2022-2023學(xué)年新教材高中物理第10章靜電場中的能量1電勢能和電勢夯基提能作業(yè)新人教版必修第三冊

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D．W1＝W2＞W(wǎng)3解析：電場力做功與路徑無關(guān)，只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，故沿三種路徑移動該電荷，電場力做功相等，選項(xiàng)C正確。2．某靜電場的電場線分布如圖，圖中P、Q兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小分別為EP和EQ，電勢分別為φP和φQ，則(D)A．EP＞EQ，φP＜φQB．EP＜EQ，φP＞φQC．EP＜EQ，φP＜φQD．EP＞EQ，φP＞φQ解析：由圖P點(diǎn)電場線密，電場強(qiáng)度大，則EP＞EQ。沿電場線的方向電勢降低，則有φP＞φQ。故D正確，故選D。3．(2021·廣東省湛江市高二上學(xué)期期末)下列有關(guān)電場線、電勢能、電勢的說法中正確的是(B)A．正電荷沿電場線的方向運(yùn)動電勢能越來越大B．沿電場線的方向電勢越來越低C．電荷在電勢越高的地方電勢能越大D．電勢能越大的地方電場線越密解析：沿電場線的方向電勢降低，正電荷沿電場線的方向運(yùn)動電勢能越來越小，而負(fù)電荷沿電場線的方向運(yùn)動電勢能越來越大，故A錯誤；根據(jù)電場線的物理意義知，沿電場線的方向電勢越來越低，故B正確；正電荷在電勢越高的地方電勢能越大，負(fù)電荷在電勢越高的地方電勢能越小，故C錯誤；電勢能與電場線的疏密沒有直接關(guān)系，故D錯誤。4．(2021·山東省濰坊市高三模擬)如圖所示，a、b兩點(diǎn)位于以負(fù)點(diǎn)電荷－Q(Q>0)為球心的球面上，c點(diǎn)在球面外，則(D)A．a(chǎn)點(diǎn)場強(qiáng)的大小比b點(diǎn)大B．b點(diǎn)場強(qiáng)的大小比c點(diǎn)小C．a(chǎn)點(diǎn)電勢比b點(diǎn)高D．b點(diǎn)電勢比c點(diǎn)低解析：A錯：由點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式E＝keq\f(Q,r2)知，a、b兩點(diǎn)與－Q距離相等，場強(qiáng)大小相等；B錯：由E＝keq\f(Q,r2)知，離－Q越近，場強(qiáng)越大，故b點(diǎn)場強(qiáng)大小比c點(diǎn)大；C錯：離－Q距離相等的兩點(diǎn)的電勢相等；D對：沿電場線的方向是電勢降落最快的方向，得出離－Q越近，電勢越低，故b點(diǎn)電勢比c點(diǎn)電勢低。5．(2021·新疆石河子第二中學(xué)高二上學(xué)期期末)如圖所示，實(shí)線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶電粒子的運(yùn)動軌跡。粒子先經(jīng)過M點(diǎn)，再經(jīng)過N點(diǎn)?？梢耘卸?B)A．粒子在M點(diǎn)受到的電場力大于在N點(diǎn)受到的電場力B．M點(diǎn)的電勢高于N點(diǎn)的電勢C．粒子帶負(fù)電D．粒子在N點(diǎn)的電勢能大于在M點(diǎn)的電勢能解析：電場線的疏密反映電場的強(qiáng)弱，M點(diǎn)的場強(qiáng)小于N點(diǎn)的場強(qiáng)，所以粒子在M點(diǎn)受到的電場力小于在N點(diǎn)受到的電場力，故A錯誤；沿電場方向電勢降低，從圖中可知：M點(diǎn)電勢比N點(diǎn)高，所以B正確；由圖看出，粒子的軌跡向下彎曲，粒子所受電場力方向和電場線切線方向一致，說明粒子帶正電。故C錯誤；粒子從M運(yùn)動到N的過程中，電場力做正功，粒子的電勢能減小，故D錯誤。6．(多選)(2021·江蘇省常州市“教學(xué)研究合作聯(lián)盟”高一下學(xué)期期中)如圖為某一靜電場的電場線，a、b、c是同一條電場線上的三個點(diǎn)，其電勢分別為φa、φb、φc。同一負(fù)電荷在a、b、c三點(diǎn)的電勢能分別為Epa、Epb、Epc。下列判斷正確的是(AD)A．φa＞φb＞φc B．φa＜φb＜φcC．Epa＞Epb＞Epc D．Epa＜Epb＜Epc解析：沿電場線電勢降低，則φa＞φb＞φc，選項(xiàng)A正確，B錯誤；因負(fù)電荷在高電勢點(diǎn)的電勢能較小，可知電勢能關(guān)系為Epa＜Epb＜Epc，選項(xiàng)C錯誤，D正確。7．(2021·浙江省紹興市諸暨中學(xué)高一下學(xué)期檢測)如圖所示，為某靜電除塵裝置的原理圖，廢氣先經(jīng)過機(jī)械過濾裝置再進(jìn)入靜電除塵區(qū)，圖中虛線是某一帶負(fù)電的塵埃(不計重力)僅在電場力作用下向集塵極遷移并沉積的軌跡，A、B兩點(diǎn)是軌跡與電場線的交點(diǎn)，不考慮塵埃在遷移過程中的相互作用和電荷量變化，則以下說法正確的是(B)A．A點(diǎn)電勢高于B點(diǎn)電勢B．塵埃在A點(diǎn)的加速度大于在B點(diǎn)的加速度C．塵埃在遷移過程中做勻變速運(yùn)動D．塵埃在遷移過程中電勢能始終在增大解析：沿電場線方向電勢降低，由圖可知，B點(diǎn)的電勢高于A點(diǎn)電勢，故A錯誤；由圖可知，A點(diǎn)電場線比B點(diǎn)密集，因此A點(diǎn)的場強(qiáng)大于B點(diǎn)場強(qiáng)，故A點(diǎn)的電場力大于B點(diǎn)的電場力，則A點(diǎn)的加速度大于B點(diǎn)的加速度，故B正確；放電極與集塵極間建立非勻強(qiáng)電場，塵埃所受的電場力是變化的，故粒子不可能做勻變速運(yùn)動，故C錯誤；由圖可知，開始速度方向與電場力方向夾角為鈍角，電場力做負(fù)功，電勢能增大；后來變?yōu)殇J角，電場力做正功，電勢能減??；對于全過程而言，根據(jù)電勢的變化可知，電勢能減小，故D錯誤。故選B。二、非選擇題(本題共1小題，共11分)8．(11分)如圖所示，在場強(qiáng)E＝104N/C的水平勻強(qiáng)電場中，有一根長l＝15cm的細(xì)線，一端固定在O點(diǎn)，另一端系一個質(zhì)量m＝3g、電荷量q＝2×10－6C的帶正電小球，當(dāng)細(xì)線處于水平位置時，小球從靜止開始釋放，g取10m/s2。求：(1)小球到達(dá)最低點(diǎn)B的過程中重力勢能、電勢能分別變化了多少？(2)若取A點(diǎn)電勢為零，小球在B點(diǎn)的電勢能、電勢分別為多大？(3)小球到B點(diǎn)時速度為多大？繩子張力為多大？答案：(1)重力勢能減少4.5×10－3J電勢能增加3×10－3J(2)3×10－3J1.5×103V(3)1m/s5×10－2N解析：(1)從A→B重力做正功，重力勢能減少ΔE＝WG＝mgL＝4.5×10－3J，從A→B電場力做負(fù)功，電勢能增加ΔEp＝WE＝EqL＝3×10－3J。(2)若取φA＝0，則EpB＝3×10－3JφB＝eq\f(EpB,q)＝1.5×103V。(3)從A→B由動能定理知mgL－EqL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)代入數(shù)據(jù)得vB＝1m/s，在B點(diǎn)由牛頓第二定律知F－mg＝meq\f(v\o\al(2,B),l)代入數(shù)據(jù)得F＝5×10－2N。eq\f(等級考訓(xùn)練,15分鐘·滿分40分)一、選擇題(本題共3小題，每題8分，共24分)1．(多選)(2021·山東煙臺二中高一下期末)如圖所示，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場中，實(shí)線MN是一條方向未標(biāo)出的電場線，虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運(yùn)動軌跡。設(shè)電子在A、B兩點(diǎn)的加速度大小分別為aA、aB，電勢能分別為EpA、EpB。下列說法正確的是(BC)A．電子一定從A向B運(yùn)動B．若aA>aB，則點(diǎn)電荷Q靠近M端且為正電荷C．無論點(diǎn)電荷Q為正電荷還是負(fù)電荷一定有EpA<EpBD．B點(diǎn)電勢可能高于A點(diǎn)電勢解析：由于不知道電子速度變化，由運(yùn)動軌跡圖不能判斷電子向哪個方向運(yùn)動，故A錯誤；若aA>aB，則A點(diǎn)離點(diǎn)電荷Q更近即點(diǎn)電荷Q靠近M端；又由運(yùn)動軌跡可知，電場力方向指向凹的一側(cè)即左側(cè)，所以，在MN上電場方向向右，那么點(diǎn)電荷Q靠近M端且為正電荷，故B正確；由B項(xiàng)分析可知，電子所受電場力方向指向左側(cè)，那么，若電子從A向B運(yùn)動，則電場力做負(fù)功，電勢能增加；若電子從B向A運(yùn)動，則電場力做正功，電勢能減小，所以，一定有EpA<EpB，故C正確；由B項(xiàng)分析可知，電場線方向由M指向N，那么A點(diǎn)電勢高于B點(diǎn)，故D錯誤。2．(多選)(2021·黑龍江哈師大附中高二期中)如圖甲所示，真空中有一半徑為R、電荷量為＋Q的均勻帶電球體，以球心為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿半徑方向建立x軸，理論分析表明，x軸上各點(diǎn)的場強(qiáng)隨x變化的關(guān)系如圖乙所示，則(AD)A．c點(diǎn)處的場強(qiáng)和a點(diǎn)處的場強(qiáng)大小相等、方向相同B．球內(nèi)部的電場為勻強(qiáng)電場C．a(chǎn)、c兩點(diǎn)處的電勢相等D．假設(shè)將一個帶正電的試探電荷沿x軸移動，則從a點(diǎn)處移動到c點(diǎn)處的過程中，電場力一直做正功解析：由題圖乙可知，a、c處場強(qiáng)大小相等、方向相同，故A正確；由題圖乙可知，球內(nèi)部的電場是非勻強(qiáng)電場，故B錯誤；因?yàn)殡妶鼍€方向是從a到c，沿著電場線的方向電勢降低，a處的電勢比c處的電勢高，故C錯誤；從a到c區(qū)域內(nèi)，由題圖乙可知，電場方向相同，都是從a到c，所以正電荷受到的電場力方向是從a到c，將一帶正電的試探電荷從a點(diǎn)處移動到c點(diǎn)處的過程中，電場力一直做正功，故D正確。3．(2021·河北承德第一中學(xué)高二上月考)如圖所示，點(diǎn)電荷＋2Q、－Q分別置于M、N兩點(diǎn)，O點(diǎn)為MN連線的中點(diǎn)，點(diǎn)a、b在MN連線上，點(diǎn)c、d在MN中垂線上，它們均關(guān)于O點(diǎn)對稱。下列說法正確的是(D)A．c、d兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電勢相同C．將電子沿直線從c移到d，電場力對電子先做負(fù)功后做正功D．將電子沿直線從a移到b，電子的電勢能一直增大解析：根據(jù)電場線分布的對稱性可知，c、d兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等，方向不同，則電場強(qiáng)度不同，故A錯誤；MN間的電場線方向?yàn)镸→N，根據(jù)沿電場線方向電勢逐漸降低，可知a點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢，故B錯誤；對兩個電荷在中垂線上的場強(qiáng)進(jìn)行疊加，在Oc段方向斜向右上，在Od段方向斜向右下，所以電子所受的電場力在Oc段斜向左下，在Od段斜向左上，電場力跟速度的方向先成銳角后成鈍角，對電子先做正功后做負(fù)功，故C錯誤；將電子沿直線從a移到b，電子受到的電場力方向與速度方向一直相反，電場力一直做負(fù)功，則電子的電勢能一直增大，故D正確。二、非選擇題(本題共1小題，共16分)4．(16分)如圖所示，一質(zhì)量為m、帶有電荷量－q的小物體，可以在水平軌道Ox上運(yùn)動，O端有一與軌道垂直的固定墻。軌道處于勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)大小為E，方向沿Ox軸正方向，小物體以速度v0從x0點(diǎn)沿Ox軌