2024-2025學年高中物理課時作業(yè)4電勢能電勢與電勢差含解析教科版選修3-1

PAGEPAGE7課時作業(yè)4電勢能電勢與電勢差時間：45分鐘一、單項選擇題1．下列說法中正確的是(D)A．電場線密集處場強大，電勢高B．沿電場線方向場強減小，電勢降低C．在電勢高處電荷具有的電勢能大D．場強為零處，電勢不肯定為零解析：電場線密集處場強大，電勢不肯定高，A錯；沿電場線方向電勢降低，但場強不肯定減小，B錯；正電荷在電勢高處具有較大電勢能，但對于負電荷正好相反，C錯；場強大小與電勢凹凸無必定關系，D對．2．在點電荷Q形成的電場中有一點A，當一個－q的摸索電荷從電場的無限遠處被移到電場中的A點時，電場力做的功為W，則摸索電荷在A點的電勢能及電場中A點的電勢分別為(A)A．EpA＝－W，φA＝W/qB．EpA＝W，φA＝－W/qC．EpA＝W，φA＝W/qD．EpA＝－W，φA＝－W/q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正確．3.如圖所示，在O點的點電荷＋Q形成的電場中，摸索電荷＋q由A點移到B點電場力做功為W1，以OA為半徑畫弧交OB于C，再把摸索電荷由A點移到C點電場力做功為W2，由C點移到B點電場力做功為W3，則三者關系為(C)A．W1＝W2＝W3<0B．W1>W2＝W3>0C．W1＝W3>W2＝0D．W3>W1＝W2＝0解析：因A、C兩點處于同一等勢面上，所以W1＝W3>W2＝0，所以C正確．4．如圖，三個等勢面上有a、b、c、d四點，若將一正電荷由c經(jīng)a移到d點，電場力做正功W1；若由c經(jīng)b移到d點，電場力做正功W2.則W1與W2，c、d兩點電勢φc、φd關系為(D)A．W1>W2，φc>φd B．W1<W2，φc<φdC．W1＝W2，φc<φd D．W1＝W2，φc>φd解析：c→a→d：W1＝qUcd>0，因為q>0，所以Ucd>0，即φc>φd.c→b→d：W2＝qUcd，所以W1＝W2，故D正確．5.如圖所示的點電荷電場中，將檢驗電荷從A點分別移到以點電荷為中心的同一圓周上的B、C、D、E各點，則電場力做功(D)A．從A到B做功最多B．從A到C做功最多C．從A到E做功最多D．做功一樣多解析：以點電荷為圓心的圓周上的各點電勢相等，所以UAB＝UAC＝UAD＝UAE.依據(jù)W＝qU可知，將檢驗電荷從A移到B、C、D、E各點電場力做功一樣多，選項D正確．6.某帶電粒子僅在電場力作用下由A點運動到B點，電場線、粒子在A點的初速度及運動軌跡如圖所示，可以判定(B)A．粒子在A點的加速度大于它在B點的加速度B．粒子在A點的動能小于它在B點的動能C．粒子在A點的電勢能小于它在B點的電勢能D．電場中A點的電勢低于B點的電勢解析：由電場線的指向可知A點電勢高于B點電勢；由電場線的疏密程度可知粒子在A點受的電場力小于B點，故粒子在A點的加速度小于B點的加速度；由運動軌跡的彎曲方向知粒子在運動過程中，電場力對其做正功，故其動能增加，電勢能減?。C上知：只有選項B正確．二、多項選擇題7．如圖所示，光滑絕緣細管與水平面成30°角，在管的上方P點固定一個點電荷＋Q，P點與細管在同一豎直平面內(nèi)，管的頂端A與P點連線水平．電荷量為－q的小球(小球直徑略小于細管內(nèi)徑)從管中A點由靜止起先沿管向下運動，在A點時小球的加速度為a.圖中PB⊥AC，B是AC的中點，不考慮小球電荷量對電場的影響．則在＋Q形成的電場中(BCD)A．A點的電勢高于B點的電勢B．B點的電場強度大小是A點的4倍C．小球從A到C的過程中電勢能先削減后增加D．小球運動到C點的加速度為g－a解析：正點電荷形成的電場中，等勢面的分布是以點電荷為球心的同心球面，A、B兩點處于不同的球面上，電勢不相等，B點離點電荷近，電勢高于A點，故A選項錯誤；依據(jù)電場強度的定義式可知，點電荷四周的場強E＝keq\f(Q,r2)，依據(jù)幾何關系rBrA＝12，則eq\f(EB,EA)＝eq\f(r\o\al(2,A),r\o\al(2,B))＝eq\f(4,1)，則B點的電場強度大小是A點的4倍，故B選項正確；依據(jù)點電荷形成的電場的場強分布狀況可知，φA＝φC<φB，負電荷在電勢高的地方電勢能小，在電勢低的地方電勢能大，帶負電的小球從A到C的過程中電勢能先削減后增加，故C選項正確；設靜電力沿細管方向供應的加速度為a電，小球在A點時，在重力和靜電力沿細管向下的分力供應向下的加速度，a＝gsin30°＋a電，在C點時，加速度a′＝gsin30°－a電，聯(lián)立解得a′＝g－a，故D選項正確．8．如圖所示，一帶電粒子在兩個固定的等量正點電荷的電場中運動，圖中的實線為等勢面，虛線ABC為粒子的運動軌跡，其中B點是兩點電荷連線的中點，A、C位于同一等勢面上．下列說法正確的是(CD)A．該粒子可能帶正電B．該粒子經(jīng)過B點時的速度最大C．該粒子經(jīng)過B點時的加速度肯定為零D．該粒子在B點的電勢能小于在A點的電勢能解析：從該帶電粒子的運動軌跡看，固定電荷對它有吸引力，由固定電荷帶正電可知，該粒子肯定帶負電，故A錯誤；B點是兩點電荷連線的中點，合場強為零，故粒子受力為零，則加速度為零，C正確；因為離正電荷越遠，電勢越低，則由題圖知粒子從A運動到B的過程中，電勢先增大后減小且φA<φB，因粒子帶負電，由Ep＝φq得，由A到B過程中，電勢能先減小后增大，即動能先增大后減小且EpA>EpB，故B錯誤，D正確．9.如圖所示，圓弧虛線表示正點電荷電場的等勢面，相鄰兩等勢面間的電勢差相等．光滑絕緣直桿沿電場方向水平放置并固定不動，桿上套有一帶正電的小滑塊(可視為質(zhì)點)，滑塊通過絕緣輕彈簧與固定點O相連，并以某一初速度從M點運動到N點，OM<ON.若滑塊在M、N時彈簧的彈力大小相等，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，則(AC)A．滑塊從M到N的過程中，速度可能始終增大B．滑塊從位置1到2的過程中，電場力做的功比從位置3到4的小C．在M、N之間的范圍內(nèi)，可能存在滑塊速度相同的兩個位置D．在M、N之間可能存在只由電場力確定滑塊加速度大小的三個位置解析：由于OM<ON，且在M、N兩處彈簧彈力相等，可知在M處彈簧處于壓縮狀態(tài)，在N處彈簧處于拉伸狀態(tài)，滑塊從M到N的過程中，電場力對滑塊做正功，而彈簧的彈性勢能先增大，再減小，然后再增大，滑塊在電場力和彈簧彈力共同作用下速度可能始終增加，A選項正確；由W＝qU，可知滑塊從1到2與從3到4電場力做功相等，B選項錯誤；由動能定理可得電場力做正功和彈簧做的負功相等，則動能不變，所以在M、N之間有可能存在滑塊速度相同的兩個位置，C選項正確；當彈簧處于原長時，彈力為零，滑塊僅受電場力，此時滑塊的加速度僅由電場力確定，當彈簧與直桿垂直時，彈力在豎直方向上，滑塊的加速度僅由電場力確定，故對應的位置有兩處，D選項錯誤．10．如圖所示，三條平行等距的直線表示電場中的三個等勢面，電勢值分別為10V、20V、30V，實線是一帶負電的粒子(不計重力)在該區(qū)域內(nèi)的運動軌跡，對于這軌道上的a、b、c三點來說(BD)A．粒子必先過a，再到b，然后到cB．粒子在三點所受的合力Fa＝Fb＝FcC．粒子在三點的動能大小為Ekb>Eka>EkcD．粒子在三點的電勢能大小為Epb>Epa>Epc解析：該電場中的等勢線為勻稱分布且平行的直線，可知該電場為勻強電場，電場線的方向是由高電勢指向低電勢，且垂直等勢線，帶負電的粒子所受電場力與電場線方向相反，由做曲線運動的條件可知，粒子亦可先過c點，經(jīng)b點再到a點，選項A錯誤；粒子在勻強電場中受到電場力為恒定外力，故選項B正確；粒子在該勻強電場中運動過程中，電勢能和動能的總和保持不變，帶負電的粒子在c點時的電勢能最小，在b點的電勢能最大，故Ekc>Eka>Ekb、Epb>Epa>Epc，故選項D正確，選項C錯誤．三、非選擇題11．將帶電荷量為1×10－8C的電荷，從無限遠處移到電場中的A點，要克服靜電力做功1×10－6J，(取無限遠處電勢為零)問：(1)電荷的電勢能是增加還是削減？電荷在A點具有多少電勢能？(2)A點的電勢是多少？答案：(1)增加1×10－6J(2)100V解析：(1)因靜電力做負功，則電荷的電勢能增加．因無限遠處電勢能為零，所以電荷在A點具有的電勢能為1×10－6J.(2)A點電勢為φA＝eq\f(EpA,q)＝eq\f(1×10－6,1×10－8)V＝100V.12.如圖所示，在電場強度為E＝1×104N/C、方向水平向右的勻強電場中，用一根長L＝1m的絕緣細桿(質(zhì)量不計)固定一個質(zhì)量為m＝0.2kg、電荷量為q＝5×10－6C、帶正電的小球．細桿可繞軸O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動．現(xiàn)將桿由水平位置A輕輕釋放，在小球運動到最低點B的過程中．(g取10m/s2)(1)電場力對小球做功多少？小球電勢能如何改變？(2)小球在最低點的動能為多少？答案：(1)5×10－2J電勢能削減(2)2.05J解析：(1)電場力做功僅與初末位置有關．W電＝qE·L＝5×10－6×1×104×1J＝5×10－2J.電場力做正功小球電勢能削減．(2)由動能定理得：mgL＋W電＝EkB－0所以EkB＝0.2×10×1J＋5×10－2J＝2.05J.13．有一個帶電荷量q＝3×10－6C的點電荷，從某電場中的A點移到B點，電荷克服電場力做6×10－4J的功，從B點移到C點電場力對電荷做功9×