2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十章靜電場中的能量第1節(jié)電勢能與電勢練習(xí)含解析新人教版必修3

PAGE6-第1節(jié)電勢能與電勢eq\f(合格考訓(xùn)練,25分鐘·滿分60分)一、選擇題(本題共7小題，每題7分，共49分)1．如圖所示，在勻強電場中有A、B兩點，將一電荷量為q的正電荷從A點移到B點，第一次沿直線AB移動該電荷，電場力做功為W1；其次次沿路徑ACB移動該電荷，電場力做功W2；第三次沿曲線ADB移動該電荷，電場力做功為W3，則(C)A．W1＞W(wǎng)2＞W(wǎng)3 B．W1＜W2＜W3C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2＞W(wǎng)3解析：電場力做功與路徑無關(guān)，只與起點和終點的位置有關(guān)，故沿三種路徑移動該電荷，電場力做功相等，選項C正確。2．某靜電場的電場線分布如圖，圖中P、Q兩點的電場強度的大小分別為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點電場線密，電場強度大，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．(2024·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動電勢能越來越小，而負(fù)電荷沿電場線的方向運動電勢能越來越大，故A錯誤；依據(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干脆關(guān)系，故D錯誤。4．(2024·山東省濰坊市高三模擬)如圖所示，a、b兩點位于以負(fù)點電荷－Q(Q>0)為球心的球面上，c點在球面外，則(D)A．a(chǎn)點場強的大小比b點大B．b點場強的大小比c點小C．a(chǎn)點電勢比b點高D．b點電勢比c點低解析：A錯：由點電荷的場強公式E＝keq\f(Q,r2)知，a、b兩點與－Q距離相等，場強大小相等；B錯：由E＝keq\f(Q,r2)知，離－Q越近，場強越大，故b點場強大小比c點大；C錯：離－Q距離相等的兩點的電勢相等；D對：沿電場線的方向是電勢著陸最快的方向，得出離－Q越近，電勢越低，故b點電勢比c點電勢低。5．(2024·新疆石河子其次中學(xué)高二上學(xué)期期末)如圖所示，實線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶電粒子的運動軌跡。粒子先經(jīng)過M點，再經(jīng)過N點。可以判定(B)A．粒子在M點受到的電場力大于在N點受到的電場力B．M點的電勢高于N點的電勢C．粒子帶負(fù)電D．粒子在N點的電勢能大于在M點的電勢能解析：場線的疏密反映電場的強弱，M點的場強小于N點的場強，所以粒子在M點受到的電場力小于在N點受到的電場力，故A錯誤；沿電場方向電勢降低，從圖中可知：M點電勢比N點高，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樣，說明粒子帶正電。故C錯誤；粒子從M運動到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)(2024·江蘇省常州市“教學(xué)探討合作聯(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，其電勢分別為φa、φb、φc。同一負(fù)電荷在a、b、c三點的電勢能分別為Epa、Epb、Epc。下列推斷正確的是(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A正確，B錯誤；因負(fù)電荷在高電勢點的電勢能較小，可知電勢能關(guān)系為Epa＜Epb＜Epc，選項C錯誤，D正確。7．(多選)(2024·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)過機械過濾裝置再進入靜電除塵區(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兩點是軌跡與電場線的交點，不考慮塵埃在遷移過程中的相互作用和電荷量改變，則以下說法正確的是(AB)A．A點電勢高于B點電勢B．塵埃在A點的加速度大于在B點的加速度C．塵埃在遷移過程中做勻變速運動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點的電勢低于A點電勢，故A正確；由圖可知，A點電場線比B點密集，因此A點的場強大于B點場強，故A點的電場力大于B點的電場力，則A點的加速度大于B點的加速度，故B正確；放電極與集塵極間建立非勻強電場，塵埃所受的電場力是改變的，故粒子不行能做勻變速運動，故C錯誤；由圖可知，起先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，依據(jù)電勢的改變可知，電勢能減小，故D錯誤。故選AB。二、非選擇題8．(11分)如圖所示，在場強E＝104N/C的水平勻強電場中，有一根長l＝15cm的細(xì)線，一端固定在O點，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，小球從靜止起先釋放，g取10m/s2(1)小球到達最低點B的過程中重力勢能、電勢能分別改變了多少？(2)若取A點電勢為零，小球在B點的電勢能、電勢分別為多大？(3)小球到B點時速度為多大？繩子張力為多大？答案：(1)重力勢能削減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，重力勢能削減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點由牛頓其次定律知F－mg＝meq\f(v\o\al(2,B),l)代入數(shù)據(jù)得F＝5×10－2Neq\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．如圖所示，Q是真空中固定的點電荷，a、b、c是以Q所在位置為圓心、半徑分別為r和2r的球面上的三點。將電荷量為q1、q2的檢驗正電荷分別從a、c兩點移至無窮遠處，已知兩電荷的電勢能均增大且增量相同。不計q1、q2的相互作用，下列推斷正確的是(A)A．Q帶負(fù)電B．b、c兩點電場強度相同C．a(chǎn)、b兩點的電場強度的大小之比為1∶4D．q1＞q2解析：將電荷量為q1、q2的檢驗正電荷分別從a、c兩點移至無窮遠處，已知兩電荷的電勢能均增大；電場力做功等于電勢能的減小量，故電場力做負(fù)功，故場源電荷帶負(fù)電，故A正確；依據(jù)公式E＝eq\f(kQ,r2)，b、c兩點電場強度相等，但方向不同，故B錯誤；依據(jù)公式E＝eq\f(kQ,r2)，a、b兩點與場源間距之比為1∶2，故電場強度的大小之比為4∶1，故C錯誤；無窮遠處的電勢能為零，電勢能的改變量相同，故電場力做功相同；無限遠處電勢為零，電荷電勢能為零，故q1在a點與q2在c點所具有的電勢能相等由Ep＝qφ而|φa|＞|φc|q1＜q2，故D錯誤，故選A。2．如圖所示，在粗糙絕緣水平面上固定兩個等量同種電荷P、Q，在PQ連線上的M點由靜止釋放一帶電滑塊，則滑塊會由靜止起先始終向右運動到PQ連線上的另一點N而停下，則滑塊由M到N的過程中，以下說法正確的是(D)A．滑塊受到的電場力肯定是先減小后增大B．滑塊的電勢能始終減小C．滑塊的動能與電勢能之和可能保持不變D．PM間距肯定小于QN間距解析：滑塊受到的電場力是兩個電荷對它作用力的合力，在PQ的中點，兩個電荷對滑塊作用力的合力為0，從M向右電場力先減小，過PQ的中點，電場力又增大，但不知道N點是否在中點右側(cè)，故不能確定詳細(xì)改變，故A錯誤；若N點在中點右側(cè)，則在PQ中點的左側(cè)所受電場力向右，在PQ中點的右側(cè)，所受電場力向左，可見電場力先做正功后做負(fù)功，電勢能可能先減小后增大，故B錯誤；因水平面不光滑，知內(nèi)能增加，則動能與電勢能之和減小，故C錯誤；因水平面不光滑，PM間距不等于QN間距，在水平方向上除了受電場力以外，還受摩擦力，則運動到速度為0的位置在M對稱點的左側(cè)，所以PM<QN，故D正確。3．(多選)(2024·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的勻稱帶電球體，以球心為坐標(biāo)原點，沿半徑方向建立x軸，理論分析表明，x軸上各點的場強隨x改變的關(guān)系如圖乙所示，則(AD)A．c點處的場強和a點處的場強大小相等、方向相同B．球內(nèi)部的電場為勻強電場C．a(chǎn)、c兩點處的電勢相等D．假設(shè)將一個帶正電的摸索電荷沿x軸移動，則從a點處移動到c點處的過程中，電場力始終做正功解析：由題圖乙可知，a、c處場強大小相等、方向相同，故A正確；由題圖乙可知，球內(nèi)部的電場是非勻強電場，故B錯誤；因為電場線方向是從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，將一帶正電的摸索電荷從a點處移動到c點處的過程中，電場力始終做正功，故D正確。二、非選擇題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上運動，O端有一與軌道垂直的固定墻。軌道處于勻強電場中，場強大小為E，方向沿Ox軸正方向，小物體以速度v0從x0點沿Ox軌道運動，運動時受到大小不變