【學與練】高中物理粵教2019版必修3：第1章4課時分層作業(yè)4電勢能與電勢習題

課時分層作業(yè)(四)電勢能與電勢題組一靜電力做功的特點1．如圖所示，電場中a、b、c三點，ab＝bc，則把點電荷＋q從a點經(jīng)b點移到c點的過程中，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，以坐標原點O為圓心，半徑為r的圓與坐標軸交于a、b、c、d。在O點固定一個正點電荷Q，另外還有一方向與x軸正方向相同、場強大小為E的勻強電場?，F(xiàn)把一電荷量為＋q的點電荷N在圓上移動，則()A．從a移到c，電場力對點電荷N做功為2qErB．從a移到c，電場力對點電荷N不做功C．從d移到b，電場力對點電荷N做功為2qErD．從d移到b，電場力對點電荷N不做功題組二電勢能的理解與計算3．(多選)如圖所示，a、b為某電場線上的兩點，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，電荷的電勢能減小B．把負電荷從a移到b，靜電力做負功，電荷的電勢能增加C．把負電荷從a移到b，靜電力做正功，電荷的電勢能增加D．不論正電荷還是負電荷，從a到b電勢能都逐漸降低4．(多選)如圖所示，帶正電的點電荷固定于Q點，電子在庫侖力作用下，沿以Q為一焦點的橢圓運動。M、P、N為橢圓上的三點，P點是軌道上離Q最近的點。電子在從M點到達N點的過程中()A．速率先增大后減小B．速率先減小后增大C．電勢能先減小后增大D．電勢能先增大后減小5．(多選)如圖所示，在點電荷Q產(chǎn)生的電場中，實線MN是一條方向未標出的電場線，虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運動軌跡。設電子在A、B兩點的加速度大小分別為aA、aB，電勢能分別為EpA、EpB。下列說法正確的是()A．電子一定從A向B運動B．若aA>aB，則Q靠近M端且為正電荷C．無論Q為正電荷還是負電荷一定有EpA<EpBD．B點電勢可能高于A點電勢題組三電勢的理解及電勢高低的判斷6．(多選)關(guān)于電勢，下列說法正確的是()A．電場中某點的電勢，其大小等于單位正電荷從該點移動到電勢零點時，電場力所做的功B．電場中某點的電勢與電勢零點的選取有關(guān)C．由于電勢是相對的，所以無法比較電場中兩點的電勢高低D．電勢是描述電場能的性質(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棒對稱放置在長方體的四條長邊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)于長方體幾何中心O點處電場強度方向和電勢的變化，下列說法正確的是()A．電場強度方向垂直指向a，電勢減小B．電場強度方向垂直指向c，電勢減小C．電場強度方向垂直指向a，電勢增大D．電場強度方向垂直指向c，電勢增大題組四等勢面的理解與計算8．下列給出的四個圖中，a、b兩點電勢相等、電場強度相同的是()ABCD9．如圖所示，a、b是點電荷＋Q產(chǎn)生的電場中的兩點，它們到點電荷＋Q的距離大小分別為r1、r2，且r1<r2。若a、b兩點間的電勢差為10V，將q＝2e的一正離子由b點移到a點的過程中，已知e＝1.6×10-19C，下列說法正確的是()A．φa<φb，電場力做正功，電勢能減少3.2×10-18JB．φa<φb，電場力做負功，電勢能增加3.2×10-18JC．φa>φb，電場力做正功，電勢能減少3.2×10-18JD．φa>φb，電場力做負功，電勢能增加3.2×10-18J10．兩個不規(guī)則帶電導體間的電場線分布如圖所示，已知導體附近的電場線均與導體表面垂直，a、b、c、d為電場中的幾個點，并且a、d為緊靠導體表面的兩點，選無窮遠處為電勢零點，則()A．場強大小關(guān)系有Ec>EbB．電勢大小關(guān)系有φb>φaC．將一正電荷放在d點時其電勢能為正值D．將一負電荷由a點移到d點的過程中電場力做正功11．如圖所示，在真空中的O點固定一個點電荷Q＝＋1.0×10-9C，直線MN通過O點，OM的距離r＝0.30m，M點放一個試探電荷q＝－1.0×10-10C，(k＝9.0×109N·m2/C2)求：(1)q在M點受到的靜電力大小和方向；(2)M點的電場強度大小和方向；(3)只移走q后M點的電場強度大??；(4)帶負電的q在點電荷＋Q產(chǎn)生的電場中，M、N兩點的電勢能哪點大，電勢哪點高？課時分層作業(yè)(四)12345678910CBCABACBCABDADDA1．C[由電場線的疏密可以判斷電場強度的大小關(guān)系，三點中，a點的電場強度最小，c點的電場強度最大。位移相同時，點電荷在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，點電荷Q產(chǎn)生的電場對點電荷N不做功，在勻強電場中，電場力對點電荷N也不做功，故A錯誤，B正確；從d移到b，點電荷Q產(chǎn)生的電場對點電荷N不做功，勻強電場對點電荷N做功為W＝qE·2r＝2qEr，所以電場力做功為2qEr，故C正確，D錯誤。]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，電荷的電勢能減小，故A正確；若把負電荷從a移到b，靜電力做負功，電荷的電勢能增加，故B正確，C、D錯誤。]4．AC[根據(jù)正點電荷Q的電場線分布情況可知，電子由M到N的運動軌跡為先向Q靠近，此過程中，靜電力做正功，電勢能減小，速率增大；后遠離Q，此過程中，靜電力做負功，電勢能增大，速率減小，故A、C正確。]5．BC[電子在電場中做曲線運動，虛線AB是電子只在靜電力作用下的運動軌跡，靜電力沿電場線指向曲線的凹側(cè)，電場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動方向，故A錯誤；若aA>aB，說明電子在A點受到的靜電力較大，A點的電場強度較大，根據(jù)點電荷的電場分布可知，靠近M端為場源電荷的位置，應為正電荷，故B正確；無論Q為正電荷還是負電荷，一定有電勢φA>φB，電子電勢能Ep＝－eφ，電勢能是標量，所以一定有EpA<EpB，故C正確，D錯誤。]6．ABD[由電勢的定義可知A正確；電勢是相對的，電勢的大小與電勢零點的選取有關(guān)，B正確；雖然電勢是相對的，但電勢的高低是絕對的，C錯誤；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，D正確。]7．A[由對稱性與電場疊加原理可知，a、b、c、d處四根完全相同、均勻帶正電絕緣長棒在O點的合場強為零，類比正點電荷電場可知，一根帶正電絕緣長棒在空間某點的場強方向沿該棒所在直線的垂線指向該點，故撤去a處的絕緣棒后，O點的電場強度方向由O點垂直指向a，故B、D錯誤；設每根帶正電絕緣長棒在O點產(chǎn)生的電勢為φ0，且大于零，則根據(jù)電勢的疊加原理知，四根完全相同、均勻帶正電絕緣長棒在O點產(chǎn)生的電場的電勢為4φ0，若撤去a處的絕緣棒，其他三棒在O點產(chǎn)生的電場的電勢為3φ0，故撤去a處的絕緣棒后，O點的電勢減小，故A正確，C錯誤。]8．D[選項A中，a、b兩點的場強相同，但a、b兩點的電勢不相等，A錯誤；選項B中，a、b兩點的電勢相等，但a、b兩點的場強方向不同，B錯誤；選項C中，a、b兩點的電勢相等，但a、b兩點的場強方向相反，C錯誤；選項D中，a、b兩點電勢相等、電場強度也相同，D正確。]9．D[在點電荷＋Q產(chǎn)生的電場中，它的等勢面是以＋Q為球心的一簇簇球面，順著電場線方向電勢降低，已知a、b兩點到點電荷＋Q的距離r1<r2，可以判定a點電勢高于b點電勢，即φa>φb。將q＝2e的正離子由b點移到a點的過程中，電場力做功W＝q(φb-φa)＝2×1.6×10-19×-10J＝－3.2×10-18J。電場力做負功，故電勢能增加3.2×10-1810．A[電場線越密的地方，電場強度越大，由題圖可知，c點的電場線密，所以有Ec>Eb，故A正確；沿著電場線，電勢逐漸降低，故b點電勢低于a點的電勢，故B錯誤；電勢能的正負與零電勢能點的選取有關(guān)，該題以無窮遠為電勢零點，則d點電勢為負，所以正電荷放在d點時其電勢能為負值，故C錯誤；由題圖可知，a點的電勢高于b點的電勢，而b點的電勢又高于d點的電勢，所以a點的電勢高于d點的電勢。負電荷在電勢高處電勢能小，在電勢低處電勢能大，故負電荷從a點移到d點的過程中，電勢能增大，則電場力做負功，故D錯誤。]11．解析：(1)根據(jù)庫侖定律有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點的電場強度EM＝FMq＝因試探電荷帶負電，故M點的電場強度方向與靜電力方向相反，即沿OM連線背離O。(3)根據(jù)電場的性質(zhì)可知，電場中某點