高中物理 1-4 电势能和电势 课后强化作业（含解析）新人教版选修3-1

【成才之路】-学年高中物理1-4电势能和电势课后强化作业（含解析）新人教版选修3-11．(·安丘一中高二检测)下列说法中正确的是()A．电场线密集处场强大，电势高B．沿电场线方向场强减小，电势降低C．在电势高处电荷具有的电势能大D．场强为零处，电势不一定为零答案：D解析：电场线密集处场强大，电势不一定高，A错；沿电场线方向电势降低，但场强不一定减小，B错；正电荷在电势高处具有较大电势能，但对于负电荷正好相反，C错；场强大小与电势高低无必然关系，D对。2．在点电荷Q形成的电场中有一点A，当一个－q的试探电荷从电场的无限远处被移到电场中的A点时，电场力做的功为W，则试探电荷在A点的电势能及电场中A点的电势分别为()A．EpA＝－W，φA＝eq\f(W,q) B．EpA＝W，φA＝－eq\f(W,q)C．EpA＝W，φA＝eq\f(W,q) D．EpA＝－W，φA＝－eq\f(W,q)答案：A解析：由W＝－EpA，可得：EpA＝－W，由φ＝eq\f(Ep,q)得：φA＝eq\f(EpA,qA)＝eq\f(－W,－q)＝eq\f(W,q)。故只有A正确。3．(·吉安高二检测)如图所示，在O点的点电荷＋Q形成的电场中，试探电荷＋q由A点移到B点电场力做功为W1，以OA为半径画弧交OB于C，再把试探电荷由A点移到C点电场力做功为W2，由C点移到B点电场力做功为W3，则三者关系为()A．W1＝W2＝W3<0 B．W1>W2＝W3>0C．W1＝W3>W2＝0 D．W3>W1＝W2＝0答案：C解析：因A、C两点处于同一等势面上，所以W1＝W3>W2＝0，所以C正确。4.三个点电荷电场的电场线分布如图所示，图中a、b两点处的场强大小分别为Ea、Eb，电势分别为φa、φb，则()A．Ea>Eb，φa>φbB．Ea<Eb，φa<φbC．Ea>Eb，φa<φbD．Ea<Eb，φa>φb答案：C解析：根据电场线的疏密表示场强的大小可知：Ea>Eb；根据顺着电场线电势越来越低的规律可知：φa<φb，C正确。5.电场中等势面如图所示，下列关于该电场的描述正确的是()A．A点的电场强度比C点的小B．负电荷在A点的电势能比C点的电势能大C．电荷沿等势面AB移动过程中，电场力始终不做功D．正电荷由A移到C，电场力做负功答案：C解析：等势面的疏密程度表示电场的强弱，所以A点的电场强度比C点的大，选项A错误；由于A点电势比C点电势大，所以负电荷在A点电势能比C点电势能小，正电荷由A移到C，电场力做正功，所以选项B、D错误；由于A点和B点在同一等势面上，所以电荷沿等势面AB移动过程中，电场力始终不做功，选项C正确。6.如图所示的电场中有A、B两点，下列判断正确的是()A．电势φA>φB，场强EA>EBB．电势φA>φB，场强EA<EBC．将电荷量为q的正电荷从A点移到B点，电场力做正功，电势能减少D．将电荷量为q的负电荷分别放在A、B两点，电荷具有的电势能EpA>EpB答案：BC解析：顺着电场线电势逐渐降低，即φA>φB，由电场线疏密可知，EA<EB，故A错，B对；由电场力做功与电势能变化的关系可知，＋q从A移到B，电场力做正功，电势能减少，C对；负电荷从A移到B，电场力做负功，电势能增加，EpA<EpB，故D错。7.如图所示，在粗糙的斜面上固定一点电荷Q，在M点无初速度地释放带有恒定电荷的小物块，小物块在Q的电场中沿斜面运动到N点静止，则从M到N的过程中()A．小物块所受的静电力减小B．小物块的电势能可能增加C．小物块电势能变化量的大小一定小于克服摩擦力做的功D．M点的电势一定高于N点的电势答案：AC解析：小物块从M点由静止释放，至N点又静止，说明物块先加速后减速，因此物块一定受摩擦力的作用。其能量在重力势能、电势能和内能之间转化。Q为点电荷，由F＝keq\f(Qq,r2)，因rM<rN，所以FN<FM，A正确；由小物块的初、末状态可知，小物块从M到N的过程先加速再减速，这说明，物块在运动过程中沿斜面向下的力在减小，而重力和摩擦力均为恒力，所以电荷间的库仑力为斥力，且库仑力做正功，电势能减小，B错误；由功能关系可知，克服摩擦力做的功等于电势能的减少量和重力势能的减少量之和，故C正确；因不知Q和物块的电性，无法判断电势高低，D错误。8.(·湖北黄冈中学高二期中)如图所示为电场的电场线，现将一电荷量q＝－3.0×10－9C的负电荷从A点移到B点、从B点移到C点、从C点移到D点，电场力做功分别为：WAB＝3.0×10－8J、WBC＝1.5×10－8J、WCD＝9.0×10－9J。若取C点电势为零，试求A、B、D答案：－15V－5V3V解析：根据电势的概念求解：电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到电势零点时，电场力所做的功。由于本题中移动的是负电荷，故不难理解：A、B、C三点的电势应等于单位负电荷由该点移动电势零点(C点)时，电场力所做的功的负值，即φA＝－eq\f(WAC,|q|)＝－eq\f(WAB＋WBC,|q|)＝－eq\f(3.0×10－8＋1.5×10－8,3.0×10－9)V＝－15V，φB＝－eq\f(WBC,|q|)＝－eq\f(1.5×10－8,3.0×10－9)V＝－5V，φD＝－eq\f(WDC,|q|)＝－eq\f(－WCD,|q|)＝eq\f(9.0×10－9,3.0×10－9)V＝3V。能力提升1．在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点。其中a、b两点的电势相等，电场强度相同的是()A．甲图中与点电荷等距的a、b两点B．乙图中两等量异号电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点C．丙图中两等量同号电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点D．丁图中匀强电场中的a、b两点答案：B解析：甲图中场强大小相同，方向不同，电势φa＝φb。乙图中场强大小、方向皆相同，电势φa＝φb。丙图中场强大小相同，方向相反，电势φa＝φb。丁图中场强大小，方向皆相同，电势φa<φb。2．如图所示，实线是一个电场中的电场线，虚线是一个负试探电荷在这个电场中的轨迹，若电荷是从a处运动到b处，以下判断正确的是()A．电荷从a到b加速度减小B．b处电势能大C．b处电势高D．电荷在b处速度小答案：BD解析：由题图可知b处的电场线比a处的电场线密，说明b处的场强大于a处的场强。根据牛顿第二定律，试探电荷在b处的加速度大于在a处的加速度，A选项错。由题图可知，电荷做曲线运动，必受到不等于零的合外力，即F≠0，且F的方向应指向运动轨迹的凹向。因为试探电荷带负电，所以电场线指向是从疏到密。再利用“电场线方向为电势降低最快的方向”判断a、b处电势高低关系是φa>φb，C选项不正确。根据试探电荷的位移与所受电场力的夹角大于90°，可知电场力对试探电荷做负功。功是能量变化的量度，可判断由a→b电势能增加，B选项正确。又因电场力做功与路径无关，系统的能量守恒，电势能增加则动能减小，即速度减小，D选项正确。3．(·曲师大附中高二检测)如图甲是某电场中的一条电场线，a、b是这条电场线上的两点，一负电荷只受电场力作用，沿电场线从a运动到b。在这个过程中，电荷的v－t图象如图乙所示，比较a、b两点场强的大小和电势的高低，下列说法正确的是()A．Ea<Eb、φa>φb B．Ea＝Eb、φa>φbC．Ea>Eb、φa>φb D．Ea＝Eb、φa<φb答案：B解析：由图乙可看出，电荷运动过程中，加速度不变，所以可判定Ea＝Eb；因为负电荷做匀减速运动，所以电场方向由a指向b，故φa>φb，选项B正确。4.图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线。两粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等。现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示。点a、b、c为实线与虚线的交点，已知O点电势高于c点。若不计重力，则()A．M带负电荷，N带正电荷B．N在a点的速度与M在c点的速度大小相同C．N在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功D．M在从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零答案：BD解析：由O点电势高于c点电势知，场强方向垂直虚线向下，由两粒子运动轨迹的弯曲方向知N粒子所受电场力方向向上，M粒子所受电场力方向向下，故M粒子带正电、N粒子带负电，A错误。N粒子从O点运动到a点，电场力做正功。M粒子从O点运动到c点电场力也做正功。因为UaO＝UOc，且M、N粒子质量相等，电荷的绝对值相等，由动能定理易知B正确。因O点电势低于a点电势，且N粒子带负电，故N粒子运动中电势能减少，电场力做正功，C错误。O、b两点位于同一等势线上，D正确。5.如图所示，实线是两个等量点电荷P、Q形成电场的等势面，虚线是一带电粒子仅在电场力作用下运动的轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，b位于P、Q连线的中点。则()A．两点电荷P、Q电性相反B．a点的电场强度大于b点的电场强度C．带电粒子在a点的电势能大于在c点的电势能D．带电粒子在a点的动能小于在b点的动能答案：BD解析：题图为等量同种电荷的等势面，故A选项错，由图中等势面的疏密知B选项正确；由运动轨迹的弯曲情况、电场力的做功情况和动能的变化情况知C错，D正确。6．(·试题调研)a、b带等量异种电荷，MN为ab连线的中垂线，现有一个带电粒子从M点以一定初速度v0射入，开始时一段轨迹如图中实线所示，不考虑粒子重力，则在飞越该电场的整个过程中()A．该粒子带负电B．该粒子的动能先增大，后减小C．该粒子的电势能先减小，后增大D．该粒子运动到无穷远处后，速度的大小一定仍为v0答案：ABCD解析：根据粒子开始时的一段轨迹可以判断，粒子在该电场中受到大致向右的电场力，因而可以判断粒子带负电，A正确。因为等量异种电荷的中垂面是一个等势面，又由两个电荷的电性可以判断，由a到b电势逐渐升高，由b到无穷远处逐渐降低，所以粒子电势能先减小后增大，电场力先做正功后做负功，动能先增大后减小，所以B、C正确。从M点到无穷远处，电势变化为零，电场力做功为零，粒子动能变化为零，速度仍为v0，D正确。点评：等量异种电荷连线的中垂面一定是等势面，且与无穷远处等电势，这是本题考查的重点。至于粒子的动能、电势能变化情况，可以根据粒子轨迹的弯曲情况结合功能关系判断出来。7.如图所示，在绝缘光滑水平面的上方存在着水平方向的匀强电场，现有一个质量m＝2.0×10－3kg、电量q＝2.0×10－6C的带正电的物体(可视为质点)，从O点开始以一定的水平初速度向右做直线运动，其位移随时间的变化规律为x＝6.0t－10t2，式中x的单位为m，t的单位为s。不计空气阻力，取g＝10m/s(1)求匀强电场的场强大小和方向；(2)求带电物体在0～0.5s内电势能的变化量。答案：(1)2.0×104N/C方向水平向左(2)电势能增加2×10－2J解析：(1)由x＝6.0t－10t2得加速度大小为：a＝20m/s2根据牛顿第二定律：Eq＝ma解得场强大小为：E＝2.