2024-2025学年新教材高中物理第十章静电场中的能量第1节电势能与电势练习含解析新人教版必修3

PAGE6-第1节电势能与电势eq\f(合格考训练,25分钟·满分60分)一、选择题(本题共7小题，每题7分，共49分)1．如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，电场力做功为W1；其次次沿路径ACB移动该电荷，电场力做功W2；第三次沿曲线ADB移动该电荷，电场力做功为W3，则(C)A．W1＞W2＞W3 B．W1＜W2＜W3C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2＞W3解析：电场力做功与路径无关，只与起点和终点的位置有关，故沿三种路径移动该电荷，电场力做功相等，选项C正确。2．某静电场的电场线分布如图，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为φP和φQ，则(D)A．EP＞EQ，φP＜φQB．EP＜EQ，φP＞φQC．EP＜EQ，φP＜φQD．EP＞EQ，φP＞φQ解析：由图P点电场线密，电场强度大，则EP＞EQ。沿电场线的方向电势降低，则有φP＞φQ。故D正确，故选D。3．(2024·广东省湛江市高二上学期期末)下列有关电场线、电势能、电势的说法中正确的是(B)A．正电荷沿电场线的方向运动电势能越来越大B．沿电场线的方向电势越来越低C．电荷在电势越高的地方电势能越大D．电势能越大的地方电场线越密解析：沿电场线的方向电势降低，正电荷沿电场线的方向运动电势能越来越小，而负电荷沿电场线的方向运动电势能越来越大，故A错误；依据电场线的物理意义知，沿电场线的方向电势越来越低，故B正确；正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越高的地方电势能越小，故C错误；电势能与电场线的疏密没有干脆关系，故D错误。4．(2024·山东省潍坊市高三模拟)如图所示，a、b两点位于以负点电荷－Q(Q>0)为球心的球面上，c点在球面外，则(D)A．a点场强的大小比b点大B．b点场强的大小比c点小C．a点电势比b点高D．b点电势比c点低解析：A错：由点电荷的场强公式E＝keq\f(Q,r2)知，a、b两点与－Q距离相等，场强大小相等；B错：由E＝keq\f(Q,r2)知，离－Q越近，场强越大，故b点场强大小比c点大；C错：离－Q距离相等的两点的电势相等；D对：沿电场线的方向是电势着陆最快的方向，得出离－Q越近，电势越低，故b点电势比c点电势低。5．(2024·新疆石河子其次中学高二上学期期末)如图所示，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹。粒子先经过M点，再经过N点。可以判定(B)A．粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力B．M点的电势高于N点的电势C．粒子带负电D．粒子在N点的电势能大于在M点的电势能解析：场线的疏密反映电场的强弱，M点的场强小于N点的场强，所以粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力，故A错误；沿电场方向电势降低，从图中可知：M点电势比N点高，所以B正确；由图看出，粒子的轨迹向下弯曲，粒子所受电场力方向和电场线切线方向一样，说明粒子带正电。故C错误；粒子从M运动到N的过程中，电场力做正功，粒子的电势能减小，故D错误。6．(多选)(2024·江苏省常州市“教学探讨合作联盟”高一下学期期中)如图为某一静电场的电场线，a、b、c是同一条电场线上的三个点，其电势分别为φa、φb、φc。同一负电荷在a、b、c三点的电势能分别为Epa、Epb、Epc。下列推断正确的是(AD)A．φa＞φb＞φc B．φa＜φb＜φcC．Epa＞Epb＞Epc D．Epa＜Epb＜Epc解析：沿电场线电势降低，则φa＞φb＞φc，选项A正确，B错误；因负电荷在高电势点的电势能较小，可知电势能关系为Epa＜Epb＜Epc，选项C错误，D正确。7．(多选)(2024·浙江省绍兴市诸暨中学高一下学期检测)如图所示，为某静电除尘装置的原理图，废气先经过机械过滤装置再进入静电除尘区，图中虚线是某一带负电的尘埃(不计重力)仅在电场力作用下向集尘极迁移并沉积的轨迹，A、B两点是轨迹与电场线的交点，不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量改变，则以下说法正确的是(AB)A．A点电势高于B点电势B．尘埃在A点的加速度大于在B点的加速度C．尘埃在迁移过程中做匀变速运动D．尘埃在迁移过程中电势能始终在增大解析：沿电场线方向电势降低，由图可知，B点的电势低于A点电势，故A正确；由图可知，A点电场线比B点密集，因此A点的场强大于B点场强，故A点的电场力大于B点的电场力，则A点的加速度大于B点的加速度，故B正确；放电极与集尘极间建立非匀强电场，尘埃所受的电场力是改变的，故粒子不行能做匀变速运动，故C错误；由图可知，起先速度方向与电场力方向夹角为钝角，电场力做负功，电势能增大；后来变为锐角，电场力做正功，电势能减小；对于全过程而言，依据电势的改变可知，电势能减小，故D错误。故选AB。二、非选择题8．(11分)如图所示，在场强E＝104N/C的水平匀强电场中，有一根长l＝15cm的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m＝3g、电荷量q＝2×10－6C的带正电小球，当细线处于水平位置时，小球从静止起先释放，g取10m/s2(1)小球到达最低点B的过程中重力势能、电势能分别改变了多少？(2)若取A点电势为零，小球在B点的电势能、电势分别为多大？(3)小球到B点时速度为多大？绳子张力为多大？答案：(1)重力势能削减4.5×10－3J电势能增加3×10－3J(2)3×10－3J1.5×103V(3)1m/s5×10－2N解析：(1)从A→B重力做正功，重力势能削减ΔE＝WG＝mgL＝4.5×10－3J从A→B电场力做负功，电势能增加ΔEp＝WE＝EqL＝3×10－3J(2)若取φA＝0，则EpB＝3×10－3JφB＝eq\f(EpB,q)＝1.5×103V(3)从A→B由动能定理知mgL－EqL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)代入数据得vB＝1m/s在B点由牛顿其次定律知F－mg＝meq\f(v\o\al(2,B),l)代入数据得F＝5×10－2Neq\f(等级考训练,15分钟·满分40分)一、选择题(本题共3小题，每题8分，共24分)1．如图所示，Q是真空中固定的点电荷，a、b、c是以Q所在位置为圆心、半径分别为r和2r的球面上的三点。将电荷量为q1、q2的检验正电荷分别从a、c两点移至无穷远处，已知两电荷的电势能均增大且增量相同。不计q1、q2的相互作用，下列推断正确的是(A)A．Q带负电B．b、c两点电场强度相同C．a、b两点的电场强度的大小之比为1∶4D．q1＞q2解析：将电荷量为q1、q2的检验正电荷分别从a、c两点移至无穷远处，已知两电荷的电势能均增大；电场力做功等于电势能的减小量，故电场力做负功，故场源电荷带负电，故A正确；依据公式E＝eq\f(kQ,r2)，b、c两点电场强度相等，但方向不同，故B错误；依据公式E＝eq\f(kQ,r2)，a、b两点与场源间距之比为1∶2，故电场强度的大小之比为4∶1，故C错误；无穷远处的电势能为零，电势能的改变量相同，故电场力做功相同；无限远处电势为零，电荷电势能为零，故q1在a点与q2在c点所具有的电势能相等由Ep＝qφ而|φa|＞|φc|q1＜q2，故D错误，故选A。2．如图所示，在粗糙绝缘水平面上固定两个等量同种电荷P、Q，在PQ连线上的M点由静止释放一带电滑块，则滑块会由静止起先始终向右运动到PQ连线上的另一点N而停下，则滑块由M到N的过程中，以下说法正确的是(D)A．滑块受到的电场力肯定是先减小后增大B．滑块的电势能始终减小C．滑块的动能与电势能之和可能保持不变D．PM间距肯定小于QN间距解析：滑块受到的电场力是两个电荷对它作用力的合力，在PQ的中点，两个电荷对滑块作用力的合力为0，从M向右电场力先减小，过PQ的中点，电场力又增大，但不知道N点是否在中点右侧，故不能确定详细改变，故A错误；若N点在中点右侧，则在PQ中点的左侧所受电场力向右，在PQ中点的右侧，所受电场力向左，可见电场力先做正功后做负功，电势能可能先减小后增大，故B错误；因水平面不光滑，知内能增加，则动能与电势能之和减小，故C错误；因水平面不光滑，PM间距不等于QN间距，在水平方向上除了受电场力以外，还受摩擦力，则运动到速度为0的位置在M对称点的左侧，所以PM<QN，故D正确。3．(多选)(2024·黑龙江哈师大附中高二期中)如图甲所示，真空中有一半径为R、电荷量为＋Q的匀称带电球体，以球心为坐标原点，沿半径方向建立x轴，理论分析表明，x轴上各点的场强随x改变的关系如图乙所示，则(AD)A．c点处的场强和a点处的场强大小相等、方向相同B．球内部的电场为匀强电场C．a、c两点处的电势相等D．假设将一个带正电的摸索电荷沿x轴移动，则从a点处移动到c点处的过程中，电场力始终做正功解析：由题图乙可知，a、c处场强大小相等、方向相同，故A正确；由题图乙可知，球内部的电场是非匀强电场，故B错误；因为电场线方向是从a到c，沿着电场线的方向电势降低，a处的电势比c处的电势高，故C错误；从a到c区域内，由题图乙可知，电场方向相同，都是从a到c，所以正电荷受到的电场力方向是从a到c，将一带正电的摸索电荷从a点处移动到c点处的过程中，电场力始终做正功，故D正确。二、非选择题4．(16分)如图所示，一质量为m、带有电荷量－q的小物体，可以在水平轨道Ox上运动，O端有一与轨道垂直的固定墙。轨道处于匀强电场中，场强大小为E，方向沿Ox轴正方向，小物体以速度v0从x0点沿Ox轨道运动，运动时受到大小不变