【學(xué)與練】高中物理粵教2019版必修3：第1章4課時(shí)分層作業(yè)4電勢(shì)能與電勢(shì)習(xí)題

課時(shí)分層作業(yè)(四)電勢(shì)能與電勢(shì)題組一靜電力做功的特點(diǎn)1．如圖所示，電場(chǎng)中a、b、c三點(diǎn)，ab＝bc，則把點(diǎn)電荷＋q從a點(diǎn)經(jīng)b點(diǎn)移到c點(diǎn)的過程中，靜電力做功的大小關(guān)系有()A．Wab＞W(wǎng)bc B．Wab＝WbcC．Wab＜Wbc D．無法比較2．(多選)如圖所示，以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心，半徑為r的圓與坐標(biāo)軸交于a、b、c、d。在O點(diǎn)固定一個(gè)正點(diǎn)電荷Q，另外還有一方向與x軸正方向相同、場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)?，F(xiàn)把一電荷量為＋q的點(diǎn)電荷N在圓上移動(dòng)，則()A．從a移到c，電場(chǎng)力對(duì)點(diǎn)電荷N做功為2qErB．從a移到c，電場(chǎng)力對(duì)點(diǎn)電荷N不做功C．從d移到b，電場(chǎng)力對(duì)點(diǎn)電荷N做功為2qErD．從d移到b，電場(chǎng)力對(duì)點(diǎn)電荷N不做功題組二電勢(shì)能的理解與計(jì)算3．(多選)如圖所示，a、b為某電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，那么下列結(jié)論正確的是()A．把正電荷從a移到b，靜電力做正功，電荷的電勢(shì)能減小B．把負(fù)電荷從a移到b，靜電力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增加C．把負(fù)電荷從a移到b，靜電力做正功，電荷的電勢(shì)能增加D．不論正電荷還是負(fù)電荷，從a到b電勢(shì)能都逐漸降低4．(多選)如圖所示，帶正電的點(diǎn)電荷固定于Q點(diǎn)，電子在庫(kù)侖力作用下，沿以Q為一焦點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)。M、P、N為橢圓上的三點(diǎn)，P點(diǎn)是軌道上離Q最近的點(diǎn)。電子在從M點(diǎn)到達(dá)N點(diǎn)的過程中()A．速率先增大后減小B．速率先減小后增大C．電勢(shì)能先減小后增大D．電勢(shì)能先增大后減小5．(多選)如圖所示，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中，實(shí)線MN是一條方向未標(biāo)出的電場(chǎng)線，虛線AB是一個(gè)電子只在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)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(shì)能分別為EpA、EpB。下列說法正確的是()A．電子一定從A向B運(yùn)動(dòng)B．若aA>aB，則Q靠近M端且為正電荷C．無論Q為正電荷還是負(fù)電荷一定有EpA<EpBD．B點(diǎn)電勢(shì)可能高于A點(diǎn)電勢(shì)題組三電勢(shì)的理解及電勢(shì)高低的判斷6．(多選)關(guān)于電勢(shì)，下列說法正確的是()A．電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)，其大小等于單位正電荷從該點(diǎn)移動(dòng)到電勢(shì)零點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力所做的功B．電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)與電勢(shì)零點(diǎn)的選取有關(guān)C．由于電勢(shì)是相對(duì)的，所以無法比較電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)高低D．電勢(shì)是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量7．(2022·湖南卷)如圖所示，四根完全相同的均勻帶正電絕緣長(zhǎng)棒對(duì)稱放置在長(zhǎng)方體的四條長(zhǎng)邊a、b、c、d上。移去a處的絕緣棒，假定另外三根絕緣棒電荷分布不變。關(guān)于長(zhǎng)方體幾何中心O點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度方向和電勢(shì)的變化，下列說法正確的是()A．電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直指向a，電勢(shì)減小B．電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直指向c，電勢(shì)減小C．電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直指向a，電勢(shì)增大D．電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直指向c，電勢(shì)增大題組四等勢(shì)面的理解與計(jì)算8．下列給出的四個(gè)圖中，a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等、電場(chǎng)強(qiáng)度相同的是()ABCD9．如圖所示，a、b是點(diǎn)電荷＋Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中的兩點(diǎn)，它們到點(diǎn)電荷＋Q的距離大小分別為r1、r2，且r1<r2。若a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為10V，將q＝2e的一正離子由b點(diǎn)移到a點(diǎn)的過程中，已知e＝1.6×10-19C，下列說法正確的是()A．φa<φb，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少3.2×10-18JB．φa<φb，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加3.2×10-18JC．φa>φb，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少3.2×10-18JD．φa>φb，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加3.2×10-18J10．兩個(gè)不規(guī)則帶電導(dǎo)體間的電場(chǎng)線分布如圖所示，已知導(dǎo)體附近的電場(chǎng)線均與導(dǎo)體表面垂直，a、b、c、d為電場(chǎng)中的幾個(gè)點(diǎn)，并且a、d為緊靠導(dǎo)體表面的兩點(diǎn)，選無窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn)，則()A．場(chǎng)強(qiáng)大小關(guān)系有Ec>EbB．電勢(shì)大小關(guān)系有φb>φaC．將一正電荷放在d點(diǎn)時(shí)其電勢(shì)能為正值D．將一負(fù)電荷由a點(diǎn)移到d點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力做正功11．如圖所示，在真空中的O點(diǎn)固定一個(gè)點(diǎn)電荷Q＝＋1.0×10-9C，直線MN通過O點(diǎn)，OM的距離r＝0.30m，M點(diǎn)放一個(gè)試探電荷q＝－1.0×10-10C，(k＝9.0×109N·m2/C2)求：(1)q在M點(diǎn)受到的靜電力大小和方向；(2)M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向；(3)只移走q后M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小；(4)帶負(fù)電的q在點(diǎn)電荷＋Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中，M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)能哪點(diǎn)大，電勢(shì)哪點(diǎn)高？課時(shí)分層作業(yè)(四)12345678910CBCABACBCABDADDA1．C[由電場(chǎng)線的疏密可以判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系，三點(diǎn)中，a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最小，c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大。位移相同時(shí)，點(diǎn)電荷在bc段受到的平均靜電力較大，所以Wab＜Wbc，故C正確。]2．BC[從a移到c，點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)對(duì)點(diǎn)電荷N不做功，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)力對(duì)點(diǎn)電荷N也不做功，故A錯(cuò)誤，B正確；從d移到b，點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)對(duì)點(diǎn)電荷N不做功，勻強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)點(diǎn)電荷N做功為W＝qE·2r＝2qEr，所以電場(chǎng)力做功為2qEr，故C正確，D錯(cuò)誤。]3．AB[若正電荷從a移到b，由于靜電力方向和位移方向同向，靜電力做正功，電荷的電勢(shì)能減小，故A正確；若把負(fù)電荷從a移到b，靜電力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增加，故B正確，C、D錯(cuò)誤。]4．AC[根據(jù)正點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)線分布情況可知，電子由M到N的運(yùn)動(dòng)軌跡為先向Q靠近，此過程中，靜電力做正功，電勢(shì)能減小，速率增大；后遠(yuǎn)離Q，此過程中，靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，速率減小，故A、C正確。]5．BC[電子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)，虛線AB是電子只在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，靜電力沿電場(chǎng)線指向曲線的凹側(cè)，電場(chǎng)的方向與靜電力的方向相反，如圖所示。由所給條件無法判斷電子的運(yùn)動(dòng)方向，故A錯(cuò)誤；若aA>aB，說明電子在A點(diǎn)受到的靜電力較大，A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度較大，根據(jù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布可知，靠近M端為場(chǎng)源電荷的位置，應(yīng)為正電荷，故B正確；無論Q為正電荷還是負(fù)電荷，一定有電勢(shì)φA>φB，電子電勢(shì)能Ep＝－eφ，電勢(shì)能是標(biāo)量，所以一定有EpA<EpB，故C正確，D錯(cuò)誤。]6．ABD[由電勢(shì)的定義可知A正確；電勢(shì)是相對(duì)的，電勢(shì)的大小與電勢(shì)零點(diǎn)的選取有關(guān)，B正確；雖然電勢(shì)是相對(duì)的，但電勢(shì)的高低是絕對(duì)的，C錯(cuò)誤；電勢(shì)與電勢(shì)能相聯(lián)系，它是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量，D正確。]7．A[由對(duì)稱性與電場(chǎng)疊加原理可知，a、b、c、d處四根完全相同、均勻帶正電絕緣長(zhǎng)棒在O點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，類比正點(diǎn)電荷電場(chǎng)可知，一根帶正電絕緣長(zhǎng)棒在空間某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向沿該棒所在直線的垂線指向該點(diǎn)，故撤去a處的絕緣棒后，O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向由O點(diǎn)垂直指向a，故B、D錯(cuò)誤；設(shè)每根帶正電絕緣長(zhǎng)棒在O點(diǎn)產(chǎn)生的電勢(shì)為φ0，且大于零，則根據(jù)電勢(shì)的疊加原理知，四根完全相同、均勻帶正電絕緣長(zhǎng)棒在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)的電勢(shì)為4φ0，若撤去a處的絕緣棒，其他三棒在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)的電勢(shì)為3φ0，故撤去a處的絕緣棒后，O點(diǎn)的電勢(shì)減小，故A正確，C錯(cuò)誤。]8．D[選項(xiàng)A中，a、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相同，但a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)不相等，A錯(cuò)誤；選項(xiàng)B中，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，但a、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向不同，B錯(cuò)誤；選項(xiàng)C中，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，但a、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相反，C錯(cuò)誤；選項(xiàng)D中，a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等、電場(chǎng)強(qiáng)度也相同，D正確。]9．D[在點(diǎn)電荷＋Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中，它的等勢(shì)面是以＋Q為球心的一簇簇球面，順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，已知a、b兩點(diǎn)到點(diǎn)電荷＋Q的距離r1<r2，可以判定a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)，即φa>φb。將q＝2e的正離子由b點(diǎn)移到a點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力做功W＝q(φb-φa)＝2×1.6×10-19×-10J＝－3.2×10-18J。電場(chǎng)力做負(fù)功，故電勢(shì)能增加3.2×10-1810．A[電場(chǎng)線越密的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，由題圖可知，c點(diǎn)的電場(chǎng)線密，所以有Ec>Eb，故A正確；沿著電場(chǎng)線，電勢(shì)逐漸降低，故b點(diǎn)電勢(shì)低于a點(diǎn)的電勢(shì)，故B錯(cuò)誤；電勢(shì)能的正負(fù)與零電勢(shì)能點(diǎn)的選取有關(guān)，該題以無窮遠(yuǎn)為電勢(shì)零點(diǎn)，則d點(diǎn)電勢(shì)為負(fù)，所以正電荷放在d點(diǎn)時(shí)其電勢(shì)能為負(fù)值，故C錯(cuò)誤；由題圖可知，a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì)，而b點(diǎn)的電勢(shì)又高于d點(diǎn)的電勢(shì)，所以a點(diǎn)的電勢(shì)高于d點(diǎn)的電勢(shì)。負(fù)電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能小，在電勢(shì)低處電勢(shì)能大，故負(fù)電荷從a點(diǎn)移到d點(diǎn)的過程中，電勢(shì)能增大，則電場(chǎng)力做負(fù)功，故D錯(cuò)誤。]11．解析：(1)根據(jù)庫(kù)侖定律有FM＝kQq代入數(shù)據(jù)解得FM＝1.0×10-8N靜電力的方向沿MO指向O。(2)M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度EM＝FMq＝因試探電荷帶負(fù)電，故M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向與靜電力方向相反，即沿OM連線背離O。(3)根據(jù)電場(chǎng)的性質(zhì)可知，電場(chǎng)中某點(diǎn)