格物学 电磁学电势能和电势

静电力做功-电势能和电势知识点专题基础自测题解析-上海市等高中物理,平均正确率90.0%

2025-06-03
静电力做功-电势能和电势知识点专题基础自测题解析-上海市等高中物理,平均正确率90.0%
8、['静电力做功', '静电力做功与电势差的关系', '静电力做功与电势能的关系']

正确率40.0%将两个负电荷$${{A}{、}{B}{(}}$$带电量$$Q_{A}=2 0 C$$和$$Q_{B}=4 0 C )$$分别从无穷远处移到某一固定负点电荷$${{C}}$$产生的电场不同位置$${{M}}$$和$${{N}}$$,克服电场力做功相同,则将这两电荷位置互换后(即将电荷$${{A}}$$移至位置$${{N}}$$,电荷$${{B}}$$移至位置$${{M}}$$,规定无穷远处为零势面,且忽略电荷$${{A}{、}{B}}$$对点电荷$${{C}}$$的电场分布影响).此时电荷$${{A}{、}{B}}$$分别具有的电势能$${{E}_{A}}$$和$${{E}_{B}}$$关系描述正确的是(

A

A.$${{E}_{A}{<}{{E}_{B}}}$$

B.$${{E}_{A}{=}{{E}_{B}}}$$

C.$${{E}_{A}{>}{{E}_{B}}}$$

D.无法确定

9、['静电力做功', '静电力做功与电势差的关系', '静电力做功与电势能的关系', '电势的概念、定义式、单位和物理意义']

正确率60.0%下列说法中错误的是$${{(}{)}}$$

A

A.静电力做的功跟电荷移动的路径有关

B.静电力做正功时电荷电势能减少,减少的电势能转化为其它形式的能

C.电荷在同一个等势面上两点间移动时,静电力做的总功等于零

D.电场中某点的电势跟零势面的选择有关,它是相对量

8、首先分析题目条件:将电荷 $$A$$ 和 $$B$$ 从无穷远处移到点电荷 $$C$$ 的电场中位置 $$M$$ 和 $$N$$,克服电场力做功相同。设点电荷 $$C$$ 的电量为 $$Q_C$$,无穷远处电势为零,则移动电荷 $$A$$ 和 $$B$$ 时克服电场力做功为:

$$W_A = \int_{\infty}^M \mathbf{F}_A \cdot d\mathbf{r} = Q_A \left( \phi_M - \phi_\infty \right) = Q_A \phi_M$$
$$W_B = \int_{\infty}^N \mathbf{F}_B \cdot d\mathbf{r} = Q_B \left( \phi_N - \phi_\infty \right) = Q_B \phi_N$$

由于 $$W_A = W_B$$,因此有:

$$Q_A \phi_M = Q_B \phi_N \implies 20 \phi_M = 40 \phi_N \implies \phi_M = 2 \phi_N$$

将电荷 $$A$$ 和 $$B$$ 互换位置后,它们的电势能分别为:

$$E_A = Q_A \phi_N = 20 \phi_N$$
$$E_B = Q_B \phi_M = 40 \times 2 \phi_N = 80 \phi_N$$

由于点电荷 $$C$$ 为负电荷,其产生的电势 $$\phi_M$$ 和 $$\phi_N$$ 均为负值,因此 $$E_A = 20 \phi_N$$ 和 $$E_B = 80 \phi_N$$ 均为负值。比较绝对值:

$$|E_A| = 20 |\phi_N| < |E_B| = 80 |\phi_N|$$

但电势能本身为负,故 $$E_A > E_B$$(例如,-20 > -80)。因此正确答案为:

C. $$E_A > E_B$$

9、逐项分析选项:

A. 错误。静电力做功与路径无关,只与初末位置有关,静电场是保守场。

B. 正确。静电力做正功时,电势能减少,减少的电势能转化为其他形式的能量(如动能)。

C. 正确。等势面上两点间电势差为零,静电力做功 $$W = Q \Delta \phi = 0$$。

D. 正确。电势是相对量,其值与零势面的选择有关。

因此错误的说法是:

A. 静电力做的功跟电荷移动的路径有关
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