高中物理 1.4 電勢(shì)能和電勢(shì)練習(xí) 新人教版選修3-1

【成才之路】版高中物理1.4電勢(shì)能和電勢(shì)練習(xí)新人教版選修3-1基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～4題為單選題，5～7題為多選題)1．下列說(shuō)法中正確的是()A．電場(chǎng)線密集處場(chǎng)強(qiáng)大，電勢(shì)高B．沿電場(chǎng)線方向場(chǎng)強(qiáng)減小，電勢(shì)降低C．在電勢(shì)高處電荷具有的電勢(shì)能大D．場(chǎng)強(qiáng)為零處，電勢(shì)不一定為零答案：D解析：電場(chǎng)線密集處場(chǎng)強(qiáng)大，電勢(shì)不一定高，A錯(cuò)；沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，但場(chǎng)強(qiáng)不一定減小，B錯(cuò)；正電荷在電勢(shì)高處具有較大電勢(shì)能，但對(duì)于負(fù)電荷正好相反，C錯(cuò)；場(chǎng)強(qiáng)大小與電勢(shì)高低無(wú)必然關(guān)系，D對(duì)。2．在點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)中有一點(diǎn)A，當(dāng)一個(gè)－q的試探電荷從電場(chǎng)的無(wú)限遠(yuǎn)處被移到電場(chǎng)中的A點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做的功為W，則試探電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能及電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)分別為()A．EpA＝－W，φA＝eq\f(W,q) B．EpA＝W，φA＝－eq\f(W,q)C．EpA＝W，φA＝eq\f(W,q) D．EpA＝－W，φA＝－eq\f(W,q)答案：A解析：由W＝－EpA，可得：EpA＝－W，由φ＝eq\f(Ep,q)得：φA＝eq\f(EpA,qA)＝eq\f(－W,－q)＝eq\f(W,q)。故只有A正確。3.如圖所示，在O點(diǎn)的點(diǎn)電荷＋Q形成的電場(chǎng)中，試探電荷＋q由A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做功為W1，以O(shè)A為半徑畫(huà)弧交OB于C，再把試探電荷由A點(diǎn)移到C點(diǎn)電場(chǎng)力做功為W2，由C點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做功為W3，則三者關(guān)系為()A．W1＝W2＝W3<0 B．W1>W2＝W3>0C．W1＝W3>W2＝0 D．W3>W1＝W2＝0答案：C解析：因A、C兩點(diǎn)處于同一等勢(shì)面上，所以W1＝W3>W2＝0，所以C正確。4.電場(chǎng)中等勢(shì)面如圖所示，下列關(guān)于該電場(chǎng)的描述正確的是()A．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比C點(diǎn)的小B．負(fù)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能比C點(diǎn)的電勢(shì)能大C．電荷沿等勢(shì)面AB移動(dòng)過(guò)程中，電場(chǎng)力始終不做功D．正電荷由A移到C，電場(chǎng)力做負(fù)功答案：C解析：等勢(shì)面的疏密程度表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，所以A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比C點(diǎn)的大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于A點(diǎn)電勢(shì)比C點(diǎn)電勢(shì)大，所以負(fù)電荷在A點(diǎn)電勢(shì)能比C點(diǎn)電勢(shì)能小，正電荷由A移到C，電場(chǎng)力做正功，所以選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；由于A點(diǎn)和B點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，所以電荷沿等勢(shì)面AB移動(dòng)過(guò)程中，電場(chǎng)力始終不做功，選項(xiàng)C正確。5.如圖所示的電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，下列判斷正確的是()A．電勢(shì)φA>φB，場(chǎng)強(qiáng)EA>EBB．電勢(shì)φA>φB，場(chǎng)強(qiáng)EA<EBC．將電荷量為q的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少D．將電荷量為q的負(fù)電荷分別放在A、B兩點(diǎn)，電荷具有的電勢(shì)能EpA>EpB答案：BC解析：順著電場(chǎng)線電勢(shì)逐漸降低，即φA>φB，由電場(chǎng)線疏密可知，EA<EB，故A錯(cuò)，B對(duì)；由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系可知，＋q從A移到B，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，C對(duì)；負(fù)電荷從A移到B，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，EpA<EpB，故D錯(cuò)。6．(銀川一中～學(xué)年高二上學(xué)期期中)如圖所示為一勻強(qiáng)電場(chǎng)，實(shí)線為電場(chǎng)線，一個(gè)帶電粒子射入該電場(chǎng)后，留下一條虛線所示的徑跡，途徑a點(diǎn)和b點(diǎn)，則下面判斷正確的是()A．b點(diǎn)的電勢(shì)高于a點(diǎn)的電勢(shì)B．粒子在b點(diǎn)的動(dòng)能小于a點(diǎn)的動(dòng)能C．粒子在b點(diǎn)的電勢(shì)能大于a點(diǎn)的電勢(shì)能D．場(chǎng)強(qiáng)方向向左答案：BC解析：由于電荷的性質(zhì)不確定，所以電場(chǎng)線的指向不能確定，所以a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)高低也不能確定，故A、D錯(cuò)；帶電粒子從a到b點(diǎn)過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增大，粒子的動(dòng)能減小，即粒子在a點(diǎn)的動(dòng)能大于在b點(diǎn)的動(dòng)能，故B、C正確。7．(安徽屯溪一中～學(xué)年高二上學(xué)期期中)如圖所示，在粗糙水平面上固定一點(diǎn)電荷Q，在M點(diǎn)無(wú)初速度釋放一帶有恒定電荷量的小物塊，小物塊在點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)靜止，則從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中()A．小物塊所受靜電力逐漸減小B．小物塊具有的電勢(shì)能逐漸減小C．M點(diǎn)的電勢(shì)一定高于N點(diǎn)的電勢(shì)D．小物塊電勢(shì)能變化量的大小一定等于克服摩擦力做的功答案：ABD解析：小物塊在從M到N運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，一定受到向左的摩擦力，所以庫(kù)侖力一定向右。隨著由M到N運(yùn)動(dòng)，離電荷Q距離越來(lái)越大，所以物塊受到的靜電力即庫(kù)侖力一定減小，A正確；由動(dòng)能定理可得μmgx－WE＝0，即WE＝μmgx，靜電力做正功，小物塊具有的電勢(shì)能減小，其減少量等于滑動(dòng)摩擦力做功的值，B、D正確；因點(diǎn)電荷Q的電性未知，因而不能判斷M、N兩點(diǎn)電勢(shì)的高低，C錯(cuò)。二、非選擇題8．如圖所示為電場(chǎng)的電場(chǎng)線，現(xiàn)將一電荷量q＝－3.0×10－9C的負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)、從B點(diǎn)移到C點(diǎn)、從C點(diǎn)移到D點(diǎn)，電場(chǎng)力做功分別為：WAB＝3.0×10－8J、WBC＝1.5×10－8J、WCD＝9.0×10－9J。若取C點(diǎn)電勢(shì)為零，試求A、B、D答案：－15V－5V3V解析：根據(jù)電勢(shì)的概念求解：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)在數(shù)值上等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到電勢(shì)零點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力所做的功。由于本題中移動(dòng)的是負(fù)電荷，故不難理解：A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)應(yīng)等于單位負(fù)電荷由該點(diǎn)移動(dòng)電勢(shì)零點(diǎn)(C點(diǎn))時(shí)，電場(chǎng)力所做的功的負(fù)值，即φA＝－eq\f(WAC,|q|)＝－eq\f(WAB＋WBC,|q|)＝－eq\f(3.0×10－8＋1.5×10－8,3.0×10－9)V＝－15V，φB＝－eq\f(WBC,|q|)＝－eq\f(1.5×10－8,3.0×10－9)V＝－5V，φD＝－eq\f(WDC,|q|)＝－eq\f(－WCD,|q|)＝eq\f(9.0×10－9,3.0×10－9)V＝3V。能力提升一、選擇題(1～4題為單選題，5～6題為多選題)1．(浙江省～學(xué)年高二6月學(xué)業(yè)水平測(cè)試)在如圖所示的四種電場(chǎng)中，分別標(biāo)記有a、b兩點(diǎn)。其中a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，電場(chǎng)強(qiáng)度相同的是()A．甲圖中與點(diǎn)電荷等距的a、b兩點(diǎn)B．乙圖中兩等量異號(hào)電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn)C．丙圖中兩等量同號(hào)電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn)D．丁圖中勻強(qiáng)電場(chǎng)中的a、b兩點(diǎn)答案：B解析：甲圖中場(chǎng)強(qiáng)大小相同，方向不同，電勢(shì)φa＝φb。乙圖中場(chǎng)強(qiáng)大小、方向皆相同，電勢(shì)φa＝φb。丙圖中場(chǎng)強(qiáng)大小相同，方向相反，電勢(shì)φa＝φb。丁圖中場(chǎng)強(qiáng)大小，方向皆相同，電勢(shì)φa<φb。2．(合肥一中～學(xué)年高二上學(xué)期期中)在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一根不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)繩的一端系著一個(gè)帶電小球，另一端固定于O點(diǎn)，小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最高點(diǎn)為a，最低點(diǎn)為b，不計(jì)空氣阻力，則()A．小球帶負(fù)電B．電場(chǎng)力跟重力平衡C．小球在從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中，電勢(shì)能減小D．小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒答案：B解析：因?yàn)樾∏蛟谪Q直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受到重力、電場(chǎng)力和細(xì)繩的拉力，電場(chǎng)力與重力平衡，則知小球帶正電，故A錯(cuò)誤，B正確；小球在從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，小球的電勢(shì)能增大，故C錯(cuò)誤；由于電場(chǎng)力做功，所以小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能不守恒，故D錯(cuò)誤。故選B。3.(湖南師大附中～學(xué)年高二上學(xué)期期中)如圖所示，虛線a、b和c是在O點(diǎn)處的一個(gè)點(diǎn)電荷形成的靜電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，一帶正電粒子射入該電場(chǎng)中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如實(shí)線KLMN所示。不計(jì)重力，由圖可知()A．O點(diǎn)處的電荷一定是正電荷B．a(chǎn)、b、c三個(gè)等勢(shì)面的電勢(shì)關(guān)系是φa>φb>φcC．粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)的電勢(shì)能先增大后減小D．粒子在每個(gè)位置具有的電勢(shì)能與動(dòng)能的總和一定相等答案：D解析：由于帶正電的粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，很明顯它受到點(diǎn)電荷的吸引，故點(diǎn)電荷是負(fù)電荷，A不對(duì)；三個(gè)等勢(shì)面的關(guān)系為c最大，a最小，故B也不對(duì)；帶正電的粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，先受到與運(yùn)動(dòng)方向相同的力，故該力先做正功，電勢(shì)能減小，然后再遠(yuǎn)離帶負(fù)電的點(diǎn)電荷，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，故粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)的電勢(shì)能先減小后增大，C不對(duì)；由于粒子的重力忽略不計(jì)，故不考慮重力勢(shì)能，則根據(jù)能量守恒定律，粒子的動(dòng)能與電勢(shì)能的總和是不變的，D是正確的。4．(濟(jì)南市～學(xué)年高二上學(xué)期五校聯(lián)考)如圖所示，在x軸上相距為L(zhǎng)的兩點(diǎn)固定兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷＋Q、－Q，虛線是以＋Q所在點(diǎn)為圓心、eq\f(L,2)為半徑的圓，a、b、c、d是圓上的四個(gè)點(diǎn)，其中a、c兩點(diǎn)在x軸上，b、d兩點(diǎn)關(guān)于x軸對(duì)稱。下列判斷錯(cuò)誤的是()A．b、d兩點(diǎn)處的電勢(shì)相同B．四個(gè)點(diǎn)中c點(diǎn)處的電勢(shì)最低C．b、d兩點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度相同D．將一試探電荷＋q沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn)，＋q的電勢(shì)能減小答案：C解析：過(guò)c點(diǎn)的中垂線為一條等勢(shì)線，電勢(shì)為零，其余a、b、d三點(diǎn)的電勢(shì)均大于零，且根據(jù)對(duì)稱性可知b、d兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，所以選項(xiàng)A、B正確。b、d兩點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向不同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。a點(diǎn)的電勢(shì)大于零，則試探電荷＋q在a點(diǎn)處的電勢(shì)能大于零，而在c點(diǎn)的電勢(shì)能等于零，故試探電荷沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn)，電勢(shì)能減小，選項(xiàng)D正確。5.如圖所示，實(shí)線是兩個(gè)等量點(diǎn)電荷P、Q形成電場(chǎng)的等勢(shì)面，虛線是一帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)的軌跡，a、b、c是軌跡上的三個(gè)點(diǎn)，b位于P、Q連線的中點(diǎn)。則()A．兩點(diǎn)電荷P、Q電性相反B．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度C．帶電粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能D．帶電粒子在a點(diǎn)的動(dòng)能小于在b點(diǎn)的動(dòng)能答案：BD解析：題圖為等量同種電荷的等勢(shì)面，故A選項(xiàng)錯(cuò)，由圖中等勢(shì)面的疏密知B選項(xiàng)正確；由運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲情況、電場(chǎng)力的做功情況和動(dòng)能的變化情況知C錯(cuò)，D正確。6．(吉林通化市一中～學(xué)年高二上學(xué)期期中)兩個(gè)帶等量正電的點(diǎn)電荷，固定在圖中P、Q兩點(diǎn)，MN為PQ連線的中垂線，交PQ于O點(diǎn)，A為MN上的一點(diǎn)，一帶負(fù)電的試探電荷q，從A點(diǎn)由靜止釋放，只在靜電力作用下運(yùn)動(dòng)，取無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零，則()A．q由A向O的運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)B．q由A向O運(yùn)動(dòng)的過(guò)程電勢(shì)能逐漸減小C．q運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能最大D．q運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能為零答案：BC解析：q在MN上運(yùn)動(dòng)，從A到O場(chǎng)強(qiáng)大小變化，q所受電場(chǎng)力大小變化，加速度大小變化，不可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，從A到O電場(chǎng)力一直做正功，q的電勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，O點(diǎn)時(shí)場(chǎng)強(qiáng)為零，此后電場(chǎng)反向，q受電場(chǎng)力反向，此后電場(chǎng)力做負(fù)功，到O點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大，由上可知A錯(cuò)誤，B、C正確；取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電勢(shì)一定大于零，即O點(diǎn)電勢(shì)φ0>0，q在O點(diǎn)電勢(shì)能EP＝qφ0≠0，D錯(cuò)誤。二、非選擇題7.一勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)方向是水平的(如圖所示)。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，在靜電力與重力的作用下，恰能沿與場(chǎng)強(qiáng)的反方向成θ角的直線運(yùn)動(dòng)。求小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)其電勢(shì)能與在O點(diǎn)的電勢(shì)能之差。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)，則它受到的靜電力qE和重力mg的合