學(xué)年高中物理第章靜電場第節(jié)電勢能和電勢練習(xí)新人教版選修

PAGE第4節(jié)電勢能和電勢基礎(chǔ)鞏固1.(2018·江西新余市四中、上高二中高二測試)如圖所示是以+Q為圓心的一組同心圓(虛線),電場中有A,B,C,D四點(diǎn).現(xiàn)將一帶正電荷量q的點(diǎn)電荷由A點(diǎn)沿不同的路徑移動(dòng)到D點(diǎn).靜電力沿路徑①做功為W1,沿路徑②做功為W2,沿路徑③做功為W3,則(B)A.W2<W3<W1B.W1=W2=W3C.W2>W3>W1D.因不知道+q的具體數(shù)值,故無法做出判斷解析:因?yàn)殪o電力做功只與初末位置有關(guān),而與電荷的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān),故沿三條路徑由A移動(dòng)到D的過程中,靜電力做功相等,選項(xiàng)B正確.2.外力克服靜電力對電荷做功時(shí)(D)A.電荷的動(dòng)能一定增大B.電荷的動(dòng)能一定減小C.電荷一定從電勢能大處移到電勢能小處D.電荷一定從電勢能小處移到電勢能大處解析:由于合力做功的情況不能確定,所以不能確定電荷的動(dòng)能是增大還是減小,選項(xiàng)A,B錯(cuò)誤;靜電力對電荷做負(fù)功,電勢能一定增加,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確.3.關(guān)于靜電場,下列說法正確的是(D)A.電勢等于零的物體一定不帶電B.電場強(qiáng)度為零的點(diǎn),電勢一定為零C.同一電場線上的各點(diǎn),電勢一定相等D.負(fù)電荷沿電場線方向移動(dòng)時(shí),電勢能一定增加解析:電場中某一位置的電勢是否為零與零電勢點(diǎn)位置的選取有關(guān),不論物體是否帶電,也不管物體帶電多少,放在零電勢位置的所有物體,其電勢一定為零,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電場強(qiáng)度為零的點(diǎn)電勢不一定為零,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;沿著電場線移動(dòng)電荷時(shí),靜電力做了功,電荷的電勢能發(fā)生改變,因此,移動(dòng)過程中各位置的電勢也不斷變化,同一電場線上的各點(diǎn),電勢一定不同,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;負(fù)電荷沿電場線移動(dòng)時(shí),靜電力做負(fù)功,電荷的電勢能增加,選項(xiàng)D正確.4.(多選)關(guān)于電勢,下列說法正確的是(ABD)A.電場中某點(diǎn)的電勢,其大小等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到零電勢點(diǎn)時(shí),靜電力所做的功B.電場中某點(diǎn)的電勢與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān)C.由于電勢是相對的,所以無法比較電場中兩點(diǎn)的電勢高低D.電勢是描述電場能的性質(zhì)的物理量解析:由電勢的定義可知選項(xiàng)A正確;由于電勢是相對量,電勢的大小與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān),選項(xiàng)B正確;雖然電勢是相對的,但電勢的高低是絕對的,因此選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電勢與電勢能相聯(lián)系,它是描述電場能的性質(zhì)的物理量,選項(xiàng)D正確.5.(2018·山東青島城陽區(qū)高二期中)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)的電場線分布如圖所示,容器內(nèi)表面為等勢面,A,B為容器內(nèi)表面上的兩點(diǎn),下列說法正確的是(C)A.A點(diǎn)的電場強(qiáng)度比B點(diǎn)的大B.小球表面的電勢比容器內(nèi)表面的低C.B點(diǎn)的電場強(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),靜電力所做的功不同解析:由題圖知,B點(diǎn)處的電場線比A點(diǎn)處的密,則A點(diǎn)的電場強(qiáng)度比B點(diǎn)的小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;沿電場線方向電勢降低,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;電場強(qiáng)度的方向總與等勢面垂直,選項(xiàng)C正確;檢驗(yàn)電荷由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),靜電力做功一定,與路徑無關(guān),選項(xiàng)D錯(cuò)誤.6.(多選)如圖所示,A,B,C為電場中同一電場線上的三點(diǎn).設(shè)電荷在電場中只受靜電力作用,則下列說法中正確的是(AD)A.若在C點(diǎn)無初速度地釋放正電荷,則正電荷向B運(yùn)動(dòng),電勢能減少B.若在C點(diǎn)無初速度地釋放正電荷,則正電荷向B運(yùn)動(dòng),電勢能增加C.若在C點(diǎn)無初速度地釋放負(fù)電荷,則負(fù)電荷向A運(yùn)動(dòng),電勢能增加D.若在C點(diǎn)無初速度地釋放負(fù)電荷,則負(fù)電荷向A運(yùn)動(dòng),電勢能減少解析:若在C點(diǎn)釋放正電荷,由于它只受到向右的靜電力作用,故電荷在靜電力作用下沿直線由C向B運(yùn)動(dòng),靜電力做正功,電勢能減少,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;若從C點(diǎn)釋放負(fù)電荷,電荷在向左的靜電力作用下由C向A運(yùn)動(dòng),靜電力做正功,電勢能減少,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確.7.(2018·湖北黃岡中學(xué)高二測試)(多選)如圖是某種靜電礦料分選器的原理示意圖,帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強(qiáng)電場后,分落在收集板中央的兩側(cè).對礦粉分離的過程中,下列表述正確的有(BD)A.帶正電的礦粉落在右側(cè)B.靜電力對礦粉做正功C.帶負(fù)電的礦粉電勢能變大D.帶正電的礦粉電勢能變小解析:由題圖可知,電場方向水平向左,帶正電的礦粉所受靜電力方向與電場方向相同,所以落在左側(cè);帶負(fù)電的礦粉所受靜電力方向與電場方向相反,所以落在右側(cè),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;無論礦粉所帶電性如何,礦粉均向所受靜電力方向偏轉(zhuǎn),靜電力均做正功,選項(xiàng)B正確;電勢能均變小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確.8.(多選)如圖所示,實(shí)直線是某電場中的一條電場線,虛線是該電場中的三條等勢線,由圖可以得出的正確結(jié)論是(ABC)A.M點(diǎn)的電勢一定高于N點(diǎn)的電勢B.M點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定大于N點(diǎn)的電場強(qiáng)度C.由M點(diǎn)向N點(diǎn)移動(dòng)電荷時(shí),電勢能的改變量與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān)D.某電荷在M點(diǎn)或N點(diǎn)具有電勢能與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān)解析:沿電場線方向電勢降低,所以M點(diǎn)的電勢一定高于N點(diǎn)的電勢,選項(xiàng)A正確;等勢線越密的地方電場線越密,電場強(qiáng)度越大,所以M點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定大于N點(diǎn)的電場強(qiáng)度,選項(xiàng)B正確;電勢的高低與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān),所以電勢能與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān),選項(xiàng)D錯(cuò)誤;電勢差的大小與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān),所以電勢能的改變量與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān),選項(xiàng)C正確.能力提升9.(2018·江西南昌市二中高二測試)(多選)如圖所示,在x軸上關(guān)于原點(diǎn)O對稱的兩點(diǎn)固定放置等量異種點(diǎn)電荷+Q和-Q,x軸上的P點(diǎn)位于-Q的右側(cè).下列判斷正確的是(AC)A.在x軸上還有一點(diǎn)與P點(diǎn)電場強(qiáng)度相同B.在x軸上還有兩點(diǎn)與P點(diǎn)電場強(qiáng)度相同C.若將一試探電荷+q從P點(diǎn)移至O點(diǎn),電勢能增大D.若將一試探電荷+q從P點(diǎn)移至O點(diǎn),電勢能減小解析:在+Q,-Q連線上及延長線上三個(gè)區(qū)間內(nèi)電場強(qiáng)度方向如圖所示,由對稱關(guān)系可知,在+Q左側(cè)與P點(diǎn)及-Q間等距的P′點(diǎn)應(yīng)與P點(diǎn)電場強(qiáng)度相同,故選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;在-Q,+Q之間各處電場強(qiáng)度均大于-Q,P之間各處電場強(qiáng)度,故試探電荷+q從P點(diǎn)移至O點(diǎn)過程中,由P→-Q靜電力做正功W1,由-Q→O靜電力做負(fù)功W2,由上面分析知,|W2|>W1,故電勢能增大,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤.10.(多選)如圖所示,虛線a,b,c表示O處點(diǎn)電荷的電場中的三個(gè)等勢面,設(shè)兩相鄰等勢面的間距相等,一電子射入電場后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線所示,其中1,2,3,4是運(yùn)動(dòng)軌跡與等勢面的一些交點(diǎn).由此可以判定(AD)A.電子在每個(gè)位置具有的電勢能與動(dòng)能的總和一定相等B.O處的點(diǎn)電荷一定帶正電C.a,b,c三個(gè)等勢面的電勢關(guān)系是φa>φb>φcD.電子運(yùn)動(dòng)時(shí)的電勢能先增大后減小解析:電子在運(yùn)動(dòng)過程中只有靜電力做功,只有電勢能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)化,因而電勢能與動(dòng)能的總和不變,選項(xiàng)A正確;從運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲情況可知電子受排斥力作用,所以可判斷O點(diǎn)處的電荷為負(fù)電荷,根據(jù)負(fù)點(diǎn)電荷的電場分布可知選項(xiàng)D正確,B,C錯(cuò)誤.11.如果把q=1.0×10-8C的電荷從無窮遠(yuǎn)處移到電場中的A點(diǎn),靜電力做功W=-1.2×10-4J,那么:(1)q在A點(diǎn)的電勢能和A點(diǎn)的電勢各是多少?(2)q在移入電場前A點(diǎn)的電勢是多少?解析:(1)靜電力做負(fù)功,電勢能增加,無窮遠(yuǎn)處的電勢為0,電荷在無窮遠(yuǎn)處的電勢能也為0,電勢能的變化量等于靜電力所做的功,即W=Ep∞-EpA=0-EpA.所以EpA=-W=1.2×10-4J,A==V=1.2×104V.(2)A點(diǎn)的電勢是由電場本身決定的,跟A點(diǎn)是否有電荷存在無關(guān),所以q移入電場前,A點(diǎn)的電勢仍為1.2×104V.答案:(1)1.2×10-4J1.2×104V(2)1.2×104V(教師備用)1.如圖所示,一帶電粒子在電場中沿曲線AB運(yùn)動(dòng),從B點(diǎn)穿出電場,a,b,c,d為該電場中的等勢面,這些等勢面都是互相平行的豎直平面,不計(jì)粒子所受重力,則(D)A.該粒子一定帶負(fù)電B.此電場不一定是勻強(qiáng)電場C.該電場的電場線方向一定水平向左D.粒子在電場中運(yùn)動(dòng)過程動(dòng)能不斷減少解析:由于不能確定電場線方向,故不能確定粒子帶負(fù)電,選項(xiàng)A,C錯(cuò)誤;等勢面互相平行,故一定是勻強(qiáng)電場,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;粒子受靜電力一定沿電場線指向軌跡凹側(cè),而電場線和等勢面垂直,由此可確定靜電力一定做負(fù)功,故動(dòng)能不斷減少,選項(xiàng)D正確.2.(2018·山東棗莊八中高二測試)(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、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軸對稱.下列判斷正確的是(ABD)A.b,d兩點(diǎn)處的電勢相同B.四個(gè)點(diǎn)中c點(diǎn)處的電勢最低C.b,d兩點(diǎn)處的電場強(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的電勢能減小解析:根據(jù)等量異種點(diǎn)電荷電場線及等勢線的分布可知b,d兩點(diǎn)電勢相同,電場強(qiáng)度大小相等、方向不同,選項(xiàng)A正確,C錯(cuò)誤;c點(diǎn)電勢為0,由a經(jīng)b到c,電勢越來越低,正電荷由a經(jīng)b到c電勢能越來越小,選項(xiàng)B,D正確.3.(2018·湖南岳陽一中高二月考)(多選)在真空中A,B兩點(diǎn)分別放置等量異種電荷,在電場中通過A,B兩點(diǎn)的豎直平面內(nèi)對稱位置取一個(gè)矩形路徑abcd,如圖所示,現(xiàn)將一電子沿abcd移動(dòng)一周,則下列判斷正確的是(BD)A.由a→b靜電力做正功,電子的電勢能減小B.由b→c靜電力對電子先做負(fù)功,后做正功,總功為零C.由c→d電子的電勢能一直增加D.由d→a電子的電勢能先減小后增加,電勢能變化量為零解析:電子帶負(fù)電,由a→b靜電力做負(fù)功電勢能增加,由c→d靜電力做正功,電勢能減少,選項(xiàng)A,C錯(cuò)誤;由b→c,靜電力對電子先做負(fù)功后做正功,由對稱性,b,c兩點(diǎn)電子電勢能相等,故總功為零,選項(xiàng)B正確;由d→a,靜電力對電子先做正功后做負(fù)功,故電子的電勢能先減少后增加,再由對稱性可確定電勢能變化量為零,選項(xiàng)D正確.4.(2018·安徽滁州市沙河鎮(zhèn)中學(xué)高二月考)在光滑的絕緣平面上,有一個(gè)正方形abcd,頂點(diǎn)a,c處分別固定一個(gè)正點(diǎn)電荷,電荷量相等,如圖所示.若將一個(gè)帶負(fù)電的粒子置于b點(diǎn),自由釋放,粒子將沿著對角線bd往復(fù)運(yùn)動(dòng).粒子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過程中(D)A.先做勻加速運(yùn)動(dòng),后做勻減速運(yùn)動(dòng)B.先從高電勢到低電勢,后從低電勢到高電勢C.電勢能與機(jī)械能之和先增大,后減小D.電勢能先減小,后增大解析:這是等量同種電荷形成的電場,根據(jù)這種電場的電場線分布情況,可知在線段bd中點(diǎn)處電勢最高,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;等量同種電荷形成的電場是非勻強(qiáng)電場,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;負(fù)電荷由b到d運(yùn)動(dòng)的過程中先加速后減速,動(dòng)能先增大后減小,則電勢能先減小后增大,而由能量守恒定律可知電勢能與機(jī)械能之和保持不變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確.5.如圖為