【創(chuàng)新設(shè)計】2020-2021學(xué)年高中物理人教版選修3-1練習(xí)：1.5-電勢能和電勢

電場力做功與電勢能變化的關(guān)系圖1541．如圖154所示，A、B、C為電場中同一電場線上的三點．設(shè)電荷在電場中只受電場力作用，則下列說法中正確的是()A．若在C點無初速度地釋放正電荷，則正電荷向B運動，電勢能削減B．若在C點無初速度地釋放正電荷，則正電荷向A運動，電勢能增加C．若在C點無初速度地釋放負電荷，則負電荷向A運動，電勢能增加D．若在C點無初速度地釋放負電荷，則負電荷向B運動，電勢能削減答案A解析若在C點無初速度地釋放正電荷，正電荷所受電場力向右，則正電荷向B運動，電場力做正功，電勢能削減；若在C點無初速度地釋放負電荷，負電荷所受電場力向左，則負電荷向A運動，電場力做正功，電勢能削減．電勢能、電勢的計算和凹凸推斷圖1552．如圖155所示，某區(qū)域電場線左右對稱分布，M、N為對稱線上的兩點．下列說法正確的是()A．M點電勢肯定高于N點電勢B．M點場強肯定大于N點場強C．正電荷在M點的電勢能大于在N點的電勢能D．將電子從M點移動到N點，電場力做正功答案AC解析沿電場線方向，電勢降低，所以M點電勢肯定高于N點電勢，A正確；電場線的疏密程度表示電場的強弱，由圖可知，M點場強肯定小于N點場強，B錯誤；正電荷q在M點的電勢能EM＝qφM，在N點的電勢能EN＝qφN，由于φM＞φN，所以EM＞EN，C正確；電子在電場中受電場力的方向沿NM指向M，故從M移動到N，電場力做負功，D錯誤．等勢面的應(yīng)用圖1563．如圖156所示，實線表示一簇關(guān)于x軸對稱的等勢面，在軸上有A、B兩點，則()A．A點場強小于B點場強B．A點場強方向指向x軸負方向C．A點場強大于B點場強D．A點電勢高于B點電勢答案AD解析由于電場線與等勢面總是垂直，所以B點電場線比A點密，B點場強大于A點場強，故A正確、C錯誤．電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，故B錯誤．由圖中數(shù)據(jù)可知D正確.(時間：60分鐘)題組一電場力做功的特點和電勢能變化的關(guān)系1．下列關(guān)于電勢凹凸的推斷，正確的是()A．負電荷從A移到B時，外力做正功，A點的電勢肯定較高B．負電荷從A移到B時，電勢能增加，A點的電勢肯定較低C．正電荷從A移到B時，電勢能增加，A點的電勢肯定較低D．正電荷只在電場力作用下從靜止開頭，由A移到B，A點的電勢肯定較高答案CD解析依據(jù)電場力做功和電勢能變化的關(guān)系，不管是正電荷還是負電荷，只要電場力做正功電勢能就削減；只要電場力做負功電勢能就增加．正、負電荷在電勢凹凸不同的位置具有的電勢能不同，正電荷在電勢高處具有的電勢能大；負電荷在電勢低處具有的電勢能大，可以確定選項C、D正確．2．下列說法正確的是()A．電荷從電場中的A點運動到了B點，路徑不同，電場力做功的大小就可能不同B．電荷從電場中的某點開頭動身，運動一段時間后，又回到了該點，則電場力做功為零C．正電荷沿著電場線運動，電場力對正電荷做正功，負電荷逆著電場線運動，電場力對負電荷做正功D．電荷在電場中運動，由于電場力可能對電荷做功，所以能量守恒定律在電場中并不成立答案BC解析電場力做功和電荷運動路徑無關(guān)，所以選項A錯誤；電場力做功只和電荷的初、末位置有關(guān)，所以電荷從某點動身又回到了該點，電場力做功為零，B正確；正電荷沿電場線的方向運動，則正電荷受到的電場力和電荷的位移方向相同，故電場力對正電荷做正功，同理，負電荷逆著電場線的方向運動，電場力對負電荷做正功，C正確；電荷在電場中雖然有電場力做功，但是電荷的電勢能和其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化滿足能量守恒定律，D錯．圖1573．如圖157所示，兩個等量的正點電荷分別置于P、Q兩位置，在P、Q連線的垂直平分線上有M、N兩點，另有一摸索電荷q，則()A．若q是正電荷，q在N點的電勢能比在M點的電勢能大B．若q是負電荷，q在M點的電勢能比在N點的電勢能大C．無論q是正電荷，還是負電荷，q在M、N兩點的電勢能都一樣大D．無論q是正電荷還是負電荷，q在M點的電勢能都比在N點的電勢能小答案AB解析由兩個等量的正點電荷四周的電場線的分布狀況可知，兩點電荷連線的中垂線上的電場方向是：由連線的中點沿中垂線指向無窮遠處．正電荷從N點移到M點，靜電力做正功，電勢能減??；負電荷從N點移到M點，靜電力做負功，電勢能增大．故選A、B.題組二電勢能和電勢的計算4．將一正電荷從無窮遠處移至電場中M點，電場力做功為6.0×10－9J，若將一個等量的負電荷從電場中N點移向無窮遠處，電場力做功為7.0×10－9J，則M、N兩點的電勢φM、φN有如下關(guān)系()A．φM＜φN＜0 B．φN＞φM＞0C．φN＜φM＜0 D．φM＞φN＞0答案C解析取無窮遠處電勢φ∞＝0.對正電荷：W∞M＝0－EpM＝－qφM，φM＝eq\f(－W∞M,q)＝－eq\f(6×10－9,q)；對負電荷：WN∞＝EpN－0＝－qφN，φN＝eq\f(－WN∞,q)＝－eq\f(7×10－9,q)；所以φN＜φM＜0，選項C正確．圖1585．如圖158所示，把電荷量為－5×10－9C的電荷，從電場中的A點移到B點，其電勢能________(選填“增大”“減小”或“不變”)；若A點的電勢φA＝15V，B點的電勢φB＝10V，答案增大－2.5×10－8J解析電荷由A點移到B點，電場力做負功，故電勢能增大．由電場力做功與電勢能變化的關(guān)系知，電場力做的功為WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)＝(－5×10－9)×(15－10)J＝－2.5×10－8J.6．將一個電荷量為－2×10－8C的點電荷，從零電勢點S移到M點要克服靜電力做功4×10－8J，則M點電勢能EPM＝________J，M點電勢φM＝________V．若將該電荷從M點移到N點，靜電力做功14×10－8J，則N點電勢φN＝________答案4×10－8－25解析本題可以依據(jù)電勢差和電勢的定義式解決．由WSM＝EPS－EPM得EPM＝EPS－WSM＝4×10－8J由EPM＝qφM，得φM＝eq\f(EPM,q)＝eq\f(4×10－8,－2×10－8)V＝－2VWMN＝EPM－EPN，得EPN＝EPM－WMN＝－10×10－8J由EPN＝qφN得φN＝eq\f(EPN,q)＝eq\f(－10×10－8,－2×10－8)V＝5V題組三由電場線或等勢面推斷電場強度和電勢7．關(guān)于等勢面的說法，正確的是()A．電荷在等勢面上移動時，由于不受電場力作用，所以說電場力不做功B．在同一個等勢面上各點的場強大小相等C．兩個不等電勢的等勢面可能相交D．若相鄰兩等勢面的電勢差相等，則等勢面的疏密程度能反映場強的大小答案D解析等勢面由電勢相等的點組成，等勢面處的電場線跟等勢面垂直，因此電荷在等勢面上移動時，電場力不做功，但并不是不受電場力的作用，A錯．等勢面上各點場強大小不肯定相等，等勢面不行能相交，B、C錯．等差等勢面的疏密反映場強的大小，D對．8．下列四個圖中，a、b兩點電勢相等、電場強度也相等的是()答案D解析勻強電場的等勢面是垂直于電場線的一簇等間距的平行平面，A中a、b兩點不在同一等勢面上，所以，這兩點的電勢是不相等的，但這兩點的場強相等；B中a、b兩點在同一個等勢面上，電勢相等，但這兩點的場強大小相等、方向不同；C中a、b兩點對稱于兩電荷的連線，所以電勢相等，但在中垂線上場強的方向是平行于中垂線的，而且都指向外側(cè)，故兩點的場強的方向不同；在D中，a、b兩點的電勢相等，場強的方向是沿連線的，而且方向相同，故本題選D.圖1599．如圖159所示，O為兩個等量異種電荷連線的中點，P為連線中垂線上的一點，對O、P兩點的比較正確的是()A．φO＝φP，EO>EPB．φO>φP，EO＝EPC．負電荷在P點的電勢能大D．O、P兩點所在直線為等勢面答案AD解析等量異種電荷的中垂線是一條等勢面，故φO＝φP，D對，電勢能相等，C錯；有疊加可知從中點O到無窮遠，電場強度越來越小，故EO>EP，A正確．圖151010．如圖1510所示，甲是某電場中的一條電場線，A、B是這條電場線上的兩點，若將一負電荷從A點自由釋放，負電荷沿電場線從A到B運動過程中的速度－時間圖象如圖乙所示，比較A、B兩點電勢φ的凹凸和場強E的大小可得()A．φA＞φB B．φA＜φBC．EA＞EB D．EA＝EB答案BC解析負電荷速度在增加，說明電場力方向由A指向B，場強方向由B指向A，所以φB＞φA，B對．又知加速度在減小，所以EA＞EB，C對．題組四電場線、等勢面和軌跡綜合應(yīng)用圖151111．如圖1511所示，實線是一個電場中的電場線，虛線是一個負的摸索電荷在這個電場中僅在電場力作用下運動的軌跡．若電荷是從a處運動到b處，以下推斷正確的是()A．電荷從a到b加速度減小B．電荷從a到b動能減小C．電荷從a到b電勢能減小D．電荷從a到b電勢能增加答案ABD解析由電場線的疏密程度可知，Ea>Eb，再由a＝eq\f(F,m)＝eq\f(qE,m)知，A項正確；電場力的方向指向曲線的內(nèi)側(cè)，即沿電場線指向左，粒子從a運動到b處，電場力做負功，動能減小，電勢能增大，所以B、D項正確，C項錯誤.圖151212．如圖1512所示，MN是點電荷產(chǎn)生的電場中的一條電場線．一個帶電粒子(不計重力)從a到b穿越這條電場線的軌跡如圖中虛線所示．下列結(jié)論中正確的是()A．帶電粒子從a到b過程中動能漸漸減小B．電場線的方向由N指向MC．帶電粒子在a點的電勢能大于在b點的電勢能D．帶電粒子在a點的加速度小于在b點的加速度答案CD解析由帶電粒子運動的軌跡可以看出其受力方向指向凹側(cè)，則電場力做正功，帶電粒子的動能增加，電勢能減小，A錯誤、C正確；由于不知帶電粒子的電性，無法推斷電場線方向，B錯誤；由于帶電粒子從a到b的過程中彎曲的幅度越來越大，說明受到的電場力越來越大，故加速度越來越大，D正確．圖151313．一帶電粒子射入一固定在O點的點電荷的電場中，粒子運動軌跡如圖1513中虛線ABC所示，圖中實線是同心圓弧，表示電場的等勢面，不計重力，可以推斷()A．此粒子始終受到靜電排斥力作用B．粒子在A點和C點的速度大小肯定相等C．粒子在B點的動能肯定大于在A點的動能D．粒子在B點的電勢能肯定大于在C點的電勢能答案ABD解析如題圖所示，軌跡向左彎曲，帶電粒子所受的電場力方向向左，則帶電粒子受到了排斥力作用．故A正確．A、C兩點處于同一等勢面上，從A到C，電場力做功為零，則A、C兩點動能相等，速度相等，故B正確．從A到B過程中，電場力做負功，可知電勢能增大，動能減小，粒子在B點的動能肯定小于在A點的動能．故C錯誤．從B到C過程中，電場力做正功，可知電勢能減小，粒子在B點的電勢能肯定大于在C點的電勢能，故D正確．故選：ABD圖151414．一個帶電粒子在勻強電場中運動的軌跡如圖1514中曲線AB所示，平行的