高中物理人教版1第一章靜電場第4節(jié)電勢能和電勢（全國一等獎）

第4節(jié)電勢能和電勢課時訓(xùn)練夯實基礎(chǔ)1.在靜電場中下列說法正確的是()A．電場強度處處為零的區(qū)域內(nèi)，電勢也一定處處為零B．電場強度處處相同的區(qū)域內(nèi)，電勢也一定處處相同C．電場強度的方向總是跟等勢面垂直D．沿著電場強度的方向，電勢總是不斷降低的2．如圖所示，在點電荷的電場中的一條電場線上依次有A、B、C三點，先把＋q的試探電荷依次放在三點上，然后把－q的試探電荷依次放在三點上，關(guān)于電荷的電勢能的說法正確的是()A．放上＋q時，EpA>EpB>EpCB．放上＋q時，EpA<EpB<EpCC．放上－q時，EpA>EpB>EpCD．無論放＋q，還是－q，EpA<EpB<EpC3．如圖所示，實線是一個電場中的電場線，虛線是一個負(fù)試探電荷在這個電場中的軌跡，若電荷是從a處運動到b處，以下判斷正確的是()A．電荷從a到b加速度減小B．b處電勢能大C．b處電勢高D．電荷在b處速度小4．如圖所示，虛線表示電場的一族等勢面且相鄰等勢面電勢差相等，一個帶正電的粒子以一定的初速度進(jìn)入電場后，只在電場力作用下沿實線軌跡運動，粒子先后通過M點和N點．在這一過程中，電場力做負(fù)功，由此可判斷出()A．N點的電勢高于M點的電勢B．粒子在N點的電勢能比在M點的電勢能大C．粒子在M點的速率小于在N點的速率D．粒子在M點受到的電場力比在N點受到的電場力大5．如圖所示，虛線為某電場的等勢面，今有兩個帶電粒子(重力不計)，以不同的速率，沿不同的方向，從A點飛入電場后，沿不同的軌跡1和2運動，由軌跡可以斷定()A．兩個粒子帶電量一定不同B．兩個粒子的電性一定不同C．粒子1的動能和粒子2的電勢能都是先減少后增大D．經(jīng)過B、C兩點，兩粒子的速度可能不等6．如圖所示，在場強為E的勻強電場中有相距為L的A、B兩點，連線AB與電場線的夾角為θ，將一電荷量為q的正電荷從A點移到B點，若沿直線AB移動該電荷，電場力做的功W1＝________；若沿路徑ACB移動該電荷，電場力做的功W2＝________；若沿曲線ADB移動該電荷，電場力做功W3＝______.由此可知電荷在電場中移動時，電場力做功的特點是________．7．在場強為4×105V/m的勻強電場中，一質(zhì)子從A點移動到B點，如圖所示．已知AB間距離為20cm，AB連線與電場線成30°夾角，求電場力做的功以及質(zhì)子電勢能的變化．8．某實驗小組在研究檢驗電荷所受電場力跟所帶電荷量的關(guān)系時，利用測得的數(shù)據(jù)畫出A、B兩點的F－q圖象如圖乙所示，O、A、B為x軸上的三點，位置關(guān)系如圖甲所示，電場力的正方向與x軸正方向一致，但實驗時忘記了驗證場源電荷的電性，也忘記了記下場源電荷在x軸上的具體位置．請分析能否判斷場源電荷的電性、大致位置及A、B兩點電勢高低．能力提升1.如圖所示，一帶正電的粒子進(jìn)入一點電荷＋Q的電場中，初速度為v0，軌跡如圖所示，則()A．N點電勢高于M點電勢B．N點電勢低于M點電勢C．該粒子在M點動能比在N點動能大D．該粒子在M點電勢能比在N點電勢能大2．如圖所示某區(qū)域電場線關(guān)于O1、O2對稱，正方形ABCD也關(guān)于O1O2對稱．關(guān)于A、B、C、D四點場強的大小和電勢的高低關(guān)系中，正確的是()A．EA＝EB＝EC＝EDB．EA＝EB>EC＝EDC．φA＝φD>φB＝φCD．φA>φD>φC>φB3．在真空中A、B兩點分別放有等量異號點電荷＋q和－q，在電場中通過A、B兩點的豎直平面內(nèi)，于對稱位置取一個矩形路徑abcd，如圖所示，現(xiàn)將一個電子沿abcd移動一周，則正確的結(jié)論是()A．由a→b，電勢降低，電子的電勢能減小B．由b→c，電場力對電子先做正功，后做負(fù)功總功為零C．由c→d，電子電勢能增大D．由d→a，電子電勢能先減小，后增大，電勢能總增量為零4．如下圖所示，甲是某電場中的一條電場線，A、B是這條電場線上的兩點，若將一負(fù)電荷從A點自由釋放，負(fù)電荷沿電場線從A到B運動過程中的速度圖線如圖乙所示，比較A、B兩點電勢φ的高低和場強E的大小，可得()A．φA>φBB．φA<φBC．EA>EBD．EA＝EB5．在一些電磁現(xiàn)象中會產(chǎn)生一種特殊的電場，其電場線為一個個同心圓，沒有起點和終點，如下圖所示，實線為電場線，方向為順時針，虛線MN為經(jīng)過圓心的一條直線．已知該電場的電場線和靜電場的電場線在描述某一點的場強時具有相同規(guī)律，則()A．M點的場強比N點的場強大B．M點的電勢比N點電勢高C．將一點電荷沿直線從M點移到N點，電勢能不變D．將一點電荷從M點由靜止釋放，點電荷會沿電場線做圓周運動6．如圖所示，一質(zhì)量為m的塑料球形容器放在桌面上，它的內(nèi)部有一勁度系數(shù)為k的輕彈簧，彈簧直立地固定于容器內(nèi)壁的底部，彈簧上端經(jīng)絕緣體系住一只帶正電q、質(zhì)量也為m的小球．從加一個豎直向上的場強為E的勻強電場起，到容器對桌面壓力減為零時為止，求：(1)小球的電勢能改變量；(2)容器對桌面壓力減為零時小球的速度大小．7．如圖所示，直角三角形ABC的斜邊傾角為30°，底邊BC長2L，處在水平位置，斜邊AC是光滑絕緣的，在底邊中點O處放置一正電荷Q，一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電的質(zhì)點從斜面頂端A沿斜邊滑下，滑到斜邊的垂足D時速度為v[將(1)、(2)題正確選項前的標(biāo)號填在括號內(nèi)](1)在質(zhì)點的運動中不發(fā)生變化的是()①動能②電勢能與重力勢能之和③動能與重力勢能之和④動能、電勢能、重力勢能之和A．①②B．②③C．④D．②(2)質(zhì)點的運動是()A．勻加速運動B．勻減速運動C．先勻加速后勻減速的運動D．加速度隨時間變化的運動(3)該質(zhì)點滑到非常接近斜邊底端C點時速率vc為多少？此時沿斜面向下的加速度aC為多少？第4節(jié)電勢能和電勢課時訓(xùn)練答案夯實基礎(chǔ)1.答案：CD解析：針對A：當(dāng)靜電場中的導(dǎo)體處于靜電平衡時，其內(nèi)部電場強度處處為零，但該導(dǎo)體為等勢體，其電勢不為零，故A錯．針對B：在勻強電場中，電場強度處處相等，但電勢沿電場線方向降低，故B錯．針對C：電場線方向處處與等勢面垂直，即電場線上各點的切線方向與等勢面垂直，各點電場強度方向就是電場線各點切線方向，故C正確．針對D：電場強度方向是電勢降落最快的方向，故D正確．2.答案：A3.答案：BD解析：由題圖可知b處的電場線比a處的電場線密，說明b處的場強大于a處的場強．根據(jù)牛頓第二定律，試探電荷在b處的加速度大于在a處的加速度，A選項錯．由題圖可知，電荷做曲線運動，必受到不等于零的合外力，即F≠0，且F的方向應(yīng)指向運動軌跡的凹向．因為試探電荷帶負(fù)電，所以電場線指向是從疏到密．再利用“電場線方向為電勢降低最快的方向”判斷a、b處電勢高低關(guān)系是φa>φb，C選項不正確．根據(jù)試探電荷的位移與所受電場力的夾角大于90°，可知電場力對試探電荷做負(fù)功．功是能量變化的量度，可判斷由a→b電勢能增加，B選項正確．又因電場力做功與路徑無關(guān)，系統(tǒng)的能量守恒，電勢能增加則動能減小，即速度減小，D選項正確．4.答案：AB5.答案：BCD解析：由等勢線的形狀知，這是一個位于圓心的點電荷產(chǎn)生的電場，兩個粒子與點電荷的作用情況是相反的，所以兩個粒子電性一定不同．粒子1的動能先減小后增大，粒子2的電勢能先減小后增大．到B、C兩點時兩個粒子的速度可能相同也可能不同，無法確定．6.答案：qElcosθqELcosθqELcosθ電場力做功的大小與路徑無關(guān)，只與始末位置有關(guān)解析：路徑AB、ACB、曲線ADB在電場線方向上的投影都是BC＝Lcosθ，因此沿這三條路徑電荷由A運動到B，電場力做的功都是qELcosθ，因此電場力做功的特點是：與路徑無關(guān)，只與始末位置有關(guān)．7.答案：×10－14J，減小了×10－14J解析：電場力對質(zhì)子做的功為W＝qEdcosθ＝×10－19×4×105××eq\f(\r(3),2)J＝×10－14J質(zhì)子電勢能減小了×10－14J.8.解析：由圖乙可知，正的檢驗電荷放在A點負(fù)的檢驗電荷放在B點所受電場力方向均沿x軸正方向，說明場源電荷為負(fù)電荷，且放在AB之間，由F－q圖線的斜率可知A點場強EA＝2×103N/C，B點場強EB＝5×102N/C，說明場源電荷離A點較近，所以A點的電勢低于B點的電勢.能力提升1.答案：AC解析：由于帶正電的粒子，進(jìn)入＋Q的點電荷所形成的電場中，粒子受到的排斥力一定指向軌跡的凹側(cè)．從曲線的彎曲情況看，M點曲率半徑大，N點曲率半徑小，說明N點更接近形成電場的點電荷＋Q，因此，N點電勢高，粒子由M到N電場力做負(fù)功，電勢能增大，動能減?。?.答案：BD解析：根據(jù)電場線的分布情況可知，該區(qū)域的電場是等量異種點電荷形成的電場，由對稱性可知：EA＝EB，EC＝ED，由電場線的疏密程度可知：EA>ED，EB>EC，故A錯B對，根據(jù)沿電場線電勢降低得φA>φB，φD>φC，又由等勢面與電場線垂直得：φA>φD，φC>φB.所以C錯D對．3.答案：D4.答案：BC解析：由乙圖可看出，電荷運動過程中，加速度越來越小，所以電荷所受的靜電力越來越小，所以可判定EA>EB，故C對D錯．因為負(fù)電荷自由釋放后，沿AB運動所以電場方向從B指向A，由此可判定B對A錯．5.答案：C解析：據(jù)電場線疏密N點場強比M點場強大，N和M應(yīng)在同一等勢面上，電勢應(yīng)相等，A、B錯，C正確．將一點電荷從M點由靜止釋放，點電荷會運動，但不會沿電場線做圓周運動，假設(shè)這樣運動，沒有力充當(dāng)向心力，所以D錯誤．6.答案：(1)eq\f(2Eqmg,k)(2)2eq\r(\f(g(Eq－mg),k))解析：(1)初狀態(tài)，對小球進(jìn)行受力分析，得彈簧壓縮量：mg＝kx1，x1＝eq\f(mg,k)；當(dāng)容器對桌面壓力為零時，對容器受力分析，說明彈簧伸長且拉力為mg，彈簧伸長量x2＝x1＝eq\f(mg,k)；該過程電場力做功：W＝Eq(x1＋x2)＝eq\f(2Eqmg,k)，所以小球電勢能減少eq\f(2Eqmg,k)；(2)對小球用動能定理，該過程彈簧做功是零：(Eq－mg)(x1＋x2)＝eq\f(1,2)mv2，v＝2eq\r(\f(g(Eq－mg),k)).7.答案：(1)C(2)D(3)vc＝eq\r(v＋\r(3)gl)；ac＝eq\f(1,2)g－eq\f(\r(3),2)eq\f(kQq,mL2)解析：(1)C；(2)D；(3)因BD＝eq\f(BC,2)＝OC＝OD，則B、C、D三點在以O(shè)為圓心的同一圓周上，是O點處點電荷Q產(chǎn)生的電場中的等勢點，所以，q由D到C的過程中電場力做功為零，由機械能守恒定律：mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)－eq\f(1,2)mv2①其中h＝eq\x\to(BD