新教材2024版高中物理第1章靜電場的描述第4節(jié)電勢能與電勢課后提升訓(xùn)練粵教版必修第三冊

第一章第四節(jié)A組·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．關(guān)于同一電場的電場線，下列表述正確的是()A．電場線是客觀存在的B．電場線越密，電場強(qiáng)度越小C．沿著電場線方向，電勢越來越低D．電荷沿電場線方向移動(dòng)時(shí)，電勢能減小【答案】C【解析】電場是客觀存在的，而電場線是假想的，A錯(cuò)誤；電場線越密的地方電場越強(qiáng)，B錯(cuò)誤；沿著電場線的方向電勢逐漸降低，C正確；負(fù)電荷沿著電場線方向移動(dòng)時(shí)電場力做負(fù)功，電勢能增加，D錯(cuò)誤．2．(多選)一個(gè)電荷只在電場力作用下從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，電場力做了5×10-6J的功，那么()A．電荷在B處時(shí)將具有5×10-6J的電勢能B．電荷在B處將具有5×10-6J的動(dòng)能C．電荷的電勢能減少了5×10-6JD．電荷的動(dòng)能增加了5×10-6J【答案】CD【解析】根據(jù)電場力做功與電勢能變化的關(guān)系可知，電場力做正功，電勢能減小，C正確；根據(jù)動(dòng)能定理，外力(電場力)對物體做的功等于物體動(dòng)能的變化，電場力對物體做功為5×10-6J，物體的動(dòng)能就會(huì)增加5×10-6J，故D正確．3．(2023年廣東廣雅中學(xué)段考)高大的建筑物上安裝接閃桿(避雷針)，陰雨天氣時(shí)云層中的大量電荷可以通過接閃桿直接引入大地，從而達(dá)到保護(hù)建筑物的目的．如圖，虛線是某次接閃桿放電時(shí)，帶電云層和接閃桿之間三條等勢線的示意圖；實(shí)線是空氣分子被電離后某個(gè)電荷q的運(yùn)動(dòng)軌跡，M點(diǎn)和N點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)，不計(jì)該電荷的重力，則()A．若云層帶負(fù)電，則接閃桿尖端也帶負(fù)電B．q在N點(diǎn)電勢能大于在M點(diǎn)的電勢能C．q在N點(diǎn)的速度一定大于在M點(diǎn)的速度D．q越靠近接閃桿尖端，其加速度越小【答案】C【解析】若云層帶負(fù)電，則接閃桿尖端感應(yīng)出正電，故A錯(cuò)誤．通過圖中電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡可知電荷所受的電場力指向接閃桿尖端，從M到N電場力做正功，所以電勢能減小，動(dòng)能增加．q在N點(diǎn)電勢能小于在M點(diǎn)的電勢能，q在N點(diǎn)的速度一定大于在M點(diǎn)的速度，故B錯(cuò)誤，C正確．q越靠近接閃桿尖端，場強(qiáng)越大，受到的電場力越大，其加速度越大，故D錯(cuò)誤．4．(多選)如圖甲所示，AB是電場中的一條直線，電子以某一初速度從A點(diǎn)出發(fā)，僅在電場力作用下沿AB運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，其v-t圖像如圖乙所示．關(guān)于A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度EA、EB和電勢φA、φB的關(guān)系，下列判斷正確的是()A．EA>EB B．EA<EBC．φA>φB D．φA<φB【答案】AC【解析】由v-t圖像可知，電子做的是加速度越來越小的變減速運(yùn)動(dòng)，電子受到的電場力就是其所受的合外力，方向向左，即電場力越來越小，由E＝eq\f(F,q)可知，電場強(qiáng)度越來越小，即EA>EB，A正確；由于電子帶負(fù)電，其所受的電場力方向與場強(qiáng)方向相反，則電場強(qiáng)度的方向應(yīng)為由A指向B，由沿電場線方向電勢越來越低，可得φA>φB，C正確．5．(2023年深圳羅湖外語學(xué)校期中)圖甲為靜電除塵設(shè)備，其原理平面圖如圖乙，中間的金屬棒接高壓電源的負(fù)極，金屬圓形外管接高壓電源的正極，帶粉塵的氣體進(jìn)入室內(nèi)后，粉塵吸附空氣中的電子而帶上負(fù)電．下列說法正確的是()甲乙A．除塵室內(nèi)P點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于M點(diǎn)的電場強(qiáng)度B．除塵室內(nèi)P點(diǎn)的電勢高于M點(diǎn)的電勢C．某顆帶負(fù)電的粉塵在P點(diǎn)的電勢能大于在M點(diǎn)的電勢能D．帶電粉塵可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)【答案】C【解析】根據(jù)題意可知除塵設(shè)備中電場線方向?yàn)閳A形外管的四周指向中間金屬棒，所以可得P點(diǎn)處電場線較密，根據(jù)電場強(qiáng)度和電場線的疏密關(guān)系可知P點(diǎn)場強(qiáng)大于M點(diǎn)的場強(qiáng)，A錯(cuò)誤；根據(jù)前面分析電場線從圓形外管指向金屬棒，順著電場線方向電勢降低，可得除塵室內(nèi)P點(diǎn)的電勢低于M點(diǎn)的電勢；所以帶負(fù)電的粉塵在P點(diǎn)的電勢能大于在M點(diǎn)的電勢能，B錯(cuò)誤，C正確；除塵室內(nèi)部為非勻強(qiáng)電場，若做直線運(yùn)動(dòng)，到達(dá)各處的電場力大小不同，不可能一直受力平衡，所以不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤．6．(2023年東莞實(shí)驗(yàn)中學(xué)期中)如圖所示，虛線是某靜電場的一簇等勢線，邊上標(biāo)有電勢的值．一帶電粒子只在電場力作用下恰能沿圖中的實(shí)線從A經(jīng)過B運(yùn)動(dòng)到C.下列說法中正確的是()A．粒子一定帶負(fù)電B．A處場強(qiáng)大于C處場強(qiáng)C．粒子在A處電勢能小于在C處電勢能D．粒子從A到B電場力所做的功大于從B到C電場力所做的功【答案】C【解析】根據(jù)電場線與等勢面垂直且由高電勢指向低電勢，可知電場線方向大致向左，根據(jù)粒子軌跡的彎曲方向可知，粒子所受的電場力方向大致向左，則知粒子一定帶正電，故A錯(cuò)誤；等差等勢面的疏密反映電場強(qiáng)度的大小，A處場強(qiáng)小于C處場強(qiáng)，故B錯(cuò)誤；粒子帶正電，根據(jù)Ep＝qφ可知粒子在A處電勢能小于在C處電勢能，故C正確；由于電勢差相同，根據(jù)W＝Uq知，電場力做功相同，故D錯(cuò)誤．7．某區(qū)域的電場線分布如圖所示，電場中有A、B兩點(diǎn)．A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小分別為EA、EB，電勢分別為φA、φB.下列判斷正確的是()A．EA<EB B．EA＝EBC．φA<φB D．φA＝φB【答案】A【解析】電場線的疏密代表場強(qiáng)的大小，電場線越密代表場強(qiáng)越大，電場線越疏代表場強(qiáng)越小，顯然A點(diǎn)處的電場線疏，B點(diǎn)處的電場線密，故EA<EB.沿電場線的方向電勢降落，故φA>φB，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．8．一帶電粒子從某點(diǎn)電荷電場中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，徑跡如圖中虛線所示，不計(jì)粒子所受重力，則下列說法正確的是()A．該電場是某正點(diǎn)電荷電場B．粒子的速度逐漸增大C．粒子的加速度逐漸增大D．粒子的電勢能逐漸增大【答案】D【解析】只知道電場的分布，沒法判斷是正電荷產(chǎn)生的電場，A錯(cuò)誤；由于帶電粒子是從A到B，帶電粒子受電場力的方向大致斜向左方，故電場力做負(fù)功，帶電粒子的速度減小，B錯(cuò)誤；A點(diǎn)電場線密集，故電場強(qiáng)度大，故粒子在A點(diǎn)受到的電場力大于在B點(diǎn)受到的，由牛頓第二定律可得在A點(diǎn)的加速度大于在B點(diǎn)的，C錯(cuò)誤；由于帶電粒子是從A到B，帶電粒子受電場力的方向大致斜向左方，故電場力做負(fù)功，帶電粒子的電勢能增大，D正確．B組·能力提升9．將帶電荷量q1＝＋1.0×10-8C的點(diǎn)電荷，從無限遠(yuǎn)處移到勻強(qiáng)電場中的P點(diǎn)，需克服電場力做功2.0×10-6J，q1在P點(diǎn)受到的電場力是2.0×10-5N，方向向右．試求：(1)P點(diǎn)場強(qiáng)的大小和方向；(2)電荷的電勢能在移動(dòng)過程中如何變化？電荷在P點(diǎn)的電勢能是多少？【答案】(1)2000N/C，向右(2)增加2.0×10-6J【解析】(1)E＝eq\f(F,q1)＝eq\f(2.0×10-5,1.0×10-8)N/C＝2000N/C，方向向右．(2)無窮遠(yuǎn)處電勢能為零，電荷在由無窮遠(yuǎn)處移到該點(diǎn)過程中電場力做負(fù)功，電勢能增加，在P點(diǎn)的電勢能等于該過程中克服電場力做的功Ep＝WP∞＝2.0×10-6J.10．如圖所示的一勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)方向水平向左．一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電的小球，從O點(diǎn)出發(fā)，初速度的大小為v0，在電場力與重力的作用下，恰能沿與場強(qiáng)的反方向成θ角的方向做直線運(yùn)動(dòng)．求小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)電場力所做的功．【答案】eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)cos2θ【解析】設(shè)小球的電荷量為q，因小球做直線運(yùn)動(dòng)，則它受到的電場力Eq和重力mg的合力必沿初速度反方向，如圖所示．有mg＝Eqtanθ.由此可知，小球做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a