2017-2018學(xué)年度高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 第4節(jié) 電勢(shì)能 電勢(shì)與電勢(shì)差課時(shí)訓(xùn)練【含解析】教科版選修3-1

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1、 第4節(jié)　電勢(shì)能　電勢(shì)與電勢(shì)差 【測(cè)控導(dǎo)航】 知識(shí)點(diǎn) 題號(hào) 1.電勢(shì)與電勢(shì)差 2(易),3(易),10(中) 2.電勢(shì)、電勢(shì)能變化判斷 1(易),4(易),8(中),9(中) 3.等勢(shì)面的應(yīng)用 5(易),6(中),7(中) 4.電場(chǎng)力做功與力學(xué)綜合 11(難) 1.下列關(guān)于電勢(shì)高低的判斷,正確的是(　B　) A.負(fù)電荷從P點(diǎn)移到M點(diǎn),電勢(shì)能增加,P點(diǎn)電勢(shì)一定較低 B.負(fù)電荷從P點(diǎn)移到M點(diǎn),電勢(shì)能增加,M點(diǎn)電勢(shì)一定較低 C.正電荷從P點(diǎn)移到M點(diǎn),電勢(shì)能增加,P點(diǎn)電勢(shì)一定較高 D.以上說(shuō)法都不正確 解析:正電荷的電勢(shì)能增加時(shí),其所在處的電勢(shì)升高;負(fù)電荷的

2、電勢(shì)能增加時(shí),其所在處的電勢(shì)降低,選項(xiàng)B正確. 2.某靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示,圖中P,Q兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小分別為EP和EQ,電勢(shì)分別為P和Q,則(　A　) A.EP>EQ,P>Q B.EP>EQ,PQ D.EPEQ.沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,故P>Q,選項(xiàng)A正確. 3.(多選)在一電場(chǎng)中將一點(diǎn)電荷q由A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做功為零,則(　BC　) A.A,B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等 B.A,B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差一定為零 C.A,B兩點(diǎn)的電勢(shì)一定相等 D.電荷移動(dòng)的方向始終與電場(chǎng)

3、力方向垂直 解析:由WAB=qUAB可知,電場(chǎng)力做功為零時(shí),一定是UAB=0,A=B,但A,B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不一定相等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B,C正確;電荷的移動(dòng)方向可能與電場(chǎng)力方向垂直,也可能不垂直,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 4.如圖所示,在一個(gè)粗糙水平面上,彼此靠近地放置兩個(gè)帶同種電荷的小物塊.由靜止釋放后,兩個(gè)物塊向相反方向運(yùn)動(dòng),并最終停止.在物塊的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,下列表述正確的是(　A　) A.兩個(gè)物塊的電勢(shì)能逐漸減少 B.物塊受到的庫(kù)侖力不做功 C.兩個(gè)物塊的機(jī)械能守恒 D.物塊受到的摩擦力始終小于其受到的庫(kù)侖力 解析:在庫(kù)侖力作用下,電荷沿庫(kù)侖力的方向運(yùn)動(dòng),庫(kù)侖力做正功,電勢(shì)能減少,選項(xiàng)

4、A正確,B錯(cuò)誤;整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,物塊的機(jī)械能先增加后減少,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由題意分析可知,小物塊先加速后減速,說(shuō)明庫(kù)侖力先是大于摩擦力,后又小于摩擦力,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 5.(2017銀川高二檢測(cè))(多選)如圖所示,虛線a,b,c表示O處點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面,設(shè)兩相鄰等勢(shì)面的間距相等,一電子射入電場(chǎng)后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線所示,其中1,2,3,4是運(yùn)動(dòng)軌跡與等勢(shì)面的一些交點(diǎn).由此可以判定(　AD　) A.電子在每個(gè)位置具有的電勢(shì)能與動(dòng)能的總和一定相等 B.O處的點(diǎn)電荷一定帶正電 C.a,b,c三個(gè)等勢(shì)面的電勢(shì)關(guān)系是a >b>c D.電子運(yùn)動(dòng)時(shí)的電勢(shì)能先增大后減小 解析:電子在運(yùn)動(dòng)過(guò)

5、程中只有電場(chǎng)力做功,只有電勢(shì)能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)化,因而電勢(shì)能與動(dòng)能的總和不變,選項(xiàng)A正確;從運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲情況可知電子受排斥力作用,所以可判斷O點(diǎn)處的電荷為負(fù)電荷,根據(jù)負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布可知c>b>a,靠近O處時(shí)電勢(shì)能增加,遠(yuǎn)離O處時(shí)電勢(shì)能減小,選項(xiàng)D正確,B,C錯(cuò)誤. 6.(2017哈爾濱六中月考)如圖,在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中,將兩個(gè)帶正電的試探電荷q1,q2分別置于A,B兩點(diǎn),虛線為等勢(shì)線.取無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn),若將q1,q2移動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)的過(guò)程中外力克服靜電力做的功相等,則下列說(shuō)法正確的是(　C　) A.A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì) B.A,B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等 C.q1的電荷量小于q2的電

6、荷量 D.q1在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于q2在B點(diǎn)的電勢(shì)能 解析:若將q1,q2移動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)的過(guò)程中外力克服靜電力做功即Q對(duì)正電荷具有引力作用,所以Q為負(fù)點(diǎn)電荷,則電場(chǎng)方向向內(nèi)聚攏,越靠近負(fù)點(diǎn)電荷Q,電勢(shì)越低,A點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)電勢(shì),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式E=kQr2可得越靠近點(diǎn)電荷Q,電場(chǎng)強(qiáng)度越大,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;因?yàn)閷1,q2移動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)的過(guò)程中外力克服靜電力做的功相等,說(shuō)明此時(shí)兩者的電勢(shì)能相等,根據(jù)公式Ep=q,而A點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)電勢(shì),所以可得q1的電荷量小于q2的電荷量,故選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤. 7.(多選)如圖所示,實(shí)線是一個(gè)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線,

7、虛線是一個(gè)負(fù)檢驗(yàn)電荷在這個(gè)電場(chǎng)中的軌跡,若電荷是從a處運(yùn)動(dòng)到b處,以下判斷正確的是(　BD　) A.電荷從a到b加速度減小 B.b處電勢(shì)能大 C.b處電勢(shì)高 D.電荷在b處速度小 解析:b處的電場(chǎng)線比a處的電場(chǎng)線密,說(shuō)明b處的場(chǎng)強(qiáng)大于a處的場(chǎng)強(qiáng).檢驗(yàn)電荷在b處的加速度大于在a處的加速度,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電荷做曲線運(yùn)動(dòng),必受到不等于零的合外力,即F合≠0,且F合的方向應(yīng)指向運(yùn)動(dòng)軌跡的凹側(cè).因?yàn)闄z驗(yàn)電荷帶負(fù)電,所以電場(chǎng)線指向是從疏到密,a,b處電勢(shì)高低關(guān)系是a>b,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;從a到b檢驗(yàn)電荷的位移與所受電場(chǎng)力的夾角大于90,電場(chǎng)力對(duì)檢驗(yàn)電荷做負(fù)功,速度減小,電勢(shì)能增加,選項(xiàng)B,D正確.

8、 8.(多選)如圖所示,在x軸上相距為L(zhǎng)的兩點(diǎn)固定兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷+Q,-Q,虛線是以+Q所在點(diǎn)為圓心、L2為半徑的圓,a,b,c,d是圓上的四個(gè)點(diǎn),其中a,c兩點(diǎn)在x軸上,b,d兩點(diǎn)關(guān)于x軸對(duì)稱.下列判斷正確的是(　ABD　) A.b,d兩點(diǎn)處的電勢(shì)相同 B.四個(gè)點(diǎn)中c點(diǎn)處的電勢(shì)最低 C.b,d兩點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度相同 D.將一試探電荷+q沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn),+q的電勢(shì)能減小 解析:根據(jù)等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)線及等勢(shì)線的分布可知b,d兩點(diǎn)電勢(shì)相同,電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向不同,選項(xiàng)A正確,C錯(cuò)誤.c點(diǎn)電勢(shì)為0,由a經(jīng)b到c,電勢(shì)越來(lái)越低,正電荷由a經(jīng)b到c電勢(shì)能越來(lái)越小,選項(xiàng)B

9、,D正確. 9.如圖所示,虛線為靜電場(chǎng)中的等勢(shì)面1,2,3,4,相鄰的等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等,其中等勢(shì)面3的電勢(shì)為0.一帶正電的點(diǎn)電荷在電場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)a,b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為26 eV和5 eV.當(dāng)這一點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到某一位置時(shí),其電勢(shì)能變?yōu)?8 eV,它的動(dòng)能應(yīng)為(　C　) A.8 eV B.13 eV C.20 eV D.34 eV 解析:等勢(shì)面3的電勢(shì)為零,則電荷在該處的電勢(shì)能也是零.由于兩相鄰等勢(shì)面的電勢(shì)差相等,又知Eka>Ekb,電勢(shì)能Epa

10、量守恒,則有Eka+(-2qU)=Ekb+qU,即26-2qU=5+qU,解得qU=7 eV,則總能量為7 eV+5 eV=12 eV,當(dāng)電勢(shì)能為-8 eV時(shí),動(dòng)能Ek=12 eV-(-8)eV=20 eV,選項(xiàng)C正確. 10.已知將電荷量為2.010-7 C的正點(diǎn)電荷從電場(chǎng)中的M點(diǎn)移到N點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力做功為5.010-5 J,將此點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到無(wú)限遠(yuǎn)處時(shí),電場(chǎng)力做功為1.510-5 J,則M點(diǎn)的電勢(shì)為多大?N點(diǎn)的電勢(shì)為多大? 解析:UMN=WMNq=5.010-52.010-7 V=250 V, N=Wq=1.510-52.010-7 V=75 V, 由UMN=M-N=250 V,

11、 得M=325 V. 答案:325 V　75 V 11.(2017西安高二檢測(cè))如圖,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)線與水平方向的夾角為θ,有一質(zhì)量為m,帶電荷量為+q的帶電小球,用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線懸掛于O點(diǎn),當(dāng)小球靜止時(shí),細(xì)線OA恰好呈水平狀態(tài).(重力加速度 為g) (1)求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小; (2)若用外力使小球繞O點(diǎn)做半徑為L(zhǎng)的圓周運(yùn)動(dòng)沿圓弧(圖中虛線)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)正下方的B點(diǎn),求此過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)小球做的功. 解析:(1)小球靜止在A點(diǎn)時(shí),根據(jù)受力平衡得 qEsin θ-mg=0 則勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為 E=mgqsinθ. (2)小球沿圓弧從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中,沿電場(chǎng)線方向發(fā)生的位移為 s=Lcos θ+Lsin θ 根據(jù)功的定義式可知,該過(guò)程中電場(chǎng)力做的功為 WAB=qE(Lcos θ+Lsin θ)cos 180 WAB=-qE(Lcos θ+Lsin θ) 則WAB=-mgL（cosθsinθ+1）. 答案:(1)mgqsinθ　 (2)-mgL（cosθsinθ+1） 4