2024-2025學(xué)年高中物理第一章4電勢能電勢與電勢差練習(xí)含解析教科版選修3-1

PAGEPAGE94.電勢能電勢與電勢差基礎(chǔ)鞏固1.下列關(guān)于電荷在電場中電勢能的說法正確的是()A.電荷在電場強(qiáng)度大的地方,電勢能肯定大B.電荷在電場強(qiáng)度為零的地方,電勢能肯定為零C.電荷只在電場力的作用下從某點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn),電荷的電勢能肯定削減D.電荷只在電場力的作用下,從某點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn),電荷的電勢能可能增加,也可能削減解析:因?yàn)殡妱菽苁且粋€(gè)相對量,電勢能的大小和零電勢的選擇有關(guān),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤.電場強(qiáng)度為零的地方,電勢不肯定為零,如處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體,內(nèi)部的電場強(qiáng)度為零,但電勢能不為零,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤.假如電荷的初速度為零,電荷只在電場力的作用下,電荷將做加速運(yùn)動(dòng),電荷的電勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,但假如電荷的初速度不為零,電荷可能在電場力的作用下,先做減速運(yùn)動(dòng),這樣電場力對電荷做負(fù)功,電荷的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電勢能,電荷的電勢能增加,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確.答案:D2.電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差為5V,其物理意義是()A.將單位正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場力增大5NB.將單位正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),其電勢能將增加5JC.將單位正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),其電勢能將削減5JD.將單位正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),其動(dòng)能將增加5J解析:A、B兩點(diǎn)間的電勢差為5V,則將單位正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場力做功為5J,故電勢能將削減5J,選項(xiàng)C正確.因?yàn)楦鼽c(diǎn)電場強(qiáng)度未知,是否有其他力做功未知,選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤.答案:C3.在點(diǎn)電荷Q形成的電場中有一點(diǎn)A,當(dāng)一個(gè)-q的檢驗(yàn)電荷從電場的無限遠(yuǎn)處被移到電場中的A點(diǎn)時(shí),電場力做的功為W,則檢驗(yàn)電荷在A點(diǎn)的電勢能及電場中A點(diǎn)的電勢分別為()A.EpA=-W,φA=B.C.EpA=W,φA=D.解析:由W=0-EpA,可得EpA=-W,由φ=Epq,得φ答案:A4.(多選)如圖所示,在x軸上相距為l的兩點(diǎn)處固定兩個(gè)等量異號(hào)點(diǎn)電荷+Q、-Q,虛線是以+Q所在點(diǎn)為圓心、lA.b、d兩點(diǎn)處的電勢相同B.四點(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.將一檢驗(yàn)電荷+q沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn),+q的電勢能削減解析:首先畫出電場的電場線,如圖所示.該電場中的電勢關(guān)于x軸對稱,所以b、d兩點(diǎn)的電勢相等,電場強(qiáng)度的方向不同,故A正確,C錯(cuò)誤;c點(diǎn)在兩個(gè)點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)上,也在兩個(gè)點(diǎn)電荷連線的中垂線上,所以它的電勢與無窮遠(yuǎn)處的電勢相等,而正電荷四周的電場的電勢都比它高,即c點(diǎn)的電勢在a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中是最低的,故B正確;c點(diǎn)的電勢低于a點(diǎn)的電勢,檢驗(yàn)電荷+q沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn),電場力做正功,+q的電勢能削減,故D正確.答案:ABD5.(多選)一電子飛經(jīng)電場中A、B兩點(diǎn),電子在A點(diǎn)電勢能為4.8×10-17J,動(dòng)能為3.2×10-17J,電子經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)電勢能為3.2×10-17J,假如電子只受電場力作用,則()A.電子在B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為4.8×10-17JB.由A到B電場力做功為100eVC.電子在B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為1.6×10-17JD.A、B兩點(diǎn)間電勢差為100V解析:電子從A運(yùn)動(dòng)到B,只有電場力做功,故EpA+EkA=EpB+EkB,故選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.電子削減的電勢能ΔEp=EpA-EpB=1.6×10-17J=100eV,故由A到B電場力做功為100eV,選項(xiàng)B正確.由于電子帶負(fù)電,故A、B之間的電勢差UAB=-100V,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:AB6.如圖所示,甲是某電場中的一條電場線,A、B是這條線上的兩點(diǎn),一負(fù)電荷只受電場力作用,沿電場線從A運(yùn)動(dòng)到B,在這一過程中,電荷的速度—時(shí)間圖像如圖乙所示,比較A、B兩點(diǎn)的電勢φ的凹凸和電場強(qiáng)度E的大小,正確的是()A.φA>φBEA<EB B.φA>φBEA=EBC.φA>φBEA>EB D.φA<φBEA=EB解析:據(jù)速度圖像可得,負(fù)電荷的加速度恒定,由A到B做勻減速直線運(yùn)動(dòng),所以EA=EB,電場強(qiáng)度方向由A指向B,所以φA>φB.故B項(xiàng)正確.答案:B7.(多選)如圖所示,某區(qū)域電場左右對稱分布,M、N為對稱軸上的兩點(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)電場強(qiáng)度肯定大于N點(diǎn)電場強(qiáng)度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),靜電力做正功解析:沿電場線方向電勢漸漸降低,M點(diǎn)電勢肯定高于N點(diǎn)電勢,故選項(xiàng)A正確;因電場線越密的區(qū)域電場強(qiáng)度越大,由題圖可知N點(diǎn)電場強(qiáng)度大于M點(diǎn)電場強(qiáng)度,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由Ep=qφ可知,正電荷在M點(diǎn)的電勢能大于在N點(diǎn)的電勢能,故選項(xiàng)C正確;電子從M點(diǎn)移到N點(diǎn)的過程中,受到的靜電力與移動(dòng)方向相反,靜電力做負(fù)功,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:AC8.在電場中把一個(gè)電荷量為-6×10-8C的點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場力做功為-3×10-5J,將此電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn),電場力做功為4.5×10-5J,求:(1)A與C兩點(diǎn)間的電勢差.(2)取C點(diǎn)為電勢零點(diǎn)時(shí),A的電勢為多大?解析:法一:把電荷從A移到C電場力做功WAC=WAB+WBC=-3×10-5J+4.5×10-5J=1.5×10-5J.則A、C間的電勢差UAC=WACq=取φC=0,φA=UAC=-250V.法二:UAB=WABqUBC=WBCq則UAC=UAB+UBC=500V-750V=-250V.取φC=0,φA=UAC=-250V.答案:(1)-250V(2)-250V實(shí)力提升1.(多選)下列說法正確的是()A.電勢差與電勢一樣,是相對量,與零點(diǎn)的選取有關(guān)B.電勢差是一個(gè)標(biāo)量,但是有正值和負(fù)值之分C.由于電場力做功跟移動(dòng)電荷的路徑無關(guān),所以電勢差也跟移動(dòng)電荷的路徑無關(guān),只跟這兩點(diǎn)的位置有關(guān)D.A、B兩點(diǎn)的電勢差是恒定的,不隨零電勢點(diǎn)的不同而變更,所以UAB=UBA解析:電勢差的大小與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤.從電勢差的特性可知電勢差是標(biāo)量,有正負(fù)之分,選項(xiàng)B正確.從電場力做功的特征及電勢差的定義可知兩點(diǎn)間的電勢差只與兩點(diǎn)間位置有關(guān),選項(xiàng)C正確.最易錯(cuò)的是把電勢差與電壓相混淆,電勢差可以反映出兩點(diǎn)電勢的凹凸,UAB=-UBA,而電壓只是電勢差的大小,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:BC2.電子束焊接機(jī)中的電子槍如圖所示,陰極K的電勢為φK,陽極A的電勢為φA.僅在電場力作用下,電子(電荷量為-e)從K運(yùn)動(dòng)到A,則()A.A、K間的電勢差為φA-φKB.電子的動(dòng)能增加e(φK-φA)C.電子的電勢能增加e(φA-φK)D.電子克服電場力做的功為e(φA-φK)解析:A、K間的電勢差為UAK=φA-φK,選項(xiàng)A正確;電場力做的功為W=-eUKA=eUAK=e(φA-φK),由功能關(guān)系知,電子的動(dòng)能增加e(φA-φK),電子的電勢能削減e(φA-φK),故選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤.答案:A3.如圖所示,真空中M、N處放置兩等量異種電荷,a、b、c表示電場中的三條等勢線,D點(diǎn)和E點(diǎn)位于等勢線a上,F點(diǎn)位于等勢線c上,DF平行于MN.已知一帶正電的檢驗(yàn)電荷從D點(diǎn)移動(dòng)到F點(diǎn)時(shí),檢驗(yàn)電荷的電勢能增加,則以下判定正確的是()A.M點(diǎn)處放置的是正電荷B.D點(diǎn)的電勢高于F點(diǎn)的電勢C.D點(diǎn)的電場強(qiáng)度與F點(diǎn)的電場強(qiáng)度完全相同D.將帶正電的檢驗(yàn)電荷沿直線由D點(diǎn)移動(dòng)到E點(diǎn),電場力先做正功,后做負(fù)功解析:由于正電荷從D點(diǎn)移到F點(diǎn)時(shí),電勢能增加,電場力做負(fù)功,說明N處為正電荷,M點(diǎn)放置的是負(fù)電荷,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電場的方向由F指向D,φD<φF,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由于電場強(qiáng)度是矢量,ED和EF方向不同,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;將正電荷由D點(diǎn)移到E點(diǎn),先由高電勢到低電勢,再由低電勢移向高電勢,電場力先做正功,后做負(fù)功,選項(xiàng)D正確.答案:D4.一帶電粒子只在電場力的作用下沿圖中曲線JK穿過一勻強(qiáng)電場,a、b、c、d為該電場的等勢面,其中有φa<φb<φc<φd,若不計(jì)粒子的重力,可以確定()A.該粒子帶正電B.從J到K粒子的電勢能增加C.該粒子帶負(fù)電D.粒子從J到K運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)能與電勢能之和可能增加解析:由題意可知,帶電粒子從J移動(dòng)到K點(diǎn),電勢漸漸上升,該粒子只受電場力作用,所以該粒子必定帶負(fù)電,從J到K,電場力做正功,所以電勢能降低,整個(gè)過程能量變更狀況是:電勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能.依據(jù)能量守恒定律,動(dòng)能和電勢能的總和是不變的,所以選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤.答案:C5.有一勻強(qiáng)電場,其電場強(qiáng)度為E,方向水平向右,把一個(gè)半徑為r的光滑絕緣環(huán)豎直放置于場中,環(huán)面平行于電場線,環(huán)的頂點(diǎn)A穿有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的空心小球,如圖所示.當(dāng)小球由靜止起先從A點(diǎn)下滑1A.2mg B.qEC.2mg+qE D.2mg+3qE解析:由A到B,mgr+qEr=12mvB2,在B點(diǎn)FB-qE=m答案:D6.(多選)如圖所示,一帶正電的點(diǎn)電荷固定于O點(diǎn),兩虛線圓均以O(shè)為圓心,兩實(shí)線分別為帶電粒子M和N先后在電場中運(yùn)動(dòng)的軌跡,a、b、c、d、e為軌跡和虛線圓的交點(diǎn).不計(jì)重力.下列說法正確的是()A.M帶負(fù)電荷,N帶正電荷B.M在b點(diǎn)的動(dòng)能小于它在a點(diǎn)的動(dòng)能C.N在d點(diǎn)的電勢能等于它在e點(diǎn)的電勢能D.N在從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過程中克服電場力做功解析:如題圖所示,粒子M的軌跡向左彎曲,則帶電粒子M所受的電場力方向向左,可知帶電粒子M受到了引力作用,故M帶負(fù)電荷;而粒子N的軌跡向下彎曲,則帶電粒子N所受的電場力方向向下,說明粒子N受到斥力作用,故粒子N帶正電荷,選項(xiàng)A正確.由于虛線是等勢面,粒子M從a到b,電場力對其做負(fù)功,故動(dòng)能減小,選項(xiàng)B正確.對于粒子N,由于d和e在同一等勢面上,故從d到e電場力不做功,電勢能不變,選項(xiàng)C正確.由于粒子N帶正電,故從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過程中,電場力做正功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:ABC7.如圖所示的電場中,已知A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB=-20V.求:(1)電荷量q=5×10-9C的正電荷由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),電場力所做的功是多少?(2)電荷量q=5×10-9C的正電荷在A點(diǎn)的電勢能為EpA=5×10-8J,問B點(diǎn)的電勢是多少?解析:(1)WAB=qUAB=5×10-9×(-20)J=-1×10-7J.(2)φA=EpAφB=φA-UAB=10