人教版 (2019)必修 第三册1 电势能和电势练习题

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第十章　静电场中的能量1　电势能和电势基础过关练题组一　静电力做功的特点1.如图所示是以电荷+Q为圆心的一组同心圆(虚线),电场中有A、B、C、D四点。现将一带电荷量为q的正点电荷由A点沿不同的路径移动到D点,沿路径①静电力做功为W1,沿路径②静电力做功为W2,沿路径③静电力做功为W3,则(　　)A.W2<W3<W1B.W1=W2=W3C.W2>W3>W1D.因不知道q的具体数值,故无法进行判断2.(2021湖北随州期中)两带电小球,电荷量分别为+q和-q,固定在一长度为l的绝缘细杆的两端,置于电场强度为E的匀强电场中,杆与场强方向平行,O点是杆的中点,其位置如图所示。若此杆绕过O点垂直于杆的轴转过180°,则在此转动过程中电场力做的功为(　　)A.0　　　B.qEl　　　C.2qEl　　　D.πqEl题组二　电势能3.(2022北京昌平期中)如图为描述某静电场的电场线,a、b是同一条电场线上的两个点,把正点电荷由a点沿电场线移到b点的过程中,关于电场力对电荷所做的功及电荷电势能的变化,下列说法中正确的是(　　)A.电场力做正功,电势能增加B.电场力做正功,电势能减少C.电场力做负功,电势能增加D.电场力做负功,电势能减少4.a、b为电场中的两个点,如果把电荷量q=-3×10-8 C的负电荷从a点移动到b点,静电力对该电荷做了6×10-7 J的正功,则该电荷的电势能(　　)A.增加3×10-7 J　　　B.增加3×10-8 JC.减少6×10-7 J　　　D.减少1.8×10-14 J5.(2022浙江台州十校联盟联考)如图所示,一带电粒子仅在电场力作用下从a点运动到b点,图中带箭头的实线表示电场线,虚线表示粒子运动的径迹,下列判断正确的是(　　)A.粒子带负电B.a点的场强大于b点的场强C.粒子在a点的电势能比在b点时大D.粒子在a点的动能比在b点时大6.(2021安徽合肥肥东二中月考)将电荷量为1×10-8 C的正电荷从无限远处移到电场中的A点,要克服静电力做功1×10-6 J。(规定电荷在无限远处电势能为零)问:电荷的电势能是增加还是减少?电荷在A点的电势能是多少?    题组三　电势7.(2022天津部分区期中)(多选)关于电势的高低,下列说法正确的是(　　)A.沿着电场线的方向电势逐渐降低B.电势降低的方向一定是电场线的方向C.正电荷只在静电力的作用下,一定向电势低的地方移动D.负电荷只在静电力的作用下,由静止释放,一定向电势高的地方移动8.(2022吉林江城中学月考)某静电场的电场线分布如图所示,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(　　)A.EP<EQ,φP<φQ　　　B.EP>EQ,φP<φQC.EP<EQ,φP>φQ　　　D.EP>EQ,φP>φQ9.将一正电荷从无限远处移到电场中的M点,电势能减少了8.0×10-9 J,若将另一等量的负电荷从无限远处移到电场中的N点,电势能增加了9.0×10-9 J,则下列判断中正确的是(　　)A.φM<φN<0　　　B.φN>φM>0C.φN<φM<0　　　D.φM>φN>010.(2022重庆七中月考)如图甲所示,A、B是一条电场线上的两点,若在某点释放一初速度为零的电子,电子仅受电场力作用,并沿电场线从A运动到B,其速度随时间变化的规律如图乙所示。则(　　)A.电场力FA>FBB.电场强度EA=EBC.电势φA<φBD.电子的电势能EpA<EpB11.(2020安徽蚌埠二中期中)空间有一沿x轴对称分布的电场,其电场强度E随x变化的图像如图所示,下列说法正确的是(　　)A.O点的电势最低B.x1和x3两点的电势相等C.x2点的电势最高D.O点电势最高 能力提升练题组一　静电力做功与电势能的变化1.(2022山西临汾乡宁一中月考)(多选)如图所示,一带正电的粒子q沿某椭圆轨道运动,该椭圆轨道的中心有一负电荷,在带电粒子由a点运动到b点的过程中(　　)A.电场力做负功,q的速度减小B.电场力做负功,q的电势能增大C.电场力做正功,q的速度增大D.电场力做正功,q的电势能减小2.(2022上海徐汇中学期中)如图,质量为m=0.2 kg的小球静置于绝缘水平桌面上,小球带有q=2×10-6 C的正电荷。t=0时,空间突然加上一范围足够大的匀强电场,场强大小为E=106 N/C,方向与水平方向夹角为θ=37°。已知小球与桌面间的动摩擦因数为μ=0.5。(重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:(1)小球的加速度大小;(2)0~2 s内,小球电势能的变化量ΔEp。     题组二　利用运动图像分析电学量3.(2022福建福州协作体联考)(多选)如图甲所示,A、B是某电场中一条电场线上的两点,将一点电荷从A点由静止释放,仅在静电力的作用下沿电场线从A点运动到B点,其运动的加速度a随时间t变化的规律如图乙所示,下列说法正确的是(　　)A.A点的电势一定高于B点的电势B.电场线的方向一定从A指向BC.从A点到B点该电场的电场强度一直在减小D.该点电荷在A点的电势能一定大于其在B点的电势能4.(2021山西运城月考)(多选)如图甲所示,Q1、Q2为两个固定点电荷,其中Q1带正电,它们连线的延长线上有a、b两点。一正试探电荷以一定的初速度沿直线从b点开始经a点向远处运动,其速度-时间图像如图乙所示。则(　　)A.Q2带正电B.Q2带负电C.试探电荷从b点到a点的过程中电势能增大D.试探电荷从b点到a点的过程中电势能减小题组三　利用粒子的运动轨迹分析电学量5.(2022山东青岛期中)(多选)一带负电的粒子在匀强电场中运动,从a点运动到c点的轨迹如图所示。已知该粒子运动到b点时速度方向与它所受电场力方向恰好垂直。不计粒子的重力,则从a点运动到c点的过程中,下列说法正确的是(　　)A.电场强度的方向竖直向上B.粒子的电势能先减少后增加C.粒子单位时间内速度的变化量不同D.粒子所受的电场力先做负功后做正功6.(2022河南新郑月考)如图所示,真空中等量的异种点电荷甲、乙所形成的电场中,一试探电荷丙的运动轨迹沿图中的虚线,A、B是运动轨迹上的两个点,若丙仅受电场力作用,下列说法正确的是(　　)A.试探电荷丙一定从A点运动到B点B.丙带正电C.丙在A点的动能大于在B点的动能D.丙在A点的电势能大于在B点的电势能题组四　电场中的功能关系7.(2020四川绵阳南山中学实验学校月考)一质量为m的带电小球,在竖直方向的匀强电场中以水平速度抛出,小球的加速度大小为,方向竖直向下,不计空气阻力,小球在下落h的过程中,下列判断正确的是(　　)A.动能增加　　　B.重力势能减少C.机械能增加　　　D.电势能增加8.(2022重庆七中月考)如图所示,竖直放置的劲度系数为k的轻质弹簧,上端与质量为m的小球连接,下端与放在水平桌面上的质量为M的绝缘物块相连,小球与弹簧绝缘,小球带正电,带电荷量为q,物块、弹簧和小球组成的系统处于静止状态。现突然加上一个方向竖直向上、大小为E的匀强电场,某时刻物块对水平桌面的压力为零,则从加上匀强电场到物块对水平桌面的压力为零的过程中,小球电势能改变量的大小为(重力加速度为g)(　　)A.g　　　B.gC.　　　D.9.(2022山西吕梁期中)(多选)如图所示,用绝缘细线悬挂一个带正电的小球,置于水平向右的匀强电场中。将小球从最低点A无初速度释放,当小球运动到B点时速度为v(v≠0)。这一过程中小球(　　)A.重力势能增加B.增加的重力势能等于减少的电势能C.电势能增加D.增加的重力势能小于减少的电势能
答案全解全析第十章　静电场中的能量1　电势能和电势基础过关练1.B　对于同一电荷,静电力做功只与电荷在电场中的初、末位置有关,而与电荷运动路径无关,故沿三条路径将点电荷由A移动到D的过程中,静电力做功相等,B正确,A、C、D错误。2.C　电场力对两小球均做正功,大小与路径无关,对每个小球做的功均为W=Fl=qEl,共为2qEl,故C正确。3.C　正电荷在电场中的受力方向沿电场线的方向,故把正点电荷由a点沿电场线移到b点的过程中,电场力做负功,电势能增加,选项C正确。4.C　静电力对电荷做多少功,该电荷的电势能就减少多少,选项C正确。5.D　根据做曲线运动的物体所受合力指向轨迹的凹侧可知,粒子受到的电场力方向与电场强度方向相同,则粒子带正电,选项A错误;根据电场线的疏密表示电场强弱可知,a点的场强小于b点的场强,选项B错误;粒子从a到b过程中,电场力做负功,电势能增大,动能减小,即粒子在a点的电势能比在b点时小,粒子在a点的动能比在b点时大,选项C错误,D正确。6.答案　增加　1×10-6 J解析　把电荷从无限远处移到电场中的A点,要克服静电力做功,即静电力做负功,电荷的电势能增加。W∞A=Ep∞-EpA,Ep∞=0,解得EpA=-W∞A=1×10-6 J。7.AD　沿着电场线的方向电势逐渐降低,A正确;沿电场线方向电势下降最快,电势降低的方向不一定是电场线的方向,故B错误;若正电荷具有初速度,即使只受静电力作用,也可由低电势点向高电势点移动,故C错误;负电荷只在静电力的作用下由静止释放,一定向电势高的地方移动,故D正确。8.D　P点附近电场线比Q点附近的电场线密集,所以EP>EQ;根据沿电场线方向电势逐渐降低可知φP>φQ,选项D正确。9.C　取无限远处的电势为零,则正电荷在M点的电势能为-8×10-9 J,负电荷在N点的电势能为9×10-9 J。由φ=知,M点的电势φM<0,N点的电势φN<0,且|φN|>|φM|,则φN<φM<0,故C正确。10.C　由图乙可知,电子由A到B加速度变大,则电场力F=Eq=ma变大,即FA<FB,场强变大,即EA<EB,A、B错误;电子由A到B速度变大,动能变大,电场力做正功,电势能减小,即EpA>EpB,电子在高电势点的电势能小,则电势φA<φB,C正确,D错误。11.D　作出电场线如图所示,沿着电场线方向电势逐渐降低,可知O点的电势最高,x1点的电势高于x3点的电势,选项A、B错误,D正确;沿着电场线方向电势逐渐降低,故x2点的电势不是最高的,选项C错误。能力提升练1.CD　在带电粒子由a点运动到b点的过程中,电场力方向与速度方向夹角小于90°,可知电场力做正功,q的电势能减小,动能增大,速度增大,C、D正确。2.答案　(1)6 m/s2(2)-19.2 J解析　(1)对小球进行受力分析如图,小球受到的电场力为F=Eq=2 N在竖直方向上,F sin θ<mg,则小球受到桌面的支持力,由牛顿第二定律可知F cos θ-f=maf=μNN=mg-F sin θ解得a=代入数据解得a=6 m/s2(2)0~2 s内小球的位移s=at2=12 m电场力做功WF=Fs cos θ=19.2 J电场力做功等于电势能的减少量,则ΔEp=-WF=-19.2 J3.CD　题干仅给出了点电荷从A点运动到B点,但点电荷电性未知,所以电场线方向不确定,A点的电势不一定高于B点的电势,选项A、B错误;根据图乙可知,点电荷从A点运动到B点的过程中加速度在逐渐减小,由F=ma,可判断出点电荷所受电场力在逐渐减小,根据E=可判断出电场强度在一直减小,选项C正确;点电荷从A点运动到B点,加速度一直减小,但速度一直在增加,动能一直在增大,说明电场力做正功,电势能减小,所以点电荷在A点的电势能一定大于其在B点的电势能,选项D正确。4.BC　由题图乙可知,试探电荷从b点到a点速度减小,故受向左的静电力,因此Q2带负电,选项A错误,B正确;试探电荷从b点到a点,静电力做负功,其电势能增大,选项C正确,D错误。5.AD　根据做曲线运动的物体受到的合外力总是指向轨迹的凹侧,结合题意可知粒子所受电场力的方向竖直向下,电场强度方向竖直向上,选项A正确;粒子从a点运动到c点的过程中,电场力与速度夹角先是钝角后是锐角,则电场力先做负功后做正功,粒子的电势能先增加后减少,选项B错误,D正确;粒子单位时间内速度的变化量等于粒子的加速度,根据a=可知加速度保持不变,选项C错误。6.D　试探电荷丙可能从A点运动到B点,也可能从B点运动到A点,选项A错误;由曲线运动的特点可知,点电荷甲、乙对丙的电场力的合力一定指向轨迹的凹侧,甲是负电荷,乙是正电荷,则丙一定是负电荷,选项B错误;若丙从A点运动到B点,电场力与速度的夹角是锐角,电场力对丙做正功,丙的动能增加,丙在A点的动能小于在B点的动能,同理分析丙从B点运动到A点,可得丙在A点的动能小于在B点的动能,选项C错误;只有电场力做功,丙的动能与电势能之和守恒,丙在A点的动能小于在B点的动能,则丙在A点的电势能大于在B点的电势能,选项D正确。7.A　根据动能定理,小球动能的变化量等于合力做功,ΔEk=mah=mgh,选项A正确;小球重力势能的减少量等于重力做的功,所以重力势能减少mgh,选项B错误;小球重力势能减少mgh,动能增加mgh,所以机械能减少了mgh,选项C错误;根据能量守恒定律可知,小球机械能减少了mgh,所以小球电势能增加了mgh,选项D错误。8.A　开始小球压着弹簧,则弹簧被压缩了x1=。加上匀强电场后,弹簧被拉长了x2=,小球电势能改变量大小等于电场力做功,电场力做功为W=Eq(x1+x2)=,选项A正确。9.AD　小球从A点运动到B点的过程中克服重力做功,重力势能增加,选项A正确;小球从A点运动到B点的过程中电场力做正功,电势能减少,选项C错误;设电场力对小球做功为WE,小球克服重力做功为WG,则根据动能定理有WE-WG=mv2>0,即WE>WG,根据功能关系可知小球增加的重力势能等于WG,而减少的电势能等于WE,所以增加的重力势能小于减少的电势能,选项B错误,D正确。