1.4电势能和电势 同步课时作业-2021-2022学年高二上学期物理人教版选修3-1word版含答案
文档属性
| 名称 | 1.4电势能和电势 同步课时作业-2021-2022学年高二上学期物理人教版选修3-1word版含答案 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 564.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-07-23 07:44:15 | ||
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文档简介
1.4电势能和电势—2021-2022学年高二物理人教版选修3-1
同步课时作业
1.空间两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷，其中Q点处为正电荷，两点附近电场的等势线分布如图所示，为电场中的5个点，设无穷远处电势为0，则( )
A.e点的电势大于0 B.a点和b点的电场强度相同
C.b点的电势低于d点的电势 D.负电荷从a点移动到c点时电势能增加
2.如图所示，一质量为m、电荷量为q的粒子，以初速度从a点竖直向上射入水平匀强电场中，粒子通过电场中b点时速度为，方向与电场方向一致。则两点间的电势差为( )
A. B. C. D.
3.下列关于等势面的说法，正确的是( )
A.电荷在等势面上移动时，由于不受电场力作用，所以电场力不做功
B.同一个等势面上各点的电场强度大小相等
C.两个电势不相等的等势面可能相交
D.若相邻两等势面间的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映场强的大小
4.把的试探电荷放在电场中的A点，具有的电势能，若把的试探电荷放在A点，则电荷所具有的电势能是( )
A. B. C. D.
5.一带电粒子射入固定在O点的正点电荷q的电场中，粒子沿图中实线轨迹从M运动到N（N距O点最近），图中虚线是同心圆弧，表示电场的等势面，不计粒子的重力，则可以判断( )
A.射入电场中的粒子带负电
B.M点的场强大于N点的场强
C.射入电场中的粒子从M到N的过程中，电场力对粒子做负功
D.射入电场中的粒子从M到N的过程中，粒子动能和电势能之和减小
6.如图所示，边长为的等边三角形所在平面与匀强电场平行，其中三个顶点的电势分别为。现让等边三角形以A点为轴在纸面内顺时针转过30°（图中未画出），则旋转后两点的电势分别为( )
A. B.
C. D.
7.如图所示,一个带电粒子仅受电场力作用,在电场中运动,实线为电场线,虚线为运动轨迹,则可以判断轨迹上A、B位置 ( )
A.电势 B.电势
C.粒子的电势能 D.粒子的电势能
8.如图所示，为一矩形的四个顶点，它们恰好处于同一个圆的圆周上，该平面存在一匀强电场。其中为圆的一条直径，已知三点的电势分别为6.5 V、2 V、10 V,长为5 cm，（）。下列说法正确的是( )
A.D点的电势为5.5 V
B.电场强度的大小为3 V/cm
C.圆周上D点电势最高
D.电子在D点的电势能比在B点的电势能低13 eV
9.一带负电粒子在电场中仅受静电力作用沿轴正方向做直线运动的图像如图所示,起始点为坐标原点,下列关于电势、粒子的动能、电场强度、粒子加速度与位移的关系图像中可能合理的是（ ）
A. B.
C. D.
10.如图所示，空间分布着匀强电场，场中有与电场方向平行的四边形，其中M为的中点，N为的中点.将电荷量为的粒子，从A点移动到B点，电势能减小；将该粒子从D点移动到C点，电势能减小.下列说法正确的是( )
A.D点的电势一定比A点的电势高
B.匀强电场的电场强度方向必沿方向
C.若之间的距离为d，则该电场的电场强度的最小值为
D.若将该粒子从M点移动到N点，电场力做的功为
11.带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时(除电场力外不计其他力的作用)下列说法中正确的是( )
A.电势能增加，动能增加 B.电势能减小，动能增加
C.电势能和动能都不变 D.上述结论都不正确
12.某电场的等势面如图所示，图中为电场中的5个点，则( )
A.一正电荷从b点运动到e点，电场力做正功
B.一电子从a点运动到d点，电场力做功为4 eV
C.b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右
D.四个点中，b点的电场强度大小最大
13.如图所示，空间分布有水平向右的匀强电场，在该电场中另固定一带负电的点电荷，在纸面内以该点电荷为圆心的圆周上有四个点，连线竖直、连线水平，下列说法正确的是( )
A.A点电势与C点电势相等
B.B点电势与D点电势相等
C.电量为的试探电荷在A点的电势能高于在D点的电势能
D.电量为的试探电荷在C点的电势能高于在B点的电势能
14.如图所示，为空间某区域电场中一直线上的两个点，一个带正电的粒子只受电场力的作用，为至以某一初速度沿直线运动到B点，其动能E,随位移的变化关系图象如图，则该粒子从A运动到B的过程中，下列说法正确的是( )
A.粒子的电势能先减小后增大 B.在x轴上，电场强度的方向由A指向B
C.粒子所受电场力先减小后增大 D.在x轴上，从A到B各点的电势先降低后升高
15.如图所示，虚线a、b、c代表某一电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，实线为一带正电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，其中R在等势面b上。下列判断正确的有（ ）
A．三个等势面中，c的电势最低
B．带电粒子在P点的电势能比在Q点的大
C．带电粒子在R点的加速度方向垂直于等势面b
D．带电粒子在P点的加速度小于在Q点的加速度
答案以及解析
1.答案：D
解析：由题意知是等量异种点电荷，e点在两点电荷连线的中垂线上，以无穷远处电势为零，则e点电势为零，A错；由对称性知，两点电场强度大小相等，方向不同，B错；如图所示，所在等势线与连线的交点与a电势相等，d所在等势面与连线的交点与d电势相等，c所在等势面与连线的交点与c电势相等，连线上场强方向由Q指向P，沿场强方向电势降低，则b点电势高于d点电势，C错；负电荷从移动到电场力做负功，电势能增加，D正确。
2.答案：C
解析：粒子在竖直方向上做初速度为、加速度为g的匀减速运动，其末速度为零，它从a到b在竖直方向通过的位移为；粒子从a到b由动能定理得，将h代入解得，故C正确。
3.答案：D
解析：等势面由电势相等的点组成，电场线垂直于等势面，因此电荷在等势面上移动时，电场力不做功，但仍受电场力的作用，A错误。等势面上各点电场强度大小不一定相等，任意两等势面不可能相交，B、C错误。等差等势面的疏密程度能反映电场强度的大小，D正确。
4.答案：D
解析：A点电势为，把的试探电荷放在电场中的A点，A点的电势不变，则该电荷的电势能为，选项D正确，A、B、C错误。
5.答案：C
解析：A、如图所示，轨迹向下弯曲，带电粒子所受的电场力方向向下，则带电粒子受到了排斥力作用，所以该粒子与点电荷q的电性相同，带正电，故A错误；B、等势面疏密程度可以表示电场强弱，所以M点的场强小于N点的场强，故B错误；C、从M到N过程中，运动方向和电场力方向夹角为钝角，电场力对正电荷做负功，故C正确；D、从M到N过程中，粒子只有动能和电势能变化，根据能量守恒，粒子动能和电势能之和不变，故D错误；故选：C。
6.答案：A
解析：本题考查匀强电场中场强与电势差之间的关系。的中点D的电势为，则为等势线，电场方向沿方向，电场强度大小为。等边三角形以A点为轴在纸面内顺时针转过30°后如图所示，则，解得
，因，有，故A正确。
7.答案：D
解析：AB、因为不知电场线的方向无法判断电势的高低，故AB错误。CD、若粒子从A到B运动，电场力始终对电荷做负功，故电荷的动能越来越小，电势能增加，粒子的电势能，故C错误，D正确。故选：D。
8.答案：C
解析：匀强电场中平行等间距的两线段端点电势差相等，则，代入数据得，故选项A错误；同时，D点的电势比B点的电势高12.5 V，电子在D点的电势能比在B点的电势能低12.5 eV，故选项D错误；要想确定D点电势是否最高，以及场强的大小，必须确定电场的场强方向，设之间的M点电势与A点的相同，则有，，故，设与的夹角为α，由三角函数得，故，过B作的垂线，即为电场线的方向，则电场线与间的夹角等于，故电场线的方向由D指向B，故圆周上D点电势最高，故选项C正确；场强的大小为，故选项B错误。
9.答案：C
解析：图象的斜率表示加速度，则知粒子的加速度减小，由牛顿第二定律知，得场强逐渐减小，由知图象切线斜率是变化的，所以，图象是曲线，故A错误；减小，则知动能减小，故B错误；随时间减小，粒子做减速直线运动，可能随均匀减小，故C正确；随时间减小，粒子做减速直线运动，随增大而减小，故D错误；
10.答案：D
解析：因为将电荷量为的粒子，从A点移动到B点，电势能减小，所以A点的电势比B点的电势高；同理D点电势比C点的电势高；两点电势关系无法确定，匀强电场的电场强度方向不一定沿方向，选项A、B错误.若之间的距离为d，则该电场的电场强度取最小值时必沿方向，此时有，则，选项C错误.M点的电势，同理，则若将该粒子从M点移动到N点，电场力做的功为，选项D正确.
11.答案：B
解析：带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时，电场力做正功，电势能减小，动能增加，故选B.
12.答案：BD
解析：本题考查电场力和电场力做功的特点。b点和e点在同一等势面上，电荷从b点运动到e点，电场力不做功，A项错误；一电子从a点运动到d点，电场力做功,B项正确；电场线与等势面垂直，且由高电势指向低电势，故b点电场强度垂直b所在的等势面向左，C项错误；等势面越密集的地方，电场强度越大，D项正确。
13.答案：AC
解析：电势是标量，在点电荷的电场中，四点处在同一等势面上，而在匀强电场中，根据沿电场线方向电势逐渐降低可知，，根据叠加原理可知，电势关系，故选项A正确，选项B错误；根据电势能与电势关系可知，电量为的试探电荷在电势高的地方电势能大，故选项C正确，选项D错误。
14.答案：ACD
解析：动能先增大后减小，根据能量守恒定律可知电势能先减小后增大，故A正确；因为带正电的粒子在只受电场力的作用动能先增加后减小，可知在x轴上粒子先朝电场强度方向运动，后朝电场强度方向反方向运动，可知在x轴上，电场强度的方向不是由A指向B，B错误；由图中的斜率可知动能的改变率先越来越小，后越来越大，即速度的改变率先越来越小，后越来越大，故粒子所受电场力先减小后增大，C正确；在x轴上，从A到B该正电荷的动能先增大后减小，可知电势能先减小后增大，根据电势能的定义，可知电势先降低后升高，D正确。
15.答案：ABC
解析：A、带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，电场线与等势面垂直，且由于带电粒子带正电，因此电场线指向下方，根据沿电场线电势降低，可知a等势线的电势最高，c等势线的电势最低，故A正确；B、根据带电粒子受力情况可知，若粒子从P到Q过程，电场力做正功，动能增大，电势能减小，故带电粒子在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大，故B正确；C、电场的方向总是与等势面垂直，所以R点的电场线的方向与该处的等势面垂直，而带正电粒子受到的电场力的方向与电场线的方向相同，加速度的方向又与受力的方向相同，所以带电粒子在R点的加速度方向垂直于等势面b，故C正确；D、等差等势面密处的电场强度大，结合图可知，P处的电场强度大于Q处的电场强度，所以带电粒子在P点的加速度大于在Q点的加速度，故D错误；故选：ABC。
同步课时作业
1.空间两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷，其中Q点处为正电荷，两点附近电场的等势线分布如图所示，为电场中的5个点，设无穷远处电势为0，则( )
A.e点的电势大于0 B.a点和b点的电场强度相同
C.b点的电势低于d点的电势 D.负电荷从a点移动到c点时电势能增加
2.如图所示，一质量为m、电荷量为q的粒子，以初速度从a点竖直向上射入水平匀强电场中，粒子通过电场中b点时速度为，方向与电场方向一致。则两点间的电势差为( )
A. B. C. D.
3.下列关于等势面的说法，正确的是( )
A.电荷在等势面上移动时，由于不受电场力作用，所以电场力不做功
B.同一个等势面上各点的电场强度大小相等
C.两个电势不相等的等势面可能相交
D.若相邻两等势面间的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映场强的大小
4.把的试探电荷放在电场中的A点，具有的电势能，若把的试探电荷放在A点，则电荷所具有的电势能是( )
A. B. C. D.
5.一带电粒子射入固定在O点的正点电荷q的电场中，粒子沿图中实线轨迹从M运动到N（N距O点最近），图中虚线是同心圆弧，表示电场的等势面，不计粒子的重力，则可以判断( )
A.射入电场中的粒子带负电
B.M点的场强大于N点的场强
C.射入电场中的粒子从M到N的过程中，电场力对粒子做负功
D.射入电场中的粒子从M到N的过程中，粒子动能和电势能之和减小
6.如图所示，边长为的等边三角形所在平面与匀强电场平行，其中三个顶点的电势分别为。现让等边三角形以A点为轴在纸面内顺时针转过30°（图中未画出），则旋转后两点的电势分别为( )
A. B.
C. D.
7.如图所示,一个带电粒子仅受电场力作用,在电场中运动,实线为电场线,虚线为运动轨迹,则可以判断轨迹上A、B位置 ( )
A.电势 B.电势
C.粒子的电势能 D.粒子的电势能
8.如图所示，为一矩形的四个顶点，它们恰好处于同一个圆的圆周上，该平面存在一匀强电场。其中为圆的一条直径，已知三点的电势分别为6.5 V、2 V、10 V,长为5 cm，（）。下列说法正确的是( )
A.D点的电势为5.5 V
B.电场强度的大小为3 V/cm
C.圆周上D点电势最高
D.电子在D点的电势能比在B点的电势能低13 eV
9.一带负电粒子在电场中仅受静电力作用沿轴正方向做直线运动的图像如图所示,起始点为坐标原点,下列关于电势、粒子的动能、电场强度、粒子加速度与位移的关系图像中可能合理的是（ ）
A. B.
C. D.
10.如图所示，空间分布着匀强电场，场中有与电场方向平行的四边形，其中M为的中点，N为的中点.将电荷量为的粒子，从A点移动到B点，电势能减小；将该粒子从D点移动到C点，电势能减小.下列说法正确的是( )
A.D点的电势一定比A点的电势高
B.匀强电场的电场强度方向必沿方向
C.若之间的距离为d，则该电场的电场强度的最小值为
D.若将该粒子从M点移动到N点，电场力做的功为
11.带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时(除电场力外不计其他力的作用)下列说法中正确的是( )
A.电势能增加，动能增加 B.电势能减小，动能增加
C.电势能和动能都不变 D.上述结论都不正确
12.某电场的等势面如图所示，图中为电场中的5个点，则( )
A.一正电荷从b点运动到e点，电场力做正功
B.一电子从a点运动到d点，电场力做功为4 eV
C.b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右
D.四个点中，b点的电场强度大小最大
13.如图所示，空间分布有水平向右的匀强电场，在该电场中另固定一带负电的点电荷，在纸面内以该点电荷为圆心的圆周上有四个点，连线竖直、连线水平，下列说法正确的是( )
A.A点电势与C点电势相等
B.B点电势与D点电势相等
C.电量为的试探电荷在A点的电势能高于在D点的电势能
D.电量为的试探电荷在C点的电势能高于在B点的电势能
14.如图所示，为空间某区域电场中一直线上的两个点，一个带正电的粒子只受电场力的作用，为至以某一初速度沿直线运动到B点，其动能E,随位移的变化关系图象如图，则该粒子从A运动到B的过程中，下列说法正确的是( )
A.粒子的电势能先减小后增大 B.在x轴上，电场强度的方向由A指向B
C.粒子所受电场力先减小后增大 D.在x轴上，从A到B各点的电势先降低后升高
15.如图所示，虚线a、b、c代表某一电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，实线为一带正电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，其中R在等势面b上。下列判断正确的有（ ）
A．三个等势面中，c的电势最低
B．带电粒子在P点的电势能比在Q点的大
C．带电粒子在R点的加速度方向垂直于等势面b
D．带电粒子在P点的加速度小于在Q点的加速度
答案以及解析
1.答案：D
解析：由题意知是等量异种点电荷，e点在两点电荷连线的中垂线上，以无穷远处电势为零，则e点电势为零，A错；由对称性知，两点电场强度大小相等，方向不同，B错；如图所示，所在等势线与连线的交点与a电势相等，d所在等势面与连线的交点与d电势相等，c所在等势面与连线的交点与c电势相等，连线上场强方向由Q指向P，沿场强方向电势降低，则b点电势高于d点电势，C错；负电荷从移动到电场力做负功，电势能增加，D正确。
2.答案：C
解析：粒子在竖直方向上做初速度为、加速度为g的匀减速运动，其末速度为零，它从a到b在竖直方向通过的位移为；粒子从a到b由动能定理得，将h代入解得，故C正确。
3.答案：D
解析：等势面由电势相等的点组成，电场线垂直于等势面，因此电荷在等势面上移动时，电场力不做功，但仍受电场力的作用，A错误。等势面上各点电场强度大小不一定相等，任意两等势面不可能相交，B、C错误。等差等势面的疏密程度能反映电场强度的大小，D正确。
4.答案：D
解析：A点电势为，把的试探电荷放在电场中的A点，A点的电势不变，则该电荷的电势能为，选项D正确，A、B、C错误。
5.答案：C
解析：A、如图所示，轨迹向下弯曲，带电粒子所受的电场力方向向下，则带电粒子受到了排斥力作用，所以该粒子与点电荷q的电性相同，带正电，故A错误；B、等势面疏密程度可以表示电场强弱，所以M点的场强小于N点的场强，故B错误；C、从M到N过程中，运动方向和电场力方向夹角为钝角，电场力对正电荷做负功，故C正确；D、从M到N过程中，粒子只有动能和电势能变化，根据能量守恒，粒子动能和电势能之和不变，故D错误；故选：C。
6.答案：A
解析：本题考查匀强电场中场强与电势差之间的关系。的中点D的电势为，则为等势线，电场方向沿方向，电场强度大小为。等边三角形以A点为轴在纸面内顺时针转过30°后如图所示，则，解得
，因，有，故A正确。
7.答案：D
解析：AB、因为不知电场线的方向无法判断电势的高低，故AB错误。CD、若粒子从A到B运动，电场力始终对电荷做负功，故电荷的动能越来越小，电势能增加，粒子的电势能，故C错误，D正确。故选：D。
8.答案：C
解析：匀强电场中平行等间距的两线段端点电势差相等，则，代入数据得，故选项A错误；同时，D点的电势比B点的电势高12.5 V，电子在D点的电势能比在B点的电势能低12.5 eV，故选项D错误；要想确定D点电势是否最高，以及场强的大小，必须确定电场的场强方向，设之间的M点电势与A点的相同，则有，，故，设与的夹角为α，由三角函数得，故，过B作的垂线，即为电场线的方向，则电场线与间的夹角等于，故电场线的方向由D指向B，故圆周上D点电势最高，故选项C正确；场强的大小为，故选项B错误。
9.答案：C
解析：图象的斜率表示加速度，则知粒子的加速度减小，由牛顿第二定律知，得场强逐渐减小，由知图象切线斜率是变化的，所以，图象是曲线，故A错误；减小，则知动能减小，故B错误；随时间减小，粒子做减速直线运动，可能随均匀减小，故C正确；随时间减小，粒子做减速直线运动，随增大而减小，故D错误；
10.答案：D
解析：因为将电荷量为的粒子，从A点移动到B点，电势能减小，所以A点的电势比B点的电势高；同理D点电势比C点的电势高；两点电势关系无法确定，匀强电场的电场强度方向不一定沿方向，选项A、B错误.若之间的距离为d，则该电场的电场强度取最小值时必沿方向，此时有，则，选项C错误.M点的电势，同理，则若将该粒子从M点移动到N点，电场力做的功为，选项D正确.
11.答案：B
解析：带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时，电场力做正功，电势能减小，动能增加，故选B.
12.答案：BD
解析：本题考查电场力和电场力做功的特点。b点和e点在同一等势面上，电荷从b点运动到e点，电场力不做功，A项错误；一电子从a点运动到d点，电场力做功,B项正确；电场线与等势面垂直，且由高电势指向低电势，故b点电场强度垂直b所在的等势面向左，C项错误；等势面越密集的地方，电场强度越大，D项正确。
13.答案：AC
解析：电势是标量，在点电荷的电场中，四点处在同一等势面上，而在匀强电场中，根据沿电场线方向电势逐渐降低可知，，根据叠加原理可知，电势关系，故选项A正确，选项B错误；根据电势能与电势关系可知，电量为的试探电荷在电势高的地方电势能大，故选项C正确，选项D错误。
14.答案：ACD
解析：动能先增大后减小，根据能量守恒定律可知电势能先减小后增大，故A正确；因为带正电的粒子在只受电场力的作用动能先增加后减小，可知在x轴上粒子先朝电场强度方向运动，后朝电场强度方向反方向运动，可知在x轴上，电场强度的方向不是由A指向B，B错误；由图中的斜率可知动能的改变率先越来越小，后越来越大，即速度的改变率先越来越小，后越来越大，故粒子所受电场力先减小后增大，C正确；在x轴上，从A到B该正电荷的动能先增大后减小，可知电势能先减小后增大，根据电势能的定义，可知电势先降低后升高，D正确。
15.答案：ABC
解析：A、带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，电场线与等势面垂直，且由于带电粒子带正电，因此电场线指向下方，根据沿电场线电势降低，可知a等势线的电势最高，c等势线的电势最低，故A正确；B、根据带电粒子受力情况可知，若粒子从P到Q过程，电场力做正功，动能增大，电势能减小，故带电粒子在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大，故B正确；C、电场的方向总是与等势面垂直，所以R点的电场线的方向与该处的等势面垂直，而带正电粒子受到的电场力的方向与电场线的方向相同，加速度的方向又与受力的方向相同，所以带电粒子在R点的加速度方向垂直于等势面b，故C正确；D、等差等势面密处的电场强度大，结合图可知，P处的电场强度大于Q处的电场强度，所以带电粒子在P点的加速度大于在Q点的加速度，故D错误；故选：ABC。