2024-2025學(xué)年高中物理第1章靜電場(chǎng)1.4電勢(shì)能和電勢(shì)練習(xí)含解析新人教版選修3-1

PAGEPAGE84電勢(shì)能和電勢(shì)課時(shí)過(guò)關(guān)·實(shí)力提升基礎(chǔ)鞏固1在靜電場(chǎng)中,將一正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做了負(fù)功,則()A.B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度肯定比A點(diǎn)大B.電場(chǎng)線方向肯定從B指向AC.B點(diǎn)的電勢(shì)肯定比A點(diǎn)高D.該電荷的動(dòng)能肯定減小解析:從A到B,靜電力對(duì)正電荷做負(fù)功,該電荷電勢(shì)能增加,qφA<qφB,即φA<φB,故選項(xiàng)C正確;電場(chǎng)線不肯定是直線,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;該電荷除了受靜電力,是否還受其他力不清晰,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;條件不足,無(wú)法推斷A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。答案:C2關(guān)于靜電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)的正、負(fù),以下說(shuō)法正確的是()A.電勢(shì)的正、負(fù)取決于把電荷從零電勢(shì)點(diǎn)移動(dòng)到該點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力所做功的正、負(fù)B.電勢(shì)的正、負(fù)取決于場(chǎng)源電荷的正、負(fù),若該點(diǎn)處在正電荷四周的靜電場(chǎng)中,其電勢(shì)肯定為正,與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)C.電勢(shì)的正、負(fù)取決于零電勢(shì)點(diǎn)的選取,負(fù)電荷形成的電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)也可能為正D.電勢(shì)的正、負(fù)取決于該點(diǎn)所放電荷的正負(fù)解析:對(duì)于某一確定的靜電場(chǎng)而言,其中各點(diǎn)電勢(shì)的凹凸分布是確定的,與該點(diǎn)放不放電荷、所放電荷的電性及電荷量均無(wú)關(guān),故選項(xiàng)A、D不正確;但由于電勢(shì)具有相對(duì)性,電場(chǎng)中某一點(diǎn)電勢(shì)的正、負(fù)與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān),故選項(xiàng)B不正確,選項(xiàng)C正確。答案:C3關(guān)于靜電場(chǎng)的等勢(shì)面,下列說(shuō)法正確的是()A.兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面可能相交B.電場(chǎng)線與等勢(shì)面到處相互垂直C.同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度肯定相等D.將一負(fù)的摸索電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面,電場(chǎng)力做正功解析:電場(chǎng)中電勢(shì)相同的點(diǎn)組成的面叫等勢(shì)面,電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直,且電勢(shì)相同的點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度不肯定相同;電場(chǎng)強(qiáng)度相同的點(diǎn)電勢(shì)也不肯定相同;電場(chǎng)中某處電勢(shì)只能是一個(gè)值,假如兩等勢(shì)面相交,就有兩個(gè)值,故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,B正確。負(fù)電荷從電勢(shì)高處移向電勢(shì)低處電場(chǎng)力做負(fù)功,所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:B4如圖所示,Q是帶負(fù)電的點(diǎn)電荷,P1和P2是其電場(chǎng)中的兩點(diǎn),一個(gè)電子在P1和P2兩點(diǎn)所受的電場(chǎng)力分別為F1和F2,所具有的電勢(shì)能分別為Ep1和Ep2,則()A.F1>F2,Ep1<Ep2 B.F1>F2,Ep1>Ep2C.F1<F2,Ep1<Ep2 D.F1<F2,Ep1>Ep2解析:場(chǎng)源電荷是帶負(fù)電的點(diǎn)電荷,故P1點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大,F1>F2。電子受到靜電斥力作用,從P1到P2的過(guò)程中電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能削減,故Ep1>Ep2。答案:B5(多選)一帶電體的電場(chǎng)線如圖所示,已知a、b、c為電場(chǎng)線上的點(diǎn),其中a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為φa>φb,分別用Ea、Eb表示a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,則下列說(shuō)法正確的是()A.a、c兩點(diǎn)所在電場(chǎng)線的電場(chǎng)方向由a指向cB.a、c兩點(diǎn)所在電場(chǎng)線的電場(chǎng)方向由c指向aC.Ea<EbD.a、c兩點(diǎn)處在同一等勢(shì)面上解析:依據(jù)等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直的特點(diǎn)可大體作出通過(guò)三點(diǎn)的等勢(shì)面,由于φa>φb,故a、c兩點(diǎn)所在的電場(chǎng)線方向由a指向c,A對(duì),B錯(cuò);依據(jù)電場(chǎng)線的疏密可確定Ea<Ec<Eb,C對(duì);φa>φc,D錯(cuò)。答案:AC6如圖所示,AC、BD為圓的兩條相互垂直的直徑,圓心為O,半徑為R。電荷量均為Q的正、負(fù)點(diǎn)電荷放在圓周上,它們的位置關(guān)于AC對(duì)稱,+Q與O點(diǎn)的連線和OC間夾角為60°。下列說(shuō)法正確的是()A.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小B.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小C.A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系是φA<φCD.電荷量為q的正電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能大于在C點(diǎn)的電勢(shì)能解析:依據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式和電場(chǎng)疊加原理,O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小O指向D,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;A、C兩點(diǎn)處于同一等勢(shì)面上,電勢(shì)相等,電荷量為q的正電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能等于在C點(diǎn)的電勢(shì)能,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。答案:B7(多選)如圖甲所示,在一條電場(chǎng)線上有A、B兩點(diǎn),若從A點(diǎn)由靜止釋放一電子,假設(shè)電子僅受電場(chǎng)力作用,電子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的速度—時(shí)間圖像如圖乙所示,則()A.電子在A、B兩點(diǎn)受的電場(chǎng)力FA<FBB.A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度EA>EBC.A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)φA<φBD.電子在A、B兩點(diǎn)具有的電勢(shì)能EpA<EpB解析:依據(jù)題意,電子由靜止釋放后從A運(yùn)動(dòng)到B,則電子受到的電場(chǎng)力方向從A→B,而電子帶負(fù)電,電場(chǎng)線方向從B→A,則B點(diǎn)的電勢(shì)大于A點(diǎn)的電勢(shì),即φA<φB,故C正確;從v-t圖像看出,電子從A運(yùn)動(dòng)到B過(guò)程中速度增大,加速度變小,電場(chǎng)力減小,即FA>FB,電場(chǎng)強(qiáng)度變小,則B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,即EA>EB,故A錯(cuò)誤,B正確;因電場(chǎng)力做正功,則電勢(shì)能減小,故D錯(cuò)誤。答案:BC8一金屬容器置于絕緣板上,帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛于容器中,容器內(nèi)的電場(chǎng)線分布如圖所示,容器內(nèi)表面為等勢(shì)面,A、B為容器內(nèi)表面上的兩點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是()A.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比B點(diǎn)的大B.小球表面的電勢(shì)比容器內(nèi)表面的低C.B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向與該處內(nèi)表面垂直D.將檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)沿不同路徑移到B點(diǎn),電場(chǎng)力所做的功不同解析:由題圖知,B點(diǎn)處的電場(chǎng)線比A點(diǎn)處的密,則A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比B點(diǎn)的小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;電場(chǎng)強(qiáng)度的方向總與等勢(shì)面垂直,選項(xiàng)C正確;檢驗(yàn)電荷由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),電場(chǎng)力做功肯定,與路徑無(wú)關(guān),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:C9如圖所示,電荷量為-e、質(zhì)量為m的電子從A點(diǎn)沿與電場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng),初速度為v0,當(dāng)它通過(guò)電場(chǎng)中B點(diǎn)時(shí),速度與電場(chǎng)強(qiáng)度方向成150°角,不計(jì)電子的重力,以A點(diǎn)的電勢(shì)為零,求B點(diǎn)的電勢(shì)。解析:電子進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)后在靜電力作用下做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),依據(jù)運(yùn)動(dòng)的分解可知,電子在垂直于電場(chǎng)線方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。將B點(diǎn)的速度分解(如圖)v電子從A運(yùn)動(dòng)到B由動(dòng)能定理得W,電勢(shì)能削減,所以B點(diǎn)的電勢(shì)能為EpB=答案:實(shí)力提升1三個(gè)點(diǎn)電荷電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示,圖中a、b兩點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb,電勢(shì)分別為φa、φb,則()A.Ea>Eb,φa>φbB.Ea<Eb,φa<φbC.Ea>Eb,φa<φbD.Ea<Eb,φa>φb解析:由題圖可以看出a處電場(chǎng)線更密,所以Ea>Eb,依據(jù)對(duì)稱性,a處的電勢(shì)應(yīng)與右側(cè)負(fù)電荷旁邊對(duì)稱點(diǎn)的電勢(shì)相等,再依據(jù)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低可以判定φb>φa,故C項(xiàng)正確。答案:C2(多選)如圖所示,實(shí)線是某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線,虛線是該電場(chǎng)中的兩條等勢(shì)線,由圖可以得出的正確結(jié)論是()A.M點(diǎn)的電勢(shì)肯定高于N點(diǎn)的電勢(shì)B.M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度肯定大于N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度C.由M點(diǎn)向N點(diǎn)移動(dòng)電荷時(shí),電勢(shì)能的變更量與零電勢(shì)的選取無(wú)關(guān)D.某電荷在M點(diǎn)或N點(diǎn)具有的電勢(shì)能與電勢(shì)零點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)解析:沿著電場(chǎng)線電勢(shì)漸漸降低,所以A正確;依據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直,可以作出如圖所示電場(chǎng)線,可得EM>EN,則B正確;M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)能之差與電勢(shì)零點(diǎn)的選取無(wú)關(guān),C正確;而Ep=qφ,所以電勢(shì)能的大小與電勢(shì)零點(diǎn)的選取有關(guān),D錯(cuò)誤。答案:ABC3(多選)在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一質(zhì)量為m、帶的電荷為q的物體以某一初速度沿電場(chǎng)反方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng),其加速度大小A.物體克服靜電力做功qEsB.物體的電勢(shì)能削減了0.8qEsC.物體的電勢(shì)能增加了qEsD.物體的動(dòng)能削減了0.8qEs解析:電荷的電勢(shì)能的變更取決于靜電力做的功,本題靜電力做負(fù)功為qEs,可以推斷A、C項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;動(dòng)能的變更取決于合外力所做的功,物體受到的合外力為0.8qE,可得選項(xiàng)D正確。答案:ACD4如圖所示,直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的兩組平行線,M、N、P、Q是它們的交點(diǎn),四點(diǎn)處的電勢(shì)分別為φM、φN、φP、φQ,一電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力所做的負(fù)功相等,則()A.直線a位于某一等勢(shì)面內(nèi),φM>φQB.直線c位于某一等勢(shì)面內(nèi),φM>φNC.若電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn),則電場(chǎng)力做正功D.若電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn),則電場(chǎng)力做負(fù)功解析:依據(jù)題意知φN=φP,且φM>φN,故直線c、d分別位于兩不同的等勢(shì)面上,電場(chǎng)方向由M→N,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;由上述分析知φM=φQ,電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn),電場(chǎng)力不做功,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:B5(多選)如圖所示,在x軸上相距為l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.將一摸索電荷+q沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn),它的電勢(shì)能減小解析:依據(jù)等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)線及等勢(shì)線的分布可知b、d兩點(diǎn)電勢(shì)相同,電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向不同,選項(xiàng)A對(duì),C錯(cuò)。c點(diǎn)電勢(shì)為0,由a經(jīng)b到c,電勢(shì)越來(lái)越低,正電荷由a經(jīng)b到c電勢(shì)能越來(lái)越小,選項(xiàng)B、D正確。答案:ABD6兩個(gè)固定的等量異種點(diǎn)電荷所產(chǎn)生電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖中虛線所示,一帶負(fù)電的粒子以某一速度從圖中A點(diǎn)沿圖示方向進(jìn)入電場(chǎng)在紙面內(nèi)飛行,最終離開電場(chǎng)。粒子只受靜電力作用,則粒子在電場(chǎng)中()A.做直線運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能先變小后變大B.做直線運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能先變大后變小C.做曲線運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能先變小后變大D.做曲線運(yùn)動(dòng),電勢(shì)能先變大后變小解析:依據(jù)圖示可畫出電場(chǎng)線,推斷出粒子將受向上的電場(chǎng)力而做曲線運(yùn)動(dòng),靜電力對(duì)其先做正功后做負(fù)功,所以其電勢(shì)能先減小后變大,則本題只有選項(xiàng)C正確。答案:C7★空間中P、Q兩點(diǎn)處各固定一個(gè)點(diǎn)電荷,其中P點(diǎn)處為正電荷,P、Q兩點(diǎn)旁邊電場(chǎng)的等勢(shì)面分布如圖所示,a、b、c、d為電場(chǎng)中的4個(gè)點(diǎn),則()A.P、Q兩點(diǎn)處的電荷等量同種B.a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同C.c點(diǎn)的電勢(shì)低于d點(diǎn)的電勢(shì)D.負(fù)電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn),電勢(shì)能削減解析:在圖中畫出垂直于等勢(shì)面的部分電場(chǎng)線如圖,可以看出Q帶負(fù)電荷,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向不同,電場(chǎng)強(qiáng)度不同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;沿電場(chǎng)線方向,電勢(shì)漸漸降低,故φc>φd,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由圖可知因φc>φa,故負(fù)電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)過(guò)程中,電場(chǎng)力做正功,