2024高二物理寒假作業(yè)同步練習(xí)題電勢(shì)能電勢(shì)電勢(shì)差和電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系含解析

電勢(shì)能、電勢(shì)、電勢(shì)差和電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系1、關(guān)于電勢(shì)差與電場(chǎng)力做功的說法中，正確的是()A．電勢(shì)差的大小由電場(chǎng)力在兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷做的功和電荷的電荷量確定B．電場(chǎng)力在兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷做功的多少由兩點(diǎn)間的電勢(shì)差和該電荷的電荷量確定C．電勢(shì)差是矢量，電場(chǎng)力做的功是標(biāo)量D．電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于把電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)電場(chǎng)力做的功【答案】B【解析】電勢(shì)差的大小由電場(chǎng)本身的因素確定，與移動(dòng)電荷的電荷量及移動(dòng)電荷所做的功無關(guān)，A項(xiàng)錯(cuò)．由WAB＝qUAB知，B項(xiàng)對(duì)．電勢(shì)差、電場(chǎng)力做的功都是標(biāo)量，C項(xiàng)錯(cuò)．電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于單位正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功，D項(xiàng)錯(cuò)．2、如圖所示是某電場(chǎng)中的一條直線，一電子從A點(diǎn)由靜止釋放，它將沿直線向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)．下列有關(guān)該電場(chǎng)狀況的推斷正確的是()A．該電場(chǎng)肯定是勻強(qiáng)電場(chǎng)B．電場(chǎng)強(qiáng)度EA肯定小于EBC．電子的電勢(shì)能EpA＞EpBD．電子的電勢(shì)能EpA＜EpB【答案】C【解析】只有一條電場(chǎng)線，無法推斷該電場(chǎng)是不是勻強(qiáng)電場(chǎng)，也無法推斷電場(chǎng)強(qiáng)度EA和EB的大小關(guān)系，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；電子在靜電力的作用下從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，靜電力做正功，電勢(shì)能削減，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．3、在如圖所示的四個(gè)電場(chǎng)中，均有相互對(duì)稱分布的a、b兩點(diǎn)，其中a、b兩點(diǎn)電勢(shì)和場(chǎng)強(qiáng)都相同的是()【答案】C【解析】本題考查電場(chǎng)的疊加．因?yàn)殡妱?shì)是標(biāo)量，并在題中的四個(gè)電場(chǎng)中具有對(duì)稱性，故四個(gè)電場(chǎng)中a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)都是相等的；而電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，所以A圖中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)對(duì)稱點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反；B圖中疊加后a點(diǎn)斜向右上方，b點(diǎn)斜向右下方；C圖中疊加后都是水平向右；D圖中疊加后a點(diǎn)向上，b點(diǎn)向下．因此只有選項(xiàng)C正確．4、如圖所示，在處于O點(diǎn)的點(diǎn)電荷＋Q形成的電場(chǎng)中，摸索電荷＋q由A點(diǎn)移到B點(diǎn)靜電力做的功為W1，以O(shè)A為半徑畫弧交OB于C，再把摸索電荷由A點(diǎn)移到C點(diǎn)靜電力做的功為W2；由C點(diǎn)移到B點(diǎn)靜電力做功的為W3.則三次靜電力做功的大小關(guān)系為()A．W1＝W2＝W3＜0 B．W1＞W(wǎng)2＝W3＞0C．W1＝W3＞W(wǎng)2＝0 D．W3＞W(wǎng)1＝W2＝0【答案】C【解析】點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)的等勢(shì)面是以該點(diǎn)電荷為球心的球面，由題意知，三點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為φA＝φC＞φB，所以電勢(shì)差UAB＝UCB＞0，UAC＝0.而W1＝qUAB，W2＝qUAC，W3＝qUCB，所以W1＝W3＞W(wǎng)2＝0.故選項(xiàng)C正確．5、如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中，有方向平行于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)電場(chǎng)，其中坐標(biāo)原點(diǎn)O處的電勢(shì)為0V，點(diǎn)A處的電勢(shì)為6V，點(diǎn)B處的電勢(shì)為3V，則電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為()A.200V/m B.200eq\r(3)V/mC.100V/m D.100eq\r(3)V/m【答案】A【解析】x軸上OA的中點(diǎn)C的電勢(shì)為3V，則BC的連線為等勢(shì)線，如圖所示。電場(chǎng)的方向與等勢(shì)線垂直，且由電勢(shì)高處指向電勢(shì)低處，設(shè)∠OCB＝θ，則tanθ＝eq\f(\r(3),3)，所以θ＝30°，O點(diǎn)到BC的距離為d＝OCsinθ＝1.5cm，所以E＝eq\f(U,d)＝eq\f(3,0.015)V/m＝200V/m，故選項(xiàng)A正確。6、如圖所示，在x軸相距為L的兩點(diǎn)固定兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷，虛線是以點(diǎn)電荷＋Q為圓心、eq\f(L,2)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(duì)稱，下列推斷正確的是()A.b、d兩點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度相同B.a、c兩點(diǎn)處的電勢(shì)相同C.將一摸索電荷＋q沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功D.將一摸索電荷－q沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn)，－q的電勢(shì)能減小【答案】C【解析】b、d兩點(diǎn)關(guān)于x軸對(duì)稱，由點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式與電場(chǎng)疊加原理可知，b、d兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，但方向不同，故b、d兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度不同，A錯(cuò)誤；由題圖可知，該電場(chǎng)為等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)，等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線與等勢(shì)面分布如圖所示：c點(diǎn)的電勢(shì)為0，a點(diǎn)的電勢(shì)大于0，a、c兩點(diǎn)的電勢(shì)不同，故B錯(cuò)誤；c點(diǎn)的電勢(shì)低于a點(diǎn)的電勢(shì)，摸索電荷＋q沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn)，電勢(shì)能削減，電場(chǎng)力做正功，故C正確；c點(diǎn)的電勢(shì)低于a點(diǎn)的電勢(shì)，摸索電荷－q沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn)，電勢(shì)能增加，電場(chǎng)力做負(fù)功，故D錯(cuò)誤。7、一質(zhì)量為m的帶電小球，在豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中以水平速度拋出，小球的加速度大小為eq\f(2,3)g，空氣阻力不計(jì)，小球在下落h的過程中，則()A.小球的動(dòng)能增加eq\f(mgh,3)B.小球的電勢(shì)能增加eq\f(mgh,3)C.小球的重力勢(shì)能削減eq\f(2mgh,3)D.小球的機(jī)械能削減eq\f(2mgh,3)【答案】B【解析】依據(jù)動(dòng)能定理知小球動(dòng)能的改變量等于合力做功，即ΔEk＝F合h＝mah＝eq\f(2,3)mgh，故A錯(cuò)誤；小球的重力做正功mgh，重力勢(shì)能減小mgh，依據(jù)能量守恒定律得：小球電勢(shì)能增加mgh－eq\f(2,3)mgh＝eq\f(1,3)mgh，故B正確，C錯(cuò)誤；由上可知，重力勢(shì)能減小mgh，動(dòng)能增加eq\f(2,3)mgh，則機(jī)械能減小eq\f(1,3)mgh，故D錯(cuò)誤。8、如圖所示，虛線表示某電場(chǎng)的等勢(shì)面．一帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)B點(diǎn)的徑跡如圖中實(shí)線所示．粒子在A點(diǎn)的速度為vA、電勢(shì)能為EpA；在B點(diǎn)的速度為vB、電勢(shì)能為EpB.則下列結(jié)論正確的是()A．粒子帶正電，vA>vB，EpA>EpBB．粒子帶負(fù)電，vA>vB，EpA<EpBC．粒子帶正電，vA<vB，EpA<EpBD．粒子帶負(fù)電，vA<vB，EpA<EpB【答案】B【解析】由等勢(shì)面的分布狀況知，該電場(chǎng)的等勢(shì)面是負(fù)的點(diǎn)電荷的電場(chǎng)的等勢(shì)面，由粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知，該粒子帶負(fù)電，且由A到B，電場(chǎng)力對(duì)粒子做負(fù)功，動(dòng)能削減，電勢(shì)能增加，故B項(xiàng)正確．9、(多選)某靜電場(chǎng)中x軸上的電勢(shì)隨x坐標(biāo)改變的圖象如圖19所示，φ－x圖象關(guān)于φ軸對(duì)稱，a、b兩點(diǎn)到O點(diǎn)的距離相等。將一電荷從x軸上的a點(diǎn)由靜止釋放后粒子沿x軸運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)過程中粒子只受電場(chǎng)力作用，則下列說法正確的是()A．該電荷肯定帶負(fù)電B．電荷在b點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為零C．從O到b，電荷的電勢(shì)能減小D．從a到b電場(chǎng)力對(duì)電荷先做正功，后做負(fù)功【答案】BD【解析】此φ－x圖象可視為在x軸上關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)稱的兩個(gè)等量正點(diǎn)電荷，在它們連線上電勢(shì)隨x坐標(biāo)改變的圖象。由于a、b兩點(diǎn)等電勢(shì)，該電荷肯定帶正電，由動(dòng)能定理可知，將一電荷從x軸上的a點(diǎn)由靜止釋放后沿x軸運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，電荷到b點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；電荷從O到b，電勢(shì)上升，電荷的電勢(shì)能增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電荷從a到b，電勢(shì)能先減小后增大，電場(chǎng)力對(duì)電荷先做正功，后做負(fù)功，選項(xiàng)D正確。10、(多選)一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，其電勢(shì)能Ep隨位移x的改變關(guān)系如圖所示，則下列說法正確的是()A.粒子從x1處運(yùn)動(dòng)到x2處的過程中電場(chǎng)力做正功B.x1、x2處電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸正方向C.x1處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小大于x2處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小D.x1處的電勢(shì)比x2處的電勢(shì)低【答案】AD【解析】由于粒子從x1運(yùn)動(dòng)到x2，電勢(shì)能減小，因此電場(chǎng)力做正功，粒子所受電場(chǎng)力的方向沿x軸正方向，粒子帶負(fù)電，故電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由于x1處的圖線斜率的肯定值小于x2處圖線斜率的肯定值，因此x1處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小小于x2處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，故x1處的電勢(shì)比x2處的電勢(shì)低，選項(xiàng)D正確.11、(多選)靜電場(chǎng)在x軸上的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x的改變關(guān)系如圖所示，x軸正向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度正方向，帶正電的點(diǎn)電荷沿x軸運(yùn)動(dòng)，則點(diǎn)電荷()A．在x2和x4處電勢(shì)能相等B．由x1運(yùn)動(dòng)到x3的過程中電勢(shì)能增大C．由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中電場(chǎng)力先增大后減小D．由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中電場(chǎng)力先減小后增大【答案】BC【解析】由圖像可知，正電荷從x2移動(dòng)到x4的過程電場(chǎng)力做功不為零，兩點(diǎn)電勢(shì)能不相等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；從x1移動(dòng)到x3的過程電場(chǎng)力沿x軸負(fù)方向，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，B項(xiàng)正確；從x1到x4的過程電場(chǎng)強(qiáng)度先增大，后減小，所以電場(chǎng)力先增大后減小，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。12、一勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)方向是水平的(如圖所示)．一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電的小球，從O點(diǎn)動(dòng)身，初速度的大小為v0，在電場(chǎng)力與重力作用下，恰能沿著與場(chǎng)強(qiáng)的反方向成θ角的直線運(yùn)動(dòng)．求小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)其電勢(shì)能與在O點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能之差．【答案】eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)cos2θ【解析】設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，小球帶電荷量為q，因小球做直線運(yùn)動(dòng)，它受到的電場(chǎng)