高中物理人教版 (2019)必修 第三册电势能和电势练习题

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基础练习
题组一 静电力做功的特点
1.(2026辽宁省实验中学期末)关于电场力做功的特点,下列说法正确的是( )
A.在电场中移动电荷,路径不同,电场力做的功一定不同
B.电场力做的功只与电荷在电场中的始、末位置有关
C.电场力对电荷做正功,电荷的电势能增加
D.电荷在电场中的位置发生了变化,电场力对电荷一定做了功
2.(2026江苏南京师大附中期末)如图所示,Rt△ABC的AC边与匀强电场的电场方向平行。将电荷q从A点移到B点,电场力做功为W1,从A点移到C点、从C点移到B点,电场力做功分别为W2、W3,则( )
A.W1W2
C.W1=W2+W3 D.W1aN
C.粒子在M、N两点的电势能EpMφC
B.一个电子可以在A、B两点电荷的电场中做圆周运动
C.将一个电子从C点由静止释放,电子从C点沿直线到D点的过程中所受的电场力一定是先增大后减小,然后再增大
D.若一电子源从O点以相同的初动能在圆周平面内向各个方向发射电子,则从D点离开圆周的电子的动能最大
3.(2026湖北武汉华师一附中开学考)如图所示,三个电荷量大小相等的点电荷固定在正三角形的三个顶点上,其中A、B带负电,C带正电。O点为AB边的中点,M、N两点关于O点对称,下列说法正确的是( )
A.M、N两点电势不相等
B.M点的电场强度的大小大于N点电场强度的大小
C.试探电荷-q在M点的电势能比在O点的大
D.把试探电荷-q沿直线由O点向C点移动过程中,电场力不做功
题组二 电势、电势能相关的图像问题
4.(多选题)(2026河南开封多校联考)沿电场中某条直电场线方向建立x轴,以x轴正方向为场强正方向,该电场线上各点的电场强度E随x的变化规律(E-x图像)如图所示,x轴上的a、b、c、d四点相邻两点间隔相等。一个带负电的点电荷沿x轴运动,则下列说法正确的是( )
A.从b到d电势先降低后升高
B.点电荷由a运动到d的过程中,电势能一直减小
C.点电荷由a运动到d的过程中,所受电场力先减小后增大
D.点电荷从b运动到a的过程中电场力做的功小于从c运动到b的过程中电场力做的功
5.(2026河南南阳一中期中)如图甲所示,真空中相距2L固定放置两个点电荷A、B,以A点电荷所在位置为坐标原点,A、B连线为x轴建立坐标系,x轴上各点电势φ随坐标x变化的φ-x图像如图乙所示。如果取无穷远处为零电势点,点电荷的电势公式为φ=kQr,其中k为静电力常量,Q为场源点电荷的电荷量,r为某点距场源点电荷的距离。已知x=3L处电场强度为零,则下列说法正确的是( )

A.A点电荷带负电
B.x2与x4处电场强度方向相同
C.x1∶x3=4∶5
D.A的电荷量是B的电荷量的4倍
6.(2026重庆合川月考)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动,其电势能Ep随位移x的变化关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A.粒子从x1处运动到x2处的过程中电场力做负功
B.x1、x2处场强方向均沿x轴正方向
C.x1处的场强大于x2处的场强
D.x1处的电势比x2处的电势低
题组三 电场中的功能关系
7.(2026河北名校联考)如图所示,粗糙绝缘斜面(斜面足够长)所在空间有平行于斜面向上的匀强电场。一质量为m、带电荷量为-q(q>0)的物块自斜面的最底端以初动能Ek0沿斜面向上运动。已知斜面的倾角θ=30°,物块与斜面间的动摩擦因数为μ=32,电场强度的大小为E=mg2q,重力加速度为g,以斜面的最低点为电势能零点,该点所在的水平面为零重力势能参考面,则( )
A.物块沿斜面上滑的最大距离为Ek02mg
B.当物块向上滑动距离4Ek09mg,物块的电势能和动能相等
C.当物块向上滑动距离2Ek09mg,物块的重力势能和动能相等
D.物块从开始上滑到再次回到斜面底端的过程,摩擦生热为57Ek0
8.(2026江西景德镇期中)学校科技节中某参赛选手设计了运输轨道,可简化为倾角为θ的足够长固定绝缘光滑斜面,如图甲所示。以斜面底端为坐标原点,沿斜面向上为x轴的正方向,且沿x轴部分区域存在电场。在斜面底端由静止释放一质量为m、带电荷量为+q的滑块,在滑块向上运动一段距离的过程中,机械能E随位置坐标x的变化如图乙所示,曲线A点处切线斜率最大。滑块可视为质点,不计空气阻力,不计滑块产生的电场,重力加速度g已知。以下说法正确的是( )
A.在x1~x3过程中,滑块的动能先减小后恒定
B.在x1处滑块的动能最大,最大动能为Ekmax=E02-mgx1 sin θ
C.在0~x2的过程中重力势能与电势能之和先减小后增大
D.在0~x3过程中,滑块一直加速
答案
第十章 静电场中的能量
1 电势能和电势
基础练习
1.B 电场力做功与路径无关,只与电荷在电场中的始、末位置有关(破题关键),故在电场中移动电荷,路径不同,电场力做的功可能相同,A错误,B正确;电场力对电荷做正功,电荷的电势能减小,故C错误;电荷在电场中的位置发生了变化,电场力对电荷不一定做功,如当位移方向和电场力方向垂直时,电场力就不做功,故D错误。
2.C 设匀强电场的电场强度为E,∠BAC=θ,则将电荷q从A点移到B点,电场力做功为W1=qE·|AB| cs θ=qE|AC|;将电荷q从A点移到C点,电场力做功为W2=qE|AC|;将电荷q从C点移到B点,位移方向和电场力方向垂直,电场力做功为W3=0,则有W1=W2,W1=W2+W3,故选C。
3.答案 (1)120 N/C (2)1.44×10-7 J (3)2.64×10-7 J
解析 (1)正电荷在匀强电场中所受的静电力是恒力,正电荷从a到b,静电力做功为W1=qE|ab|
解得E=120 N/C
(2)将该正电荷从b点移到c点,静电力做的功W2=qE|bc| cs 60°=1.44×10-7 J
(3)将该正电荷从a点移到c点,静电力做的功W3=W1+W2=2.64×10-7 J
4.BC 根据电场力做功与电势能变化的关系可得W电=-ΔEp=0-EpA,可得点电荷在A点的电势能为EpA=-W电=W=8×10-7 J,C正确,D错误;根据Ep=qφ,可得A点的电势为φA=EpAq=8×10-7-1.6×10-6 V=-0.5 V,故A错误,B正确。
5.AD
在带电粒子的轨迹与电场线的交点处,画出速度方向与电场力方向,如图所示。
带电粒子仅在电场力作用下运动,电场力沿电场线切线方向且指向轨迹曲线的凹侧,可知粒子所受电场力与场强方向相同,故粒子带正电,A正确;电场线的疏密表示场强的强弱,由于N处的电场线较M处密集,即电场强度EM