高中物理人教版 (2019)必修 第三册电势能和电势精品巩固练习

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一、核心知识点梳理
知识点1：静电力做功的特点
特点：静电力做功与路径无关，只与电荷的初、末位置有关。
类比：与重力做功特点类似（路径无关）。
公式：WAB=qE·d（匀强电场中，d为沿电场线方向的位移）。
知识点2：电势能（Ep）
定义：电荷在电场中具有的势能，由电荷和电场共同决定。
静电力做功与电势能的关系：
WAB=EpA-EpB=-∆Ep
静电力做正功→电势能减少（WAB>0 => EpA>EpB）。
静电力做负功→电势能增加（如外力克服静电力做功）。
零势能点：通常规定无穷远处或大地电势能为零。
【题型1：电势能与静电力做功的关系】
例1.范德格拉夫静电加速器结构如图所示，其工作原理是先通过传送带将正电荷传送到金属球壳（电荷在金属球壳上均匀分布），使金属球与地面间产生几百万伏的高压，然后利用高压给绝缘管中的带电粒子加速。在加速管顶端A点无初速度释放一带电粒子，粒子经过B、C两点到达管底（B为AC中点）。不计粒子重力，仅考虑球壳产生电场的影响，下列说法正确的是（ ）
A．释放的粒子带负电
B．粒子从B点到C点的过程中电势能增大
C．粒子在AC之间做匀加速直线运动
D．粒子在AB间的动能变化量比BC间的大
【举一反三】：
1．如图所示，两质量均为、带等量异种电荷的小球、用三根不可伸长的绝缘细线拴接后，悬挂在天花板上的点，小球所在的空间有水平向右的匀强电场，系统保持静止，、间的细线刚好伸直。剪断、B间的细线，在静电力、重力、细线上弹力和空气阻力的共同作用下两小球最终会在新的位置再次达到平衡。已知、A间细线与、B间细线的长度均为，、间细线的长度为，不计两小球之间的库仑力作用，重力加速度为g，则从剪断细线到再次平衡的过程中，两小球克服空气阻力所做的总功为（ ）
A．B．C．D．
2．如图所示，在边长为L的等边三角形的三个顶点A、B、C上分别固定三个点电荷a、b、c，电荷量均为q，其中a、b带正电，c带负电。O点是三角形ABC的中心，过O点的线段MN垂直于三角形ABC所在的平面，已知MO=ON=OB，静电力常量为k。下列说法正确的是（ ）
A．O点的电场强度大小为
B．M点与N点的电场强度大小相等，电势不相等
C．将电子从M点沿MN移动到N点，静电力对电子先做负功后做正功
D．将电子从M点沿MN移动到N点，电子的电势能将会先减小后增大
3．如图，在虚线BC的左侧存在水平向右的匀强电场，BC为半径为R的半圆的竖直直径，光滑水平轨道AB与光滑半圆轨道在B处平滑相连，AB=3R。质量为m，电荷量为q的带正电滑块从A点由静止释放，然后沿光滑轨道运动，从C飞出后瞬间，撤去电场，最后落在A处。已知重力加速度为g，下列说法中正确的是（ ）
A．滑块经过C处时对圆弧轨道的压力为
B．滑块经过C处时对圆弧轨道的压力为
C．滑块从A到D机械能的增量为
D．滑块从A到D机械能的增量为
知识点3：电势（φ）
定义：描述电场能的性质的物理量，与试探电荷无关。
φ=Epq(单位：伏特V)
特点：
标量，有正负（正电荷附近电势为正，负电荷附近电势为负）。
沿电场线方向电势降低（φA>φB）。
电势高低的判断：
沿电场线方向电势降低。
正电荷在电势高处电势能大；负电荷相反。
【题型2：电势高低的判断与计算】
例2.如图所示，是一条电场线上的三个点，点是的中点，三点电势分别为，下列说法正确的是（ ）

A．一定等于
B．一定小于
C．一定为正值
D．一定为负值
【举一反三】：
1.如图所示，真空中电荷量为2q和的两个点电荷分别位于M点与N点。O点在MN连线的延长线上，且。已知取无穷远处电势为零时，点电荷在空间中某点的电势与电荷量成正比，与距离成反比，已知两点电荷在MN中点的电势为，则O点电势为（ ）
A．B．C．D．
2.某电场的电场线分布如图所示，则（ ）
A．P带负电
B．点的电势低于点的电势
C．点的电场强度大于点的电场强度
D．从处由静止释放一个正电荷，仅在电场力的作用下，可以沿着电场线运动到点
3.如图，四个等量点电荷分别固定在平面内一菱形的四个顶点上，，电性如图中所示，分别为四条边的中点，下列说法正确的是（ ）
A．点与点的电场强度相同
B．点的电势比点的电势高
C．质子在点的电势能小于在点的电势能
D．电子从点沿直线移动到点，电势能先增大再减小
【题型3：电场线、能量转化】
例3.现代农业通过“空间电场”技术优化大气与地表间形成的自然电场。如图所示，高压电源与悬挂电极连接，电极与土壤间形成空间电场，这样，带负电的病原孢子就会在空间电场的作用下向悬挂电极移动，从而达到防病害的效果。M、N、P为电场中的三点，则可判断出（ ）
A．悬挂电极连接的是电源负极
B．M点电势高于P点电势
C．M、N处电场强度相同
D．病原孢子向悬挂电极移动过程中，电势能增大
【举一反三】：
1.如图所示，在x轴上间距为a的A、O、B三个点上固定带电量均为+Q的点电荷，O为坐标原点。CDEF是边长为2a且中心位于O处的正方形，G、H在y轴上，G为EF中点，H为CD中点。下列说法正确的是（ ）
A．E、F两点处电场强度相同
B．G、H两点处电势不相等
C．试探电荷+q沿CD连线从C移动至D，其电势能先减小后增大
D．试探电荷-q可能在空间中只受静电力作用而绕O点做匀速圆周运动
2.如图所示，带箭头的实线表示某电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。A、B为电场中两点。下列说法中正确的是（ ）
A．A点的电势比B点的电势高
B．正电荷在A点的电势能大于在B点的电势能
C．负电荷由A点运动到B点的过程中电场力做正功
D．负电荷在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力
3.如图所示，a、b、c为匀强电场中的三点，b为a、c连线的中点。一个电荷量为q的负电荷，在a点受到的电场力为F，从a点移动到b点过程中电势能减小W，下列说法正确的是( )
A．匀强电场的电场强度大小为
B．a、b、c三点中，a点的电势最高
C．该电荷从a点移动到b点过程中电场力做负功
D．该电荷从c点移动到b点过程中电势能增加W
二、易错点总结
1.符号规则：计算U=Wq或ΔEp=qΔφ时，q必须带正负号！
2.电势高低与电荷正负：
正电荷：电势高处电势能大。
负电荷：电势低处电势能大。
3.等势面与电场线关系：一定垂直，且疏密表示场强大小。