高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电势能和电势同步达标检测题

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第十章 静电场中的能量10.1  电势能和电势  课程标准课标解读1．知道静电力做功与路径无关。2．理解静电力做功与电势能变化的关系，理解电势能的概念，认识电势能的相对性。3．知道电势的定义方法及其定义式、单位。4．会根据电场力做功判断电势能的变化。5．会分析判断电势的高低。1．通过计算在匀强电场中移动电荷静电力所做的功，认识静电力做功跟路径无关的特点。2．通过类比重力势能引入电势能，体会能量观点是分析物理问题的重要方法，并进一步认识到物理学的和谐统一性。3．理解电势能的变化与静电力做功的关系。知道常见的电势能零点的规定方法。4．通过建立电势概念的过程，理解电势是从能的角度描述电场的物理量。会判断电场中两点电势的高低。  知识点01  静电力做功的特点在匀强电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的起始位置和终止位置   ，与电荷经过的路径   .【即学即练1】两带电小球，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点垂直于杆的轴线顺时针转过90°，则在此转动过程中，电场力做的功为(　　)A．0　　　　　　　　　　 B．qElC．2qEl  D．πqEl知识点02  电势能1.定义：电荷在    中具有的势能，用Ep表示.2.静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的变化量.表达式：WAB＝      .(1)静电力做正功，电势能    ；(2)静电力做负功，电势能    .3.电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到      时静电力所做的功.4.电势能具有相对性电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷     处或把电荷在       的电势能规定为0.【即学即练2】(多选)如图所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知＜.下列叙述正确的是(　　)A.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做正功，电势能减少B.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点，则该电荷克服静电力做功，电势能增加C.若把一负点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做正功，电势能减少D.若把一负点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则该电荷电势能不变知识点03  电势1.定义：电荷在电场中某一点的      与它的       之比.2.公式：φ＝.3.单位：在国际单位制中，电势的单位是     ，符号是V，1 V＝1 J/C.4.电势高低的判断：沿着电场线方向电势逐渐    .5.电势的相对性：只有在规定了零电势点之后，才能确定电场中某点的电势，一般选  或离场源电荷      处的电势为0.6.电势是   (填“矢”或“标”)量，只有大小，没有方向.【即学即练3】将一个电荷量为－2×10－8 C的点电荷，从零电势点S移到M点要克服静电力做功4×10－8 J，则M点电势能EpM为多少？M点电势φM为多少？若将该电荷从M点移到N点，静电力做功14×10－8 J，则N点电势φN大小为多少？考法01  静电力做功的特点　电势能1.静电力做功的特点静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与具体路径无关，这与重力做功的特点相似.2.对电势能的理解(1)系统性：电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能.(2)相对性：电势能是相对的，其大小与选定的电势能为零的参考点有关.确定电荷的电势能，首先应确定参考点.(3)电势能是标量，有正负但没有方向.(4)电荷在电场中某点的电势能，等于把它从该点移动到零电势能位置时静电力所做的功.3.静电力做功与电势能变化的关系WAB＝EpA－EpB.静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加.【典例1】将电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10－5 J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10－5 J的功，则：(1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能改变了多少？(2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？考法02  电势1.对公式φ＝的理解(1)φ取决于电场本身；(2)公式中的Ep、q均需代入正负号.2.电场中某点的电势是相对的，它的大小和零电势点的选取有关.在物理学中，常取离场源电荷无限远处的电势为0，在实际应用中常取大地的电势为0.3.电势虽然有正负，但电势是标量.在同一电场中，电势为正值表示该点电势高于零电势，电势为负值表示该点电势低于零电势，正负号不表示方向.4.电势高低的判断方法(1)电场线法：沿着电场线方向电势逐渐降低.(2)公式法：由φ＝知，对于同一正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于同一负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高.【典例2】如果把电荷量为q＝＋1.0×10－8 C的电荷从无限远处移到电场中的A点，需要克服静电力做功W＝1.2×10－4 J，那么：(1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少？(2)q未移入电场前，A点的电势是多少？考法03  带电粒子仅在电场力作用下的运动时各物理量的判断一、带电粒子仅在电场力作用下的运动1.加速度的判断(1)比荷相同的带电粒子a取决于电场强度的大小；(2)公式中的、q均需代入不带入正负号。2.加速和减速的判断静电力和速度同向和夹角为锐角时，静电力做正功，动能增加，物体加速；静电力和速度反向和夹角为钝角时，静电力做负功，动能减少，物体减速。3.做曲线运动时，合力即静电力指向凹侧。4.电势能大小的判断静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加。正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大。【典例3】(多选)如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三条电场线，实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，由此可知(　　)A．带电粒子在R点时的速度大于在Q点时的速度大小B．带电粒子在P点时的电势能比在Q点时的电势能大C．带电粒子在R点时的动能与电势能之和比在Q点时的小，比在P点时的大D．带电粒子在R点时的加速度大于在Q点时的加速度大小  题组A  基础过关练1. (多选)下列说法正确的是(　　)A.电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，静电力做功的大小就可能不同B.电荷从电场中的某点出发，运动一段时间后，又回到了该点，则静电力做功为零C.正电荷沿着电场线方向运动，静电力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线方向运动，静电力对负电荷做正功D.电荷在电场中运动，因为静电力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立2. 如图所示是以电荷+Q为圆心的一组同心圆(虚线),电场中有A、B、C、D四点。现将一带电荷量为q的正点电荷由A点沿不同的路径移动到D点,沿路径①做功为W1,沿路径②做功为W2,沿路径③做功为W3,则              (　　)　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　A.W2<W3<W1B.W1=W2=W3C.W2>W3>W1D.因不知道q的具体数值,故无法进行判断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.取无穷远处电势为零，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. 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、EB分别表示它们的电场强度，EpA、EpB分别表示电子在A、B两点具有的电势能.下列有关电场强度和电势能的判断正确的是(　　)A.EA<EB，EpA<EpBB.EA>EB，EpA<EpBC.EA>EB，EpA>EpBD.EA<EB，EpA>EpB5. 如图所示，A、B、C为电场中同一电场线上的三点。设电荷在电场中只受电场力作用，则下列说法正确的是(　　)A．若在C点无初速度地释放正电荷，则正电荷向 B 运动，电势能减少B．若在C点无初速度地释放正电荷，则正电荷向A运动，电势能增加C．若在C点无初速度地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能增加D．若在C点无初速度地释放负电荷，则负电荷向B运动，电势能减少6. 带电的粒子M只在电场力作用下由P点运动到Q点，在此过程中克服电场力做了2.6×10－8J的功，那么以下判断不正确的是(　　)A．M在P点的动能一定大于它在Q点的动能B．P点的电势可能高于Q点的电势C．P点的场强一定小于Q点的电场强度D．M在P点的电势能一定小于它在Q点的电势能7. 将一正电荷从无穷远处移入电场中的M点，电势能减少了8.0×10－9 J，若将另一等量的负电荷从无穷远处移入电场中的N点，电势能增加了9.0×10－9 J，则下列判断正确的是(　　)A．φM＜φN＜0　　　　　 B．φN＞φM＞0C．φN＜φM＜0  D．φM＞φN＞08. (多选)如图所示，两个等量的正点电荷分别置于P、Q两位置，在P、Q连线的垂直平分线上有M、N两点，另有一试探电荷q，则(　　) A．若q是正电荷，q在N点的电势能比在M点的电势能大B．若q是负电荷，q在M点的电势能比在N点的电势能大C．无论q是正电荷还是负电荷，q在M、N两点的电势能都一样大D．无论q是正电荷还是负电荷，q在M点的电势能都比在N点的电势能小 题组B  能力提升练9. 如图所示，虚线AB和CD分别为椭圆的长轴和短轴，相交于O点，两个等量异种点电荷分别处于椭圆的两个焦点M、N上，下列说法正确的是(　　)A．A、B两处电势、电场强度均相同B．C、D两处电势、电场强度均相同C．在虚线AB上O点的电场强度最大D．带正电的试探电荷在O处的电势能小于在B处的电势能10. 如图所示为某电场中的一条电场线，电场线上有A、B、C三点且AB＝BC，一电子从A点出发经B点运动到C点.下列说法正确的是(　　)A.该电场是匀强电场B.在A、B、C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11. (多选)如图所示，带正电的点电荷固定于Q点，电子在静电力作用下做以Q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最近的点.电子在从M经P到达N点的过程中(　　)A.速率先增大后减小   B.速率先减小后增大C.电势能先减小后增大   D.电势能先增大后减小12. 一正电荷在电场中仅受静电力作用，从A点运动到B点，速度随时间变化的图像如图所示，tA、tB分别对应电荷在A、B两点的时刻，则下列说法中正确的是(　　)A.A处的场强一定小于B处的场强B.A处的电势一定低于B处的电势C.电荷在A处的电势能一定大于在B处的电势能D.从A到B的过程中，静电力对电荷做正功 13. 如图所示，在电场强度为E＝1×104 N/C、方向水平向右的匀强电场中，用一根长L＝1 m的绝缘细杆(质量不计)固定一个质量为m＝0.2 kg、电荷量为q＝5×10－6 C、带正电的小球，g取10 m/s2。细杆可绕O在竖直平面内自由转动。现将杆由水平位置A轻轻释放，在小球运动到最低点B的过程中。问：(1)电场力对小球做功W电为多少？小球电势能如何变化？(2)小球在最低点的动能EkB为多少？ 题组C  培优拔尖练14. (多选)如图所示，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上，上面放一带正电的小球，小球与弹簧不连接，施加外力将小球向下压至某位置静止。现撤去外力，小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中，重力、电场力对小球所做的功分别为W1和W2，则上述过程中(　　)A．小球与弹簧组成的系统机械能守恒B．小球的重力势能增加－W1C．小球的电势能增加W1＋W2D．小球的电势能减少W215. 一质量为m的带电小球,在竖直方向的匀强电场中以水平速度抛出,小球的加速度大小为,方向竖直向下,不计空气阻力,小球在下落h的过程中,下列判断正确的是              (　　)A.动能增加　　　B.重力势能减少C.机械能增加　　　D.电势能增加