2025年高考物理 人教版必修第3冊第10章　第2節(jié)含答案

2025年高考物理人教版必修第3冊第10章第2節(jié)含答案第十章第2節(jié)課后知能作業(yè)基礎(chǔ)鞏固練1．下列各物理量中，與試探電荷有關(guān)的量是()A．電場強度E B．電勢φC．電勢能Ep D．電勢差U答案：C解析：電勢、電勢差、電場強度都是表述電場本身性質(zhì)的物理，與試探電荷無關(guān)。2．將一個電荷量為q的正電荷在勻強電場中從A點移到B點，電場力做功W，則A、B兩點之間的電勢差等于()A．eq\f(W,q) B．eq\f(q,W)C．qW D．0答案：A解析：根據(jù)電場力做功的公式：W＝qUAB，所以UAB＝eq\f(W,q)，故A正確。3．電場中有a、b兩點，已知φa＝－500V，φb＝1500V，將電荷量為q＝－4×10－9C的點電荷從a移到b時，電場力做功為()A．負功8×10－6J B．正功8×10－6JC．負功4×10－6J D．正功4×10－6J答案：B解析：電場力做功W＝qUab＝q(φa－φb)＝－4×10－9×(－2000)J＝8×10－6J，電場力做正功，故B正確，A、C、D錯誤。故選B。4．在電場中A、B兩點間的電勢差為UAB＝75V，B、C兩點間的電勢差為UBC＝－100V，則A、B、C三點電勢高低關(guān)系為()A．φA>φB>φC B．φC>φA>φBC．φC>φB>φA D．φA<φC<φB答案：B解析：由題意，UAB＝φA－φB＝75V，則得：φA>φB；UBC＝φB－φC＝－100V，則得φB<φC；又UAC＝UAB＋UBC＝(75－100)V＝－25V，則得：φA<φC；故有：φC>φA>φB。故A、C、D錯誤，B正確。故選B。5.如圖，帶箭頭的實線表示某靜電場的電場線，虛線表示其等勢面。已知a、b、c三點的電場強度大小分別為Ea、Eb、Ec，電勢分別為φa、φb、φc，則()A．Ea<Eb，φb＝φc B．Ea>Eb，φa>φbC．Ea>Eb，φa<φb D．Ea＝Ec，φb＝φc答案：B解析：由圖示可知，a處的電場線密，b處的電場線稀疏，因此a點的電場強度大，b點的場強小，即Ea>Eb；沿著電場線的方向，電勢逐漸降低，則a點的電勢高于c點的電勢，即φa>φc；b、c兩點在同一等勢面上，電勢相等，φb＝φc，則φa>φb。故B正確，A、C、D錯誤。故選B。6．空間P、Q兩點處固定電荷量絕對值相等的點電荷，其中Q點處為正電荷，P、Q兩點附近電場的等勢線分布如圖所示，a、b、c、d、e為電場中的5個點，設(shè)無窮遠處電勢為0，則()A．e點的電勢大于0B．a(chǎn)點和b點的電場強度相同C．b點的電勢低于d點的電勢D．負電荷從a點移動到c點時電勢能增加答案：D解析：根據(jù)電場等勢面的圖像可以知道，該電場是等量異種電荷的電場，選無窮遠處電勢為0，則中垂面是等勢面，電勢為0，故A錯誤；等量異種電荷的電場，它具有對稱性，a點和b點的電場強度大小相等，而方向不同，故B錯誤；沿著電場線的方向電勢降低，b點離正電荷的距離更近，所以b點的電勢較高，高于d點的電勢，故C錯誤；a點離正電荷近，a點電勢高于c點，根據(jù)負電荷在電勢高處電勢能小，知負電荷從a點移到c點，電勢能增加，故D正確。故選D。能力提升練7.根據(jù)α粒子散射實驗，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，如圖所示虛線表示原子核所形成的電場的等勢線，且三個等勢線之間距離相等，實線表示一個α粒子(帶正電)的運動軌跡。在α粒子從a運動到b、再運動到c的過程中，下列說法中正確的是()A．加速度先變小，后變大B．bc兩點間電勢差為ba兩點間電勢差的2倍C．電勢能先增大，后減小D．a(chǎn)點動能大于c點動能答案：C解析：由題可知，可視為點電荷形成電場，由牛頓第二定律keq\f(Qq,r2)＝ma，在α粒子從a運動到b、再運動到c的過程中，距離先減小后增大，所以加速度先變大后變小，A錯誤；點電荷形成的電場中，越靠近場源電荷，電場強度越大，則由公式U＝Ed，圖中兩等勢面間的距離相等，但是電場強度不恒定，所以不滿足兩倍關(guān)系，B錯誤；電場是由原子核形成的，即場源電荷帶正電，運動電荷α粒子也帶正電，所以電場力是排斥力，所以靠近過程電場力做負功，遠離過程電場力做正功，因此電勢能先增大后減小，C正確；越靠近正場源電荷，電勢越高，則φa>φc，據(jù)Wac＝qUac，又α粒子的q為正，Uac為正，所以電場力做正功，動能增加，因此a點動能小于c點動能，D錯誤。故選C。8.某電場的等勢面如圖所示，A、B、C是等勢面上的三點，下列說法正確的是()A．負點電荷在A點受到的電場力小于在C時的電場力B．將正點電荷從A點移到C點，電場力做負功C．負點電荷在A點的電勢能小于在B點的電勢能D．正點電荷在B點的電勢能大于在C點的電勢能答案：D解析：如圖為等差等勢面，其疏密反應(yīng)電場強度的大小，故A點電場強度大于C點電場強度，根據(jù)F＝Eq知，負點電荷在A點受到的電場力大于在C時的電場力，故A錯誤；將正點電荷從A點移到C點，電勢降低，正電荷電勢能減小，電場力做正功，故B錯誤；A、B在同一等勢面上，電勢能相等，故C錯誤；B點電勢大于C點電勢，正點電荷在B點的電勢能大于在C點的電勢能，故D正確。故選D。9．(多選)電纜周圍的電場分布對電纜的電氣化強度影響很大。如圖所示為電纜終端周圍的電場分布情況，圖中虛線為等勢線，實線為電場線，下列說法正確的是()A．電場中b點的場強小于c點的電場強度B．將一電子放在c點，電子的電勢能為－30eVC．將一質(zhì)子由a點經(jīng)b點移至c點，電場力先做正功后做負功D．在b點由靜止釋放一帶正電的粒子，粒子將沿電場線運動答案：AB解析：電場線的疏密表示電場強度的大小，b點疏密程度小于c點疏密程度，所以b點的場強小于c點的電場強度，故A正確；根據(jù)Ep＝qφ，可知將一電子放在c點，電子的電勢能為Ep＝－e×30V＝－30eV，故B正確；由圖可知Uab<0，Ubc>0，可知將一質(zhì)子由a點經(jīng)b點移至c點，電場力先做負功后做正功，故C錯誤；由于b點電場線不是直線，所以在b點由靜止釋放一帶正電的粒子，粒子并不會沿電場線運動，故D錯誤。故選AB。10.(多選)如圖所示，實線為某靜電場中的一簇電場線，其中過a、b、c三點的電場線為一條直線，且b為ac的中點。虛線為某一帶電粒子進入該電場后僅在電場力作用下的運動軌跡，粒子依次通過三條電場線上的d、b、e三處位置。下列說法中正確的是()A．該粒子帶正電B．帶電粒子在e點的加速度大于它在d點的加速度C．a(chǎn)b兩點之間的電勢差Uab小于bc兩點之間的電勢差UbcD．帶電粒子從d點運動到e點的過程中電勢能一直在減小答案：AC解析：帶電粒子在靜電場中做曲線運動，合力指向軌跡內(nèi)側(cè)，粒子僅受電場力作用，可知帶電粒子在b點所受電場力方向水平向右，與電場強度方向相同，可知該帶電粒子帶正電，故A正確；電場線分布的疏密程度反映了電場的強弱，d點附近電場線分布比e點的更密集，d點的場強大于e點的場強，因此粒子在d點所受到的電場力大于在e點所受到的電場力，根據(jù)F＝Eq＝ma，可知粒子在d點的加速度大于它在e點的加速度，故B錯誤；電場線分布的疏密程度反映了電場的強弱，c點附近電場線分布比a點的更密集，則c點的場強大于a點的場強，那么ab之間的平均電場強度小于bc之間的平均電場強度，根據(jù)U＝Ed，可知，ab兩點之間的電勢差Uab小于bc兩點之間的電勢差Ubc，故C正確；根據(jù)上述可知，帶電粒子從d點運動到e點的過程中，電場力對帶電粒子做負功，則其電勢能一直在增大，故D錯誤。故選AC。11．帶電荷量為＋3×10－6C的粒子只在靜電力作用下先后經(jīng)過電場中的A、B兩點，靜電力做功6×10－4J，已知B點電勢為50V，則(1)A、B兩點間的電勢差是多少？(2)A點的電勢是多少？(3)電勢能變化了多少？(4)動能變化了多少？答案：(1)200V(2)250V(3)減少了6×10－4J(4)增加了6×10－4J解析：(1)根據(jù)電場力做功與電勢差的關(guān)系WAB＝qUAB可得A、B兩點間的電勢差UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(6×10－4,3×10－6)V＝200V。(2)已知B點電勢為50V，且有UAB＝φA－φB＝200V。可得A點的電勢為φA＝250V。(3)根據(jù)ΔEp＝－WAB＝－6×10－4J可得電勢能減少了6×10－4J。(4)根據(jù)動能定理可得ΔEk＝WAB＝6×10－4J可知動能增加了6×10－4J。12．如圖所示，一電荷量為Q的正點電荷固定在傾角為30°的光滑絕緣斜面底部的C點，斜面上有A、B兩點，且A、B和C在同一直線上，A和C相距為2L，B為AC中點。現(xiàn)將一帶正電q、質(zhì)量為m的小球從A點由靜止釋放，當(dāng)帶電小球運動到B點時速度正好又為零，已知帶電小球在A點處的加速度大小為eq\f(g,3)，靜電力常量為k，求：(1)小球運動到B點時的加速度大小。(2)B和A兩點間的電勢差。答案：(1)eq\f(1,6)g(2)eq\f(mgL,2q)解析：(1)小球在A點受到的庫侖力為FA＝keq\f(Qq,2L2)根據(jù)牛頓第二定律可得mgsin30°－FA＝maA＝m·eq\f(g,3)小球在B點受到的庫侖力為FB＝keq\f(Qq,L2)根據(jù)牛頓第二定律可得FB－mgsin30°＝maB聯(lián)立解得小球運動到B點時的加速度大小為aB＝eq\f(1,6)g。(2)小球從A到B過程，根據(jù)動能定理可得mgLsin30°＋qUAB＝0解得UAB＝－eq\f(mgL,2q)則B和A兩點間的電勢差為UBA＝－UAB＝eq\f(mgL,2q)。第十章第3節(jié)課后知能作業(yè)基礎(chǔ)鞏固練1.如圖所示，在某電場中畫了三條電場線，a、b、c是同一條電場線上的三個點，b點是ac的中點，其電場強度大小分別為Ea、Eb、Ec，電勢分別為φa、φb、φc，已知a點的電勢為φa＝20V，c點的電勢為φc＝0，下列說法正確的是()A．Ea>Eb>Ec B．Ea＝Eb＝EcC．φb>10V D．φb<10V答案：C解析：電場線疏密表示電場強度的大小，電場線越密電場強度越大，則Ea<Eb<Ec，故A、B錯誤；若該電場為勻強電場，則由于b點為中點，則該點電勢為10V，但由圖可知，由于bc部分電場較強，而ab間電場較弱，可知，φb>10V，故C正確，D錯誤。2.一電場等勢面的分布情況如圖所示，A、B、C和D分別為不同等勢面上的點，則()A．A點的電場強度比B點的小B．C點的電勢比D點的高C．將電子從D點移動到A點，電場力做功為15eVD．將電子從B點移動到C點，電勢能減小5eV答案：D解析：電場線與等勢面垂直，電場線密的地方電場強度大，等勢面密，電場線疏的地方電場強度小，等勢面疏；故A點場強大，A錯誤；由圖可知，C點電勢為10V，D點電勢為15V，C點的電勢比D點的低，B錯誤；將電子從D點移動到A點，UDA＝φD－φA＝15V，電場力做功WDA＝qUDA＝－15eV，C錯誤；將電子從B點移動到C點，UBC＝φB－φC＝－5V，WBC＝qUBC＝5eV，WBC＝EpB－EpC，故電勢能減小5eV，D正確。故選D。3.如圖所示，A，B，C，D為勻強電場中相鄰的四個等勢面，一個電子垂直經(jīng)過等勢面D時，動能為20eV，飛經(jīng)等勢面C時，電勢能為－10eV，飛至等勢面B時速度恰好為零，已知相鄰等勢面間的距離均為5cm，則下列說法錯誤的是()A．等勢面A的電勢為－10VB．等勢面B的電勢為零C．電子再次飛經(jīng)等勢面D時，動能為10eVD．電子在等勢面D時的電勢能為－20eV答案：C解析：電子從D到B的過程，根據(jù)動能定理得：－eUDB＝0－EkD，解得：UDB＝eq\f(EkD,e)＝eq\f(20eV,e)＝20V，即D點電勢高于B點電勢，電場方向豎直向上，則電場強度為：E＝eq\f(UDB,d)＝eq\f(20,0.1)V/m＝200V/m，電子經(jīng)過等勢面C時的電勢能為－10eV，則C點的電勢為φC＝eq\f(EpC,－e)＝eq\f(－10eV,－e)＝10V，所以C點與B點的電勢差為UCB＝φC－φB＝EdCB，代入數(shù)據(jù)可得B點電勢為0，因為CA間的電勢差等于DB間的電勢差，可知A點電勢為－10V，故A、B正確；整個過程中，只有電場力對電子做功，根據(jù)能量守恒定律得，電子再次經(jīng)過D等勢面時，動能不變，仍然為20eV，故C錯誤；由前面的分析，可得D點的電勢為20V，所以電子在D點時具有電勢能為EpD＝－e×20V＝－20eV，故D正確。本題選不正確的，故選C。4.如圖所示，實線為電場線，虛線為等勢面，φa＝50V，φc＝20V，則a、c連線中點b的電勢φb為()A．等于35V B．大于35VC．小于35V D．等于15V答案：C解析：由圖看出，ab段電場線比bc段電場線密，故ab段場強較大，根據(jù)公式U＝Ed可知，a、b間電勢差Uab大于b、c間電勢差Ubc，即：φa－φb>φb－φc，得到：φb<eq\f(φa＋φc,2)＝eq\f(50＋20,2)V＝35V。故選C。5.如圖所示，邊長為1m的正方體ABCD－EFGH所處空間中存在勻強電場(圖中未畫出)。已知A、B、F三點的電勢分別為20V、10V、0，則下列判斷正確的是()A．電場方向從F指向AB．A、E兩點電勢差和H、D兩點電勢差相等C．場強大小為10eq\r(2)V/m時，BCHE平面為等勢面D．場強大小可能為20V/m答案：C解析：已知A、B、F三點的電勢分別為20V、10V、0，根據(jù)勻強電場電勢差與電場強度的關(guān)系可知φA－φE＝φB－φF，代入數(shù)據(jù)解得：φE＝10V，則BE連線為等勢線，電場線垂直等勢線指向電勢較低的方向，所以電場方向從A指向F，故A錯誤；根據(jù)勻強電場電勢差與電場強度的關(guān)系可知A、E兩點電勢差和D、H兩點電勢差相等，故B錯誤；根據(jù)A項可知電場強度如圖，則電場強度E＝eq\f(UAF,AF)＝eq\f(20－0,\r(2))V/m＝10eq\r(2)V/m，此時BCHE平面為等勢面，故C正確，D錯誤。6.靜電透鏡是電子透鏡的一種，它被廣泛應(yīng)用于電子器件(如陰極射線示波管)中。如圖所示，虛線是某電子透鏡中電場的等差等勢線，一電子在該電場中的運動軌跡如圖中實線所示，A、B、C分別是軌跡與等勢線的交點。已知A點的電勢為零，電子在A點的動能為32eV，在B點的電勢能為－15eV，不計電子重力，下列說法正確的是()A．電子一定是從A點運動到C點B．電子在經(jīng)過C點時的動能為62eVC．B點的電勢低于A點電勢D．電子在關(guān)于等勢線d對稱的兩點所受電場力相同答案：B解析：分析可知粒子可能是從A點運動到C點，也可能是從C點運動到A點，故A錯誤；電子只在電場力作用下運動，則電子的電勢能和動能之和不變，為32eV，又由于圖中為等差等勢線，電子在B點的電勢能為－15eV，B點的電勢為15V，A點的電勢為零，則等勢線g的電勢為30V，則電子在C點的電勢能為－30eV，因此動能為62eV，故B正確；B點的電勢為15V，高于A點電勢，故C錯誤；電子在關(guān)于等勢線d對稱的兩點所受電場力大小一定相同，但方向不一定相同，故D錯誤。能力提升練7.如圖，在勻強電場中，場強方向與△abc所在平面平行，ac⊥bc，∠abc＝60°，eq\x\to(ac)＝0.2m，一個電荷量q＝1×10－5C的正電荷從a移到b，電場力做功為零；同樣的電荷從a移到c，電場力做功為1×10－3J，則該勻強電場的場強大小和方向分別為()A．500V/m，沿ab由a指向bB．500V/m，垂直ab向上C．1000V/m，沿ac由a指向cD．1000V/m，垂直ab向上答案：D解析：正電荷從a移到b，電場力做功為零，ab兩點電勢相等，故ab應(yīng)為等勢線；因電場線與等勢面相互垂直，故過c做ab的垂線，一定是電場線；正電荷從a到c過程，ac兩點間的電勢差Uac＝eq\f(W,q)＝eq\f(1.0×10－3,1×10－5)V＝100V，即a點電勢高于c點的電勢，故電場線垂直于ab向上；ac間沿電場線的距離d＝eq\x\to(ac)·cos60°＝0.2×0.5m＝0.1m；由E＝eq\f(U,d)可知：電場強度E＝eq\f(100,0.1)V/m＝1000V/m。故D正確，A、B、C錯誤。故選D。8．如圖所示，梯形abcd位于某勻強電場所在平面內(nèi)，兩底角分別為60°、30°，cd＝2ab＝4cm，a、b兩點的電勢分別為4V、0，將電荷量q＝1.6×10－3C的正電荷由a點移動到d點，需克服電場力做功6.4×10－3J，則該勻強電場的電場強度()A．垂直ab向上，大小為400V/mB．垂直bc斜向上，大小為400V/mC．平行ad斜向上，大小為200V/mD．平行bc斜向上，大小為200V/m答案：B解析：本題考查勻強電場電勢差與電場強度的關(guān)系。根據(jù)電場力做功確定兩點間電勢差，結(jié)合勻強電場中電勢差與電場強度關(guān)系，確定等勢點、等勢面，從而確定電場方向，再計算電場強度的大小。Uad＝eq\f(W,q)＝－eq\f(6.4×10－3,1.6×10－3)V＝－4V，因為φa＝4V，所以φd＝8V，如下圖所示，過b點作be∥ad交cd于e，有Uab＝Ude，解得φe＝4V，又因為cd＝2ab，即e點是dc的中點，所以φe＝eq\f(φd＋φc,2)＝4V，解得φc＝0，所以bc在同一等勢面上，由幾何關(guān)系知，eb⊥bc，由電場線與等勢面垂直知，電場強度方向垂直bc斜向上，大小為E＝eq\f(Ueb,ecsin30°)＝eq\f(4,2×10－2×\f(1,2))V/m＝400V/m，B正確，A、C、D錯誤。9．平時我們所處的地球表面，實際上存在場強大小為100V/m的電場，可將其視為勻強電場，在地面立一金屬桿后空間中的等勢面如圖所示，空間中存在a、b、c三點，其中a點位于金屬桿正上方，b、c等高，則下列說法正確的是()A．b、c兩點的電勢差Ubc＝0B．a(chǎn)點場強大小大于100V/mC．a(chǎn)點場強方向水平向右D．a(chǎn)點的電勢低于c點答案：B解析：b、c兩點的電勢差Ubc＝200V－300V＝－100V，故A錯誤；等差等勢面密集的地方，場強越大，所以a點場強大小大于100V/m，故B正確；電場線與等勢面垂直，并且沿著電場線方向電勢逐漸降低，所以a點場強方向豎直向下，故C錯誤；ac兩點在同一等勢面上，電勢相等，故D錯誤。故選B。10.如圖所示，以O(shè)點為圓心，以R＝0.20m為半徑的圓與坐標軸交點分別為a、b、c、d，該圓所在平面內(nèi)有一勻強電場，場強方向與x軸正方向成θ＝60°角，已知a、b、c三點的電勢分別為4eq\r(3)V、4V、－4eq\r(3)V，則下列說法正確的是()A．該勻強電場的場強E＝40eq\r(2)V/mB．該勻強電場的場強E＝80V/mC．d點的電勢為－2eq\r(3)VD．d點的電勢為－4V答案：D解析：a、c兩點之間的電勢差U＝4eq\r(3)V－(－4eq\r(3)V)＝8eq\r(3)V，a、c兩點之間沿電場線方向的距離d＝2Rsin60°＝eq\r(3)R，該勻強電場的場強E＝eq\f(U,d)＝40V/m，A、B錯誤；b、d之間沿電場線方向的距離d′＝2Rcos60°＝R，b、d之間電勢差U′＝Ed′＝8V，由φb－φd＝8V，可得d點的電勢為φd＝－4V，C錯誤，D正確。故選D。11.如圖，同一平面內(nèi)的a、b、c、d四點處于勻強電場中，電場方向與此平面平行，M為a、c連線的中點，N為b、d連線的中點。一電荷量為q(q>0)的粒子從a點移動到b點，其電勢能減小W1；若該粒子從c點移動到d點，其電勢能減小W2。下列說法正確的是