2024高中物理刷題首秧第一章第4節(jié)電勢(shì)能和電勢(shì)對(duì)點(diǎn)練+鞏固練含解析新人教版選修3-1VIP

PAGEPAGE8第4節(jié)電勢(shì)能和電勢(shì)1.靜電力做功的特點(diǎn)：在靜電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)。2．電勢(shì)能：電荷在電場(chǎng)中的勢(shì)能叫做電勢(shì)能，可用Ep表示。電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)所做的功。3．靜電力做的功等于電勢(shì)能的削減量，用公式表示W(wǎng)AB＝EpA－EpB。電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能削減，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能eq\o(□,\s\up1(10))增加。4．電勢(shì)：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的eq\o(□,\s\up1(11))電勢(shì)能與它的eq\o(□,\s\up1(12))電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢(shì)。電勢(shì)用eq\o(□,\s\up1(13))φ來(lái)表示。單位：eq\o(□,\s\up1(14))伏特，符號(hào)是V。公式：φ＝eq\o(□,\s\up1(15))eq\f(Ep,q)。沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)肯定eq\o(□,\s\up1(16))降低。5．在電場(chǎng)中，eq\o(□,\s\up1(17))電勢(shì)相等的點(diǎn)組成的面叫做等勢(shì)面。等勢(shì)面特點(diǎn)：(1)等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等，在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷電場(chǎng)力eq\o(□,\s\up1(18))不做功。(2)等勢(shì)面肯定跟電場(chǎng)線eq\o(□,\s\up1(19))垂直，而且電場(chǎng)線總是由電勢(shì)較eq\o(□,\s\up1(20))高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較eq\o(□,\s\up1(21))低的等勢(shì)面。(3)規(guī)定：畫(huà)等勢(shì)面時(shí)，相鄰兩等勢(shì)面間電勢(shì)差相等，這樣，在等勢(shì)面密處電場(chǎng)強(qiáng)度較eq\o(□,\s\up1(22))大，在等勢(shì)面疏處，電場(chǎng)強(qiáng)度較eq\o(□,\s\up1(23))小。對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P9考點(diǎn)一電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變的關(guān)系1.(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．將電荷由電勢(shì)低的地方移到電勢(shì)高的地方，電勢(shì)能肯定增加B．將正電荷由電勢(shì)低的地方移到電勢(shì)高的地方，電勢(shì)能肯定增加C．將負(fù)電荷由電勢(shì)高的地方移到電勢(shì)低的地方，電勢(shì)能肯定增加D．無(wú)論是正電荷還是負(fù)電荷，電場(chǎng)力做負(fù)功時(shí)電勢(shì)能肯定增加答案BCD解析由公式φ＝eq\f(Ep,q)得Ep＝qφ，正電荷在電勢(shì)越高的地方電勢(shì)能越大，負(fù)電荷在電勢(shì)越低的地方電勢(shì)能越大。當(dāng)把正電荷由電勢(shì)高的地方移到電勢(shì)低的地方時(shí)，電勢(shì)能會(huì)削減，當(dāng)把負(fù)電荷從電勢(shì)高的地方移到電勢(shì)低的地方時(shí)，電勢(shì)能將增加，A錯(cuò)誤，B、C正確；依據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變的關(guān)系可知，當(dāng)電場(chǎng)力做正功時(shí)，電勢(shì)能削減，當(dāng)電場(chǎng)力做負(fù)功時(shí)，電勢(shì)能增加，D正確。2.(多選)如圖所示，虛線a、b、c代表靜電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，它們的電勢(shì)分別為φa、φb和φc，φa＞φb＞φc。一帶正電粒子射入電場(chǎng)中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線KLMN所示。由圖可知()A．粒子從K到L的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功B．粒子從L到M的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功C．粒子從K到L的過(guò)程中，電勢(shì)能增加D．粒子從L到M的過(guò)程中，動(dòng)能削減答案AC解析由φa、φb、φc的關(guān)系可知，靜電場(chǎng)是正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，帶電的粒子從K到L的過(guò)程中，粒子受到斥力的作用，克服電場(chǎng)力做功，粒子動(dòng)能削減，電勢(shì)能增加；粒子從L到M的過(guò)程中，電場(chǎng)力做正功，粒子的動(dòng)能增加，電勢(shì)能削減，A、C正確?？键c(diǎn)二電勢(shì)能、電勢(shì)的計(jì)算和凹凸推斷3.下列說(shuō)法中正確的是()A．電場(chǎng)線密集處場(chǎng)強(qiáng)大，電勢(shì)高B．沿電場(chǎng)線方向場(chǎng)強(qiáng)減小，電勢(shì)降低C．在電勢(shì)高處電荷具有的電勢(shì)能大D．場(chǎng)強(qiáng)為零處，電勢(shì)不肯定為零答案D解析電場(chǎng)線密集處場(chǎng)強(qiáng)大，但電勢(shì)不肯定高，A錯(cuò)誤；沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，但場(chǎng)強(qiáng)不肯定減小，B錯(cuò)誤；正電荷在電勢(shì)高處具有較大電勢(shì)能，但對(duì)于負(fù)電荷正好相反，C錯(cuò)誤；場(chǎng)強(qiáng)大小與電勢(shì)凹凸無(wú)必定關(guān)系，D正確。4.(多選)如圖所示，在粗糙水平面上固定一點(diǎn)電荷Q，在M點(diǎn)無(wú)初速度釋放一帶有恒定電荷量的小物塊，小物塊在點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)靜止，則從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中()A．小物塊所受靜電力漸漸減小B．小物塊具有的電勢(shì)能漸漸減小C．M點(diǎn)的電勢(shì)肯定高于N點(diǎn)的電勢(shì)D．小物塊電勢(shì)能改變量的大小肯定等于克服摩擦力做的功答案ABD解析小物塊在從M到N運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，肯定受到向左的摩擦力，所以庫(kù)侖力肯定向右。隨著由M到N運(yùn)動(dòng)，離電荷Q距離越來(lái)越大，所以物塊受到的靜電力即庫(kù)侖力肯定減小，A正確；由動(dòng)能定理可得WE－μmgx＝0，即WE＝μmgx，靜電力做正功，小物塊具有的電勢(shì)能減小，其削減量等于克服滑動(dòng)摩擦力做功的值，B、D正確；因點(diǎn)電荷Q的電性未知，因而不能推斷M、N兩點(diǎn)電勢(shì)的凹凸，C錯(cuò)誤?？键c(diǎn)三等勢(shì)面的應(yīng)用5.(多選)如圖中虛線為勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)線，兩粒子M、N質(zhì)量相等，所帶電荷的肯定值也相等。現(xiàn)將M、N從虛線上的O點(diǎn)以相同速率射出，兩粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡分別如圖中兩條實(shí)線所示。點(diǎn)a、b、c為實(shí)線與虛線的交點(diǎn)，已知O點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)。若不計(jì)重力，則()A．M帶負(fù)電荷，N帶正電荷B．M帶正電荷，N帶負(fù)電荷C．N在從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至a點(diǎn)的過(guò)程中電勢(shì)降低D．M在O點(diǎn)和b點(diǎn)電勢(shì)能相同答案BD解析由O點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)電勢(shì)知，電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直虛線向下，由兩粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲方向知N粒子所受電場(chǎng)力方向向上，M粒子所受電場(chǎng)力方向向下，故M粒子帶正電，N粒子帶負(fù)電，A、C錯(cuò)誤，B正確；O、b兩點(diǎn)位于同一等勢(shì)線上，M在O、b兩點(diǎn)的電勢(shì)能相同，D正確。6.如圖所示，在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)電場(chǎng)力做功為W1，以O(shè)A為半徑畫(huà)弧交OB于C，再把摸索電荷由A點(diǎn)移到C點(diǎn)電場(chǎng)力做功為W2，由C點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做功為W3，則三者關(guān)系為()A．W1＝W2＝W3<0B．W1>W2＝W3>0C．W1＝W3>W2＝0D．W3>W1＝W2＝0答案C解析因A、C兩點(diǎn)處于同一等勢(shì)面上，所以W1＝W3>W2＝0，C正確。對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P101.(多選)如圖所示，a、b為豎直向上的電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，一帶電質(zhì)點(diǎn)在a點(diǎn)由靜止釋放，沿電場(chǎng)線方向向上運(yùn)動(dòng)，到b點(diǎn)恰好速度為零，下列說(shuō)法中正確的是()A．帶電質(zhì)點(diǎn)在a、b兩點(diǎn)受到的電場(chǎng)力都是豎直向上的B．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)高C．帶電質(zhì)點(diǎn)在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的電勢(shì)能小D．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大答案ABD解析質(zhì)點(diǎn)在a點(diǎn)由靜止釋放，沿電場(chǎng)線方向向上運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明電場(chǎng)力的方向肯定向上，質(zhì)點(diǎn)在a點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大于重力，到b點(diǎn)恰好速度為零，說(shuō)明質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)必是先加速后減速，可知質(zhì)點(diǎn)在b點(diǎn)受到的電場(chǎng)力小于重力，所以Fa＞Fb，由F＝qE可知Ea＞Eb，沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)肯定降低，所以φa＞φb；質(zhì)點(diǎn)由a到b，電場(chǎng)力做正功，所以電勢(shì)能減小。故選A、B、D。2.電場(chǎng)中等勢(shì)面如圖所示，下列關(guān)于該電場(chǎng)的描述正確的是()A．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比C點(diǎn)的小B．負(fù)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能比C點(diǎn)的電勢(shì)能大C．電荷沿等勢(shì)面AB移動(dòng)過(guò)程中，電場(chǎng)力始終不做功D．正電荷由A移到C，電場(chǎng)力做負(fù)功答案C解析等勢(shì)面的疏密程度表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，所以A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比C點(diǎn)的大，A錯(cuò)誤；由于A點(diǎn)電勢(shì)比C點(diǎn)電勢(shì)大，所以負(fù)電荷在A點(diǎn)電勢(shì)能比C點(diǎn)電勢(shì)能小，正電荷由A移到C，電場(chǎng)力做正功，B、D錯(cuò)誤；由于A點(diǎn)和B點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，所以電荷沿等勢(shì)面AB移動(dòng)過(guò)程中，電場(chǎng)力始終不做功，C正確。3.如圖所示，M、N兩點(diǎn)分別放置兩個(gè)等量異種電荷，A為它們連線的中點(diǎn)，B為連線上靠近N的一點(diǎn)，C為連線的中垂線上處于A點(diǎn)上方的一點(diǎn)，在A、B、C三點(diǎn)中()A．場(chǎng)強(qiáng)最小的點(diǎn)是A點(diǎn)，電勢(shì)最高的點(diǎn)是B點(diǎn)B．場(chǎng)強(qiáng)最小的點(diǎn)是A點(diǎn)，電勢(shì)最高的點(diǎn)是C點(diǎn)C．場(chǎng)強(qiáng)最小的點(diǎn)是C點(diǎn)，電勢(shì)最高的點(diǎn)是B點(diǎn)D．場(chǎng)強(qiáng)最小的點(diǎn)是C點(diǎn)，電勢(shì)最高的點(diǎn)是A點(diǎn)答案C解析如圖為等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布圖，由電場(chǎng)線的疏密分布知，B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于C點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)。中垂線上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向平行于兩點(diǎn)電荷連線，則電荷在中垂線上移動(dòng)，電場(chǎng)力不做功，則中垂線為等勢(shì)線，C點(diǎn)電勢(shì)等于A點(diǎn)電勢(shì)。兩點(diǎn)電荷連線上電場(chǎng)線由N指向M，B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)電勢(shì)，C正確。4.(多選)某帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)線、粒子在A點(diǎn)的初速度v0及運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，可以判定()A．粒子在A點(diǎn)的加速度小于它在B點(diǎn)的加速度B．粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能小于它在B點(diǎn)的動(dòng)能C．粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于它在B點(diǎn)的電勢(shì)能D．電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)低于B點(diǎn)的電勢(shì)答案AB解析由電場(chǎng)線的疏密可知電場(chǎng)強(qiáng)度EB>EA，由a＝eq\f(qE,m)知粒子的加速度aB>aA，A正確；由定性畫(huà)出的等勢(shì)面并依據(jù)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，可知電勢(shì)φA>φB，D錯(cuò)誤；由粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲趨向可知粒子由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)電場(chǎng)力做正功，所以動(dòng)能增大、電勢(shì)能減小，即EkB>EkA，EpB<EpA，B正確、C錯(cuò)誤。5．(多選)質(zhì)量為m的帶電小球射入勻強(qiáng)電場(chǎng)后，以豎直向上、大小為2g的加速度向下運(yùn)動(dòng)，在小球下落h的過(guò)程中()A．小球的重力勢(shì)能削減了2mghB．小球的動(dòng)能削減了2mghC．電場(chǎng)力做負(fù)功2mghD．小球的電勢(shì)能增加了3mgh答案BD解析帶電小球受到向上的靜電力和向下的重力，據(jù)牛頓其次定律F合＝F電－mg＝2mg，得F電＝3mg。在下落過(guò)程中靜電力做功W電＝－3mgh，重力做功WG＝mgh，總功W＝W電＋WG＝－2mgh，依據(jù)做功與勢(shì)能改變關(guān)系可推斷：小球重力勢(shì)能削減了mgh，電勢(shì)能增加了3mgh；依據(jù)動(dòng)能定理，小球的動(dòng)能減小了2mgh。故選B、D。6．(多選)A、B是一條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，若在A點(diǎn)釋放一初速度為零的電子，電子僅受電場(chǎng)力作用，并沿電場(chǎng)線從A運(yùn)動(dòng)到B，其速度隨時(shí)間改變的規(guī)律如圖乙所示。設(shè)A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度分別為EA、EB，電勢(shì)分別為φA、φB，則()A．EA＝EBB．EA＜EBC．φA＝φBD．φA＜φB答案AD解析由v-t圖線可看出，電子在電場(chǎng)力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其所受電場(chǎng)力是一恒力，所以該電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相等，A正確；電子所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反，所以電場(chǎng)線方向由B指向A，沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，故B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)電勢(shì)，D正確。7.在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一根不行伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)繩的一端系著一個(gè)帶電小球，另一端固定于O點(diǎn)，小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最高點(diǎn)為a，最低點(diǎn)為b，不計(jì)空氣阻力，則()A．小球帶負(fù)電B．電場(chǎng)力跟重力平衡C．小球在從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中，電勢(shì)能減小D．小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒答案B解析因?yàn)樾∏蛟谪Q直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受到重力、電場(chǎng)力和細(xì)繩的拉力，電場(chǎng)力與重力平衡，則知小球帶正電，A錯(cuò)誤、B正確；小球在從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，小球的電勢(shì)能增大，C錯(cuò)誤；由于電場(chǎng)力做功，所以小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能不守恒，D錯(cuò)誤。8.一勻強(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，在靜電力與重力的作用下，恰能沿與場(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)的電勢(shì)能之差。答案eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)cos2θ解析設(shè)小球的電荷量為q，因小球做直線運(yùn)動(dòng)，則它受到的靜電