和b点的电势相等

B．a点和b点的电场强度大小相等

C．a点和b点的电场强度方向相同

D．将负电荷从a点移到b点，电势能增加

9．一长为L的绝缘细线，一端固定于O点，另一端拴一质量为m、带电荷量为q的小球，处于如图所示的水平向右的匀强电场中。开始时，将线与小球拉成水平，小球静止在A点，释放后小球由静止开始向下摆动，当细线转过60°角时，小球到达B点速度恰好为零。试求：(重力加速度为g)

(1)A、B两点的电势差UAB；

(2)匀强电场的场强大小。

例1．(多选)

【答案】AC

【解析】沿电场线方向，电势越来越低，所以A点电势最高，C点电势最低，A正确；电场线越密集的地方电场强度越强，由图可知，C点电场强度最强，A点电场强度最弱，B错误；由于BC间的电场强度大于AB间的电场强度，由U＝Ed可知，UAB＜UBC，C正确，D错误。

例2．【答案】A

【解析】要使静电计的指针张开角度增大些，必须使静电计金属球和外壳之间的电势差增大，断开开关S后，将A、B两极板分开些，电容器的带电量不变，电容减小，电势差增大，A正确；保持开关S闭合，将A、B两极板分开或靠近些，静电计金属球和外壳之间的电势差不变，B、C错误；保持开关S闭合，将滑动变阻器滑动触头向右或向左移动，静电计金属球和外壳之间的电势差不变，D错误。

1．【答案】D

【解析】电场线密集处场强大，电势不一定高，A错误；沿电场线方向电势降低，但场强不一定减小，B错误；正电荷在电势高处具有较大电势能，但对于负电荷，此现象正好相反，C错误；场强大小与电势高低无必然关系，D正确。

2．【答案】A

【解析】图中P点电场线密，电场强度大，EP＞EQ，沿电场线的方向电势降低，φP＞φQ。

3．(多选)

【答案】CD

【解析】a点的等势面比b点的稀疏，故a点的电场强度比b点的小，而且两点场强方向也不同，A项错误；c点电势低于d点，正电荷从c点移到d点，即正电荷向高电势处移动，静电力做负功，B项错误；a点电势低于c点，从a到c，把负电荷移向高电势处，静电力做正功，C项正确；从e沿题图中虚线到f，电势先变低后变高，故沿此方向移动正电荷，静电力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，D项正确。

4．【答案】C

【解析】电容器充电后再断开S，其所带电荷量Q不变，由C∝可知，d增大时，C变小，又U＝，所以U变大；由于E＝，U＝＝，所以E＝，故d增大时，E不变。选项C正确。

5．【答案】B

【解析】由带电粒子的运动轨迹，结合曲线运动的特点可知带电粒子所受的静电力方向，因为电场线的方向不确定，故不能判断带电粒子带电的性质，故A错误；由电场线的疏密可知，a加速度将减小，b加速度将增大，故B正确；因为是非匀强电场，故MN两点电势差并不等于NQ两点电势差，故C错误；因为等势线1与2之间的电场强度比2与3之间的电场强度要大，故1、2之间的电势差要大于2、3之间的电势差，但两粒子的带电荷量大小不确定，故无法比较动能变化量的大小，故D错误。

6．(多选)

【答案】BCD

【解析】由E＝知，B点的电场强度不为零，A错误；因无穷远处电势为零，所以负点电荷电场中的电势为负，正点电荷电场中的电势为正，结合题图可知，Q1为负电荷，Q2为正电荷，B正确；由题图可知，电势零点离D点较近，故Q1电荷量一定大于Q2电荷量，C正确；将电子沿x轴从A点移到C点，电势一直升高，电子的电势能一直减小，静电力一直做正功，D正确。

7．【答案】D

【解析】若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离，根据C＝可知，C变大；根据Q＝CU可知，在Q一定的情况下，两极板间的电势差减小，则静电计指针偏角θ减小；根据E＝，Q＝CU，C＝联立可得E＝，可知E不变；P点离下极板的距离不变，E不变，则P点与下极板的电势差不变，P点的电势不变，故Ep不变；由以上分析可知，选项D正确。

8．(多选)

【答案】BC

【解析】b点距q近，a点距－q近，则b点的电势高于a点的电势，A错误；如图所示，a、b两点的电场强度可视为E3与E4、E1与E2的合场强。其中E1∥E3，E2∥E4，且知E1＝E3，E2＝E4，故合场强Ea与Eb大小相等、方向相同，B、C正确；由于φa＜φb，负电荷从低电势移至高电势过程中，电场力做正功，电势能减少，D错误。

9．【解析】(1)小球由A到B过程中，由动能定理得：

mgLsin 60°＋qUAB＝0

解得：UAB＝－。

(2)根据匀强电场中电势差与电场强度的关系，可得：

E＝＝。