【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2020-2021學(xué)年高中物理人教版選修3-1練習(xí)：1.5-電勢能和電勢

電場力做功與電勢能變化的關(guān)系圖1541．如圖154所示，A、B、C為電場中同一電場線上的三點(diǎn)．設(shè)電荷在電場中只受電場力作用，則下列說法中正確的是()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)，電勢能削減B．若在C點(diǎn)無初速度地釋放正電荷，則正電荷向A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B運(yùn)動(dòng)，電勢能削減答案A解析若在C點(diǎn)無初速度地釋放正電荷，正電荷所受電場力向右，則正電荷向B運(yùn)動(dòng)，電場力做正功，電勢能削減；若在C點(diǎn)無初速度地釋放負(fù)電荷，負(fù)電荷所受電場力向左，則負(fù)電荷向A運(yùn)動(dòng)，電場力做正功，電勢能削減．電勢能、電勢的計(jì)算和凹凸推斷圖1552．如圖155所示，某區(qū)域電場線左右對稱分布，M、N為對稱線上的兩點(diǎn)．下列說法正確的是()A．M點(diǎn)電勢肯定高于N點(diǎn)電勢B．M點(diǎn)場強(qiáng)肯定大于N點(diǎn)場強(qiáng)C．正電荷在M點(diǎn)的電勢能大于在N點(diǎn)的電勢能D．將電子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，電場力做正功答案AC解析沿電場線方向，電勢降低，所以M點(diǎn)電勢肯定高于N點(diǎn)電勢，A正確；電場線的疏密程度表示電場的強(qiáng)弱，由圖可知，M點(diǎn)場強(qiáng)肯定小于N點(diǎn)場強(qiáng)，B錯(cuò)誤；正電荷q在M點(diǎn)的電勢能EM＝qφM，在N點(diǎn)的電勢能EN＝qφN，由于φM＞φN，所以EM＞EN，C正確；電子在電場中受電場力的方向沿NM指向M，故從M移動(dòng)到N，電場力做負(fù)功，D錯(cuò)誤．等勢面的應(yīng)用圖1563．如圖156所示，實(shí)線表示一簇關(guān)于x軸對稱的等勢面，在軸上有A、B兩點(diǎn)，則()A．A點(diǎn)場強(qiáng)小于B點(diǎn)場強(qiáng)B．A點(diǎn)場強(qiáng)方向指向x軸負(fù)方向C．A點(diǎn)場強(qiáng)大于B點(diǎn)場強(qiáng)D．A點(diǎn)電勢高于B點(diǎn)電勢答案AD解析由于電場線與等勢面總是垂直，所以B點(diǎn)電場線比A點(diǎn)密，B點(diǎn)場強(qiáng)大于A點(diǎn)場強(qiáng)，故A正確、C錯(cuò)誤．電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，故B錯(cuò)誤．由圖中數(shù)據(jù)可知D正確.(時(shí)間：60分鐘)題組一電場力做功的特點(diǎn)和電勢能變化的關(guān)系1．下列關(guān)于電勢凹凸的推斷，正確的是()A．負(fù)電荷從A移到B時(shí)，外力做正功，A點(diǎn)的電勢肯定較高B．負(fù)電荷從A移到B時(shí)，電勢能增加，A點(diǎn)的電勢肯定較低C．正電荷從A移到B時(shí)，電勢能增加，A點(diǎn)的電勢肯定較低D．正電荷只在電場力作用下從靜止開頭，由A移到B，A點(diǎn)的電勢肯定較高答案CD解析依據(jù)電場力做功和電勢能變化的關(guān)系，不管是正電荷還是負(fù)電荷，只要電場力做正功電勢能就削減；只要電場力做負(fù)功電勢能就增加．正、負(fù)電荷在電勢凹凸不同的位置具有的電勢能不同，正電荷在電勢高處具有的電勢能大；負(fù)電荷在電勢低處具有的電勢能大，可以確定選項(xiàng)C、D正確．2．下列說法正確的是()A．電荷從電場中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到了B點(diǎn)，路徑不同，電場力做功的大小就可能不同B．電荷從電場中的某點(diǎn)開頭動(dòng)身，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，又回到了該點(diǎn)，則電場力做功為零C．正電荷沿著電場線運(yùn)動(dòng)，電場力對正電荷做正功，負(fù)電荷逆著電場線運(yùn)動(dòng)，電場力對負(fù)電荷做正功D．電荷在電場中運(yùn)動(dòng)，由于電場力可能對電荷做功，所以能量守恒定律在電場中并不成立答案BC解析電場力做功和電荷運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電場力做功只和電荷的初、末位置有關(guān)，所以電荷從某點(diǎn)動(dòng)身又回到了該點(diǎn)，電場力做功為零，B正確；正電荷沿電場線的方向運(yùn)動(dòng)，則正電荷受到的電場力和電荷的位移方向相同，故電場力對正電荷做正功，同理，負(fù)電荷逆著電場線的方向運(yùn)動(dòng)，電場力對負(fù)電荷做正功，C正確；電荷在電場中雖然有電場力做功，但是電荷的電勢能和其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化滿足能量守恒定律，D錯(cuò)．圖1573．如圖157所示，兩個(gè)等量的正點(diǎn)電荷分別置于P、Q兩位置，在P、Q連線的垂直平分線上有M、N兩點(diǎn)，另有一摸索電荷q，則()A．若q是正電荷，q在N點(diǎn)的電勢能比在M點(diǎn)的電勢能大B．若q是負(fù)電荷，q在M點(diǎn)的電勢能比在N點(diǎn)的電勢能大C．無論q是正電荷，還是負(fù)電荷，q在M、N兩點(diǎn)的電勢能都一樣大D．無論q是正電荷還是負(fù)電荷，q在M點(diǎn)的電勢能都比在N點(diǎn)的電勢能小答案AB解析由兩個(gè)等量的正點(diǎn)電荷四周的電場線的分布狀況可知，兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上的電場方向是：由連線的中點(diǎn)沿中垂線指向無窮遠(yuǎn)處．正電荷從N點(diǎn)移到M點(diǎn)，靜電力做正功，電勢能減?。回?fù)電荷從N點(diǎn)移到M點(diǎn)，靜電力做負(fù)功，電勢能增大．故選A、B.題組二電勢能和電勢的計(jì)算4．將一正電荷從無窮遠(yuǎn)處移至電場中M點(diǎn)，電場力做功為6.0×10－9J，若將一個(gè)等量的負(fù)電荷從電場中N點(diǎn)移向無窮遠(yuǎn)處，電場力做功為7.0×10－9J，則M、N兩點(diǎn)的電勢φM、φN有如下關(guān)系()A．φM＜φN＜0 B．φN＞φM＞0C．φN＜φM＜0 D．φM＞φN＞0答案C解析取無窮遠(yuǎn)處電勢φ∞＝0.對正電荷：W∞M＝0－EpM＝－qφM，φM＝eq\f(－W∞M,q)＝－eq\f(6×10－9,q)；對負(fù)電荷：WN∞＝EpN－0＝－qφN，φN＝eq\f(－WN∞,q)＝－eq\f(7×10－9,q)；所以φN＜φM＜0，選項(xiàng)C正確．圖1585．如圖158所示，把電荷量為－5×10－9C的電荷，從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，其電勢能________(選填“增大”“減小”或“不變”)；若A點(diǎn)的電勢φA＝15V，B點(diǎn)的電勢φB＝10V，答案增大－2.5×10－8J解析電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做負(fù)功，故電勢能增大．由電場力做功與電勢能變化的關(guān)系知，電場力做的功為WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)＝(－5×10－9)×(15－10)J＝－2.5×10－8J.6．將一個(gè)電荷量為－2×10－8C的點(diǎn)電荷，從零電勢點(diǎn)S移到M點(diǎn)要克服靜電力做功4×10－8J，則M點(diǎn)電勢能EPM＝________J，M點(diǎn)電勢φM＝________V．若將該電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，靜電力做功14×10－8J，則N點(diǎn)電勢φN＝________答案4×10－8－25解析本題可以依據(jù)電勢差和電勢的定義式解決．由WSM＝EPS－EPM得EPM＝EPS－WSM＝4×10－8J由EPM＝qφM，得φM＝eq\f(EPM,q)＝eq\f(4×10－8,－2×10－8)V＝－2VWMN＝EPM－EPN，得EPN＝EPM－WMN＝－10×10－8J由EPN＝qφN得φN＝eq\f(EPN,q)＝eq\f(－10×10－8,－2×10－8)V＝5V題組三由電場線或等勢面推斷電場強(qiáng)度和電勢7．關(guān)于等勢面的說法，正確的是()A．電荷在等勢面上移動(dòng)時(shí)，由于不受電場力作用，所以說電場力不做功B．在同一個(gè)等勢面上各點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等C．兩個(gè)不等電勢的等勢面可能相交D．若相鄰兩等勢面的電勢差相等，則等勢面的疏密程度能反映場強(qiáng)的大小答案D解析等勢面由電勢相等的點(diǎn)組成，等勢面處的電場線跟等勢面垂直，因此電荷在等勢面上移動(dòng)時(shí)，電場力不做功，但并不是不受電場力的作用，A錯(cuò)．等勢面上各點(diǎn)場強(qiáng)大小不肯定相等，等勢面不行能相交，B、C錯(cuò)．等差等勢面的疏密反映場強(qiáng)的大小，D對．8．下列四個(gè)圖中，a、b兩點(diǎn)電勢相等、電場強(qiáng)度也相等的是()答案D解析勻強(qiáng)電場的等勢面是垂直于電場線的一簇等間距的平行平面，A中a、b兩點(diǎn)不在同一等勢面上，所以，這兩點(diǎn)的電勢是不相等的，但這兩點(diǎn)的場強(qiáng)相等；B中a、b兩點(diǎn)在同一個(gè)等勢面上，電勢相等，但這兩點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等、方向不同；C中a、b兩點(diǎn)對稱于兩電荷的連線，所以電勢相等，但在中垂線上場強(qiáng)的方向是平行于中垂線的，而且都指向外側(cè)，故兩點(diǎn)的場強(qiáng)的方向不同；在D中，a、b兩點(diǎn)的電勢相等，場強(qiáng)的方向是沿連線的，而且方向相同，故本題選D.圖1599．如圖159所示，O為兩個(gè)等量異種電荷連線的中點(diǎn)，P為連線中垂線上的一點(diǎn)，對O、P兩點(diǎn)的比較正確的是()A．φO＝φP，EO>EPB．φO>φP，EO＝EPC．負(fù)電荷在P點(diǎn)的電勢能大D．O、P兩點(diǎn)所在直線為等勢面答案AD解析等量異種電荷的中垂線是一條等勢面，故φO＝φP，D對，電勢能相等，C錯(cuò)；有疊加可知從中點(diǎn)O到無窮遠(yuǎn)，電場強(qiáng)度越來越小，故EO>EP，A正確．圖151010．如圖1510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(diǎn)，若將一負(fù)電荷從A點(diǎn)自由釋放，負(fù)電荷沿電場線從A到B運(yùn)動(dòng)過程中的速度－時(shí)間圖象如圖乙所示，比較A、B兩點(diǎn)電勢φ的凹凸和場強(qiáng)E的大小可得()A．φA＞φB B．φA＜φBC．EA＞EB D．EA＝EB答案BC解析負(fù)電荷速度在增加，說明電場力方向由A指向B，場強(qiáng)方向由B指向A，所以φB＞φA，B對．又知加速度在減小，所以EA＞EB，C對．題組四電場線、等勢面和軌跡綜合應(yīng)用圖151111．如圖1511所示，實(shí)線是一個(gè)電場中的電場線，虛線是一個(gè)負(fù)的摸索電荷在這個(gè)電場中僅在電場力作用下運(yùn)動(dòng)的軌跡．若電荷是從a處運(yùn)動(dòng)到b處，以下推斷正確的是()A．電荷從a到b加速度減小B．電荷從a到b動(dòng)能減小C．電荷從a到b電勢能減小D．電荷從a到b電勢能增加答案ABD解析由電場線的疏密程度可知，Ea>Eb，再由a＝eq\f(F,m)＝eq\f(qE,m)知，A項(xiàng)正確；電場力的方向指向曲線的內(nèi)側(cè)，即沿電場線指向左，粒子從a運(yùn)動(dòng)到b處，電場力做負(fù)功，動(dòng)能減小，電勢能增大，所以B、D項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤.圖151212．如圖1512所示，MN是點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中的一條電場線．一個(gè)帶電粒子(不計(jì)重力)從a到b穿越這條電場線的軌跡如圖中虛線所示．下列結(jié)論中正確的是()A．帶電粒子從a到b過程中動(dòng)能漸漸減小B．電場線的方向由N指向MC．帶電粒子在a點(diǎn)的電勢能大于在b點(diǎn)的電勢能D．帶電粒子在a點(diǎn)的加速度小于在b點(diǎn)的加速度答案CD解析由帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡可以看出其受力方向指向凹側(cè)，則電場力做正功，帶電粒子的動(dòng)能增加，電勢能減小，A錯(cuò)誤、C正確；由于不知帶電粒子的電性，無法推斷電場線方向，B錯(cuò)誤；由于帶電粒子從a到b的過程中彎曲的幅度越來越大，說明受到的電場力越來越大，故加速度越來越大，D正確．圖151313．一帶電粒子射入一固定在O點(diǎn)的點(diǎn)電荷的電場中，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1513中虛線ABC所示，圖中實(shí)線是同心圓弧，表示電場的等勢面，不計(jì)重力，可以推斷()A．此粒子始終受到靜電排斥力作用B．粒子在A點(diǎn)和C點(diǎn)的速度大小肯定相等C．粒子在B點(diǎn)的動(dòng)能肯定大于在A點(diǎn)的動(dòng)能D．粒子在B點(diǎn)的電勢能肯定大于在C點(diǎn)的電勢能答案ABD解析如題圖所示，軌跡向左彎曲，帶電粒子所受的電場力方向向左，則帶電粒子受到了排斥力作用．故A正確．A、C兩點(diǎn)處于同一等勢面上，從A到C，電場力做功為零，則A、C兩點(diǎn)動(dòng)能相等，速度相等，故B正確．從A到B過程中，電場力做負(fù)功，可知電勢能增大，動(dòng)能減小，粒子在B點(diǎn)的動(dòng)能肯定小于在A點(diǎn)的動(dòng)能．故C錯(cuò)誤．從B到C過程中，電場力做正功，可知電勢能減小，粒子在B點(diǎn)的電勢能肯定大于在C點(diǎn)的電勢能，故D正確．故選：ABD圖151414．一個(gè)帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖1514中曲線AB所示，平行的