2024-2025学年高中物理第1章静电场1.4电势能和电势练习含解析新人教版选修3-1

PAGEPAGE84电势能和电势课时过关·实力提升基础巩固1在静电场中,将一正电荷从A点移到B点,静电力做了负功,则()A.B点的电场强度肯定比A点大B.电场线方向肯定从B指向AC.B点的电势肯定比A点高D.该电荷的动能肯定减小解析:从A到B,静电力对正电荷做负功,该电荷电势能增加,qφA<qφB,即φA<φB,故选项C正确;电场线不肯定是直线,选项B错误;该电荷除了受静电力,是否还受其他力不清晰,选项D错误;条件不足,无法推断A、B两点电场强度的大小,选项A错误。答案:C2关于静电场中某点电势的正、负,以下说法正确的是()A.电势的正、负取决于把电荷从零电势点移动到该点的过程中电场力所做功的正、负B.电势的正、负取决于场源电荷的正、负,若该点处在正电荷四周的静电场中,其电势肯定为正,与零电势点的选取无关C.电势的正、负取决于零电势点的选取,负电荷形成的电场中某点的电势也可能为正D.电势的正、负取决于该点所放电荷的正负解析:对于某一确定的静电场而言,其中各点电势的凹凸分布是确定的,与该点放不放电荷、所放电荷的电性及电荷量均无关,故选项A、D不正确;但由于电势具有相对性,电场中某一点电势的正、负与零电势点的选取有关,故选项B不正确,选项C正确。答案:C3关于静电场的等势面,下列说法正确的是()A.两个电势不同的等势面可能相交B.电场线与等势面到处相互垂直C.同一等势面上各点电场强度肯定相等D.将一负的摸索电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场力做正功解析:电场中电势相同的点组成的面叫等势面,电场线与等势面垂直,且电势相同的点电场强度不肯定相同;电场强度相同的点电势也不肯定相同;电场中某处电势只能是一个值,假如两等势面相交,就有两个值,故选项A、C错误,B正确。负电荷从电势高处移向电势低处电场力做负功,所以选项D错误。答案:B4如图所示,Q是带负电的点电荷,P1和P2是其电场中的两点,一个电子在P1和P2两点所受的电场力分别为F1和F2,所具有的电势能分别为Ep1和Ep2,则()A.F1>F2,Ep1<Ep2 B.F1>F2,Ep1>Ep2C.F1<F2,Ep1<Ep2 D.F1<F2,Ep1>Ep2解析:场源电荷是带负电的点电荷,故P1点电场强度大,F1>F2。电子受到静电斥力作用,从P1到P2的过程中电场力做正功,电势能削减,故Ep1>Ep2。答案:B5(多选)一带电体的电场线如图所示,已知a、b、c为电场线上的点,其中a、b两点的电势关系为φa>φb,分别用Ea、Eb表示a、b两点的电场强度,则下列说法正确的是()A.a、c两点所在电场线的电场方向由a指向cB.a、c两点所在电场线的电场方向由c指向aC.Ea<EbD.a、c两点处在同一等势面上解析:依据等势面与电场线垂直的特点可大体作出通过三点的等势面,由于φa>φb,故a、c两点所在的电场线方向由a指向c,A对,B错;依据电场线的疏密可确定Ea<Ec<Eb,C对;φa>φc,D错。答案:AC6如图所示,AC、BD为圆的两条相互垂直的直径,圆心为O,半径为R。电荷量均为Q的正、负点电荷放在圆周上,它们的位置关于AC对称,+Q与O点的连线和OC间夹角为60°。下列说法正确的是()A.O点的电场强度大小B.O点的电场强度大小C.A、C两点的电势关系是φA<φCD.电荷量为q的正电荷在A点的电势能大于在C点的电势能解析:依据点电荷电场强度公式和电场叠加原理,O点的电场强度大小O指向D,选项A错误,B正确;A、C两点处于同一等势面上,电势相等,电荷量为q的正电荷在A点的电势能等于在C点的电势能,选项C、D错误。答案:B7(多选)如图甲所示,在一条电场线上有A、B两点,若从A点由静止释放一电子,假设电子仅受电场力作用,电子从A点运动到B点的速度—时间图像如图乙所示,则()A.电子在A、B两点受的电场力FA<FBB.A、B两点的电场强度EA>EBC.A、B两点的电势φA<φBD.电子在A、B两点具有的电势能EpA<EpB解析:依据题意,电子由静止释放后从A运动到B,则电子受到的电场力方向从A→B,而电子带负电,电场线方向从B→A,则B点的电势大于A点的电势,即φA<φB,故C正确;从v-t图像看出,电子从A运动到B过程中速度增大,加速度变小,电场力减小,即FA>FB,电场强度变小,则B点的电场强度小于A点的电场强度,即EA>EB,故A错误,B正确;因电场力做正功,则电势能减小,故D错误。答案:BC8一金属容器置于绝缘板上,带电小球用绝缘细线悬挂于容器中,容器内的电场线分布如图所示,容器内表面为等势面,A、B为容器内表面上的两点,下列说法正确的是()A.A点的电场强度比B点的大B.小球表面的电势比容器内表面的低C.B点的电场强度方向与该处内表面垂直D.将检验电荷从A点沿不同路径移到B点,电场力所做的功不同解析:由题图知,B点处的电场线比A点处的密,则A点的电场强度比B点的小,选项A错误;沿电场线方向电势降低,选项B错误;电场强度的方向总与等势面垂直,选项C正确;检验电荷由A点移动到B点,电场力做功肯定,与路径无关,选项D错误。答案:C9如图所示,电荷量为-e、质量为m的电子从A点沿与电场垂直的方向进入匀强电场,初速度为v0,当它通过电场中B点时,速度与电场强度方向成150°角,不计电子的重力,以A点的电势为零,求B点的电势。解析:电子进入匀强电场后在静电力作用下做匀变速曲线运动,依据运动的分解可知,电子在垂直于电场线方向上做匀速直线运动。将B点的速度分解(如图)v电子从A运动到B由动能定理得W,电势能削减,所以B点的电势能为EpB=答案:实力提升1三个点电荷电场的电场线分布如图所示,图中a、b两点处的电场强度大小分别为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解析:由题图可以看出a处电场线更密,所以Ea>Eb,依据对称性,a处的电势应与右侧负电荷旁边对称点的电势相等,再依据沿电场线方向电势降低可以判定φb>φa,故C项正确。答案:C2(多选)如图所示,实线是某电场中的一条电场线,虚线是该电场中的两条等势线,由图可以得出的正确结论是()A.M点的电势肯定高于N点的电势B.M点的电场强度肯定大于N点的电场强度C.由M点向N点移动电荷时,电势能的变更量与零电势的选取无关D.某电荷在M点或N点具有的电势能与电势零点的选取无关解析:沿着电场线电势渐渐降低,所以A正确;依据电场线与等势面垂直,可以作出如图所示电场线,可得EM>EN,则B正确;M、N两点的电势能之差与电势零点的选取无关,C正确;而Ep=qφ,所以电势能的大小与电势零点的选取有关,D错误。答案:ABC3(多选)在电场强度大小为E的匀强电场中,一质量为m、带的电荷为q的物体以某一初速度沿电场反方向做匀减速直线运动,其加速度大小A.物体克服静电力做功qEsB.物体的电势能削减了0.8qEsC.物体的电势能增加了qEsD.物体的动能削减了0.8qEs解析:电荷的电势能的变更取决于静电力做的功,本题静电力做负功为qEs,可以推断A、C项正确,B项错误;动能的变更取决于合外力所做的功,物体受到的合外力为0.8qE,可得选项D正确。答案:ACD4如图所示,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ,一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等,则()A.直线a位于某一等势面内,φM>φQB.直线c位于某一等势面内,φM>φNC.若电子由M点运动到Q点,则电场力做正功D.若电子由P点运动到Q点,则电场力做负功解析:依据题意知φN=φP,且φM>φN,故直线c、d分别位于两不同的等势面上,电场方向由M→N,选项A错误,B正确;由上述分析知φM=φQ,电子由M点运动到Q点,电场力不做功,选项C错误;电子从P点运动到Q点,电场力做正功,选项D错误。答案:B5(多选)如图所示,在x轴上相距为l的两点固定两个等量异种点电荷+Q、-Q,虚线是以+Q所在点为圆心A.b、d两点处的电势相同B.四个点中c点处的电势最低C.b、d两点处的电场强度相同D.将一摸索电荷+q沿圆周由a点移至c点,它的电势能减小解析:依据等量异种点电荷电场线及等势线的分布可知b、d两点电势相同,电场强度大小相等、方向不同,选项A对,C错。c点电势为0,由a经b到c,电势越来越低,正电荷由a经b到c电势能越来越小,选项B、D正确。答案:ABD6两个固定的等量异种点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示,一带负电的粒子以某一速度从图中A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行,最终离开电场。粒子只受静电力作用,则粒子在电场中()A.做直线运动,电势能先变小后变大B.做直线运动,电势能先变大后变小C.做曲线运动,电势能先变小后变大D.做曲线运动,电势能先变大后变小解析:依据图示可画出电场线,推断出粒子将受向上的电场力而做曲线运动,静电力对其先做正功后做负功,所以其电势能先减小后变大,则本题只有选项C正确。答案:C7★空间中P、Q两点处各固定一个点电荷,其中P点处为正电荷,P、Q两点旁边电场的等势面分布如图所示,a、b、c、d为电场中的4个点,则()A.P、Q两点处的电荷等量同种B.a点和b点的电场强度相同C.c点的电势低于d点的电势D.负电荷从a点移动到c点,电势能削减解析:在图中画出垂直于等势面的部分电场线如图,可以看出Q带负电荷,选项A错误;a、b两点电场强度方向不同,电场强度不同,选项B错误;沿电场线方向,电势渐渐降低,故φc>φd,选项C错误;由图可知因φc>φa,故负电荷从a点移动到c点过程中,电场力做正功,