新教材适用2023_2024学年高中物理第10章静电场中的能量1电势能和电势夯基提能作业新人教版必修第三册

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第十章　1.合格考训练一、选择题(本题共6小题，每题7分，共42分)1．关于电势和电势能，下列说法中正确的是( C )A．在电场中，电荷在某点电势能越大，该点电势就越高B．在电场中的任意一点，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能C．取无穷远处电势为零，在负点电荷所产生的电场中某一点，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能D．取无穷远处电势为零，将正电荷从无限远处移入电场中M点，电场力做正功，则正电荷在M点的电势能大于零解析：在电场中，正电荷在某点的电势能越大，该点电势就越高，选项A错误；在电场中的任意一点，若该点电势大于零，则在该点正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能；若该点电势小于零，则在该点正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能，选项B错误；取无穷远处电势为零，在负点电荷所产生的电场中某一点，电势为负值，故在该点的正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能，选项C正确；取无穷远处电势为零，将正电荷从无限远处移入电场中M点，电场力做正功，电势能减小，则正电荷在M点的电势能小于零，选项D错误。2．(2023·四川省南充高级中学高二开学考试)如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是( D )A．电势φA<φB，场强EA>EBB．电势φA>φB，场强EA>EBC．电势φA<φB，场强EAφB，场强EAφB；根据电场线越密的位置电场强度越大可知EAφQ，故电子在P点的电势能比其在Q点的电势能小，C正确；同种电荷相互排斥，故电场力做正功，D错误。5．(多选)(2023·山东烟台二中高一下期末)如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB，电势能分别为EpA、EpB。下列说法正确的是( BC )A．电子一定从A向B运动B．若aA>aB，则点电荷Q靠近M端且为正电荷C．无论点电荷Q为正电荷还是负电荷，一定有EpAaB，则A点离点电荷Q更近即点电荷Q靠近M端；又由运动轨迹可知，电场力方向指向轨迹凹侧，即左侧，所以，在MN上电场方向向右，那么点电荷Q靠近M端且为正电荷，故B正确；由B项分析可知，电子所受电场力方向指向左侧，那么，若电子从A向B运动，则电场力做负功，电势能增加；若aAφbB．a、b两点的场强方向相反C．同一负电荷在b点的电势能小于在a点的电势能D．若此电场是由一负点电荷所产生的，则有Ea>Eb解析：沿着电场线电势降低，所以φb<φa，A正确；a、b两点在同一条电场线上，电场强度方向相同，B错误；根据公式Ep＝qφ，可知同一负电荷在b点的电势能大于在a点的电势能，C错误；若此电场是由一负点电荷产生的，则负电荷位置应在b点右侧，即b点靠近负点电荷，故EaΔEk，则滑块除受到重力和电场力外还受到摩擦力作用，根据动能定理有ΔEk＝WG＋W电＋Wf＝11 J，解得Wf＝－2 J，因此机械能的增加量ΔE＝W电＋Wf＝1 J，电势能减少量ΔEp＝W电＝3 J，A正确，B错误；滑块重力势能和电势能之和减少量为ΔEp′＝WG＋W电＝10 J＋3 J＝13 J，重力势能减少量等于重力做功10 J，C错误；滑块机械能和电势能之和减少量ΔE′＝3 J－1 J＝2 J，重力势能减少了10 J，D正确。5. (多选)(2023·山东潍坊高三上月考)如图所示，在空间中存在竖直向上的匀强电场，质量为m、电荷量为＋q的物块从a点由静止开始下落，加速度为eq \f(2,3)g，下落高度2h到b点与一绝缘轻弹簧接触，又下落h到达最低点c。整个过程中空气阻力不计，弹簧始终在弹性限度内，已知弹簧的弹性势能的表达式Ep＝eq \f(1,2)kx2(k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量)，重力加速度为g，则下列说法正确的是( BC )A．该匀强电场的电场强度大小为eq \f(2mg,3q)B．弹簧的劲度系数为eq \f(4mg,h)C．物块由a点运动到c点过程中电势能的增加量为mghD．物块由a点运动到c点过程中机械能的减少量为2mgh解析：根据牛顿第二定律结合题给信息可得mg－qE＝ma＝eq \f(2,3)mg，解得E＝eq \f(mg,3q)，A错误；从a点到c点，由能量守恒定律可得mg·3h－qE·3h＝eq \f(1,2)kh2，解得k＝eq \f(4mg,h)，B正确；物块由a点运动到c点过程中，电势能的增加量等于克服电场力所做的功，为ΔE电＝qE·3h＝mgh，C正确；物块由a点运动到c点过程中动能变化量为零，重力势能减少3mgh，则机械能的减少量为3mgh，D错误。二、非选择题(共10分)6．(10分)(2022·江西抚州高二上月考)如图所示，电荷量Q＝＋eq \f(8,3)×10－5 C的A球固定在足够大的固定光滑绝缘斜面上，斜面的倾角α＝37°，质量m＝0.1 kg、电荷量q＝＋1×10－7 C的B球在离A球L＝0.1 m处由静止释放。两球均可视为点电荷，静电力常量k＝9×109 N·m2/C2，g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。(1)求A球在B球释放处产生的电场强度E的大小和方向；(2)求B球的速度最大时两球间的距离r；(3)若B球运动的最大速度为v＝4 m/s，求B球从开始运动到最大速度的过程中电势能增加还是减少？增加量或减少量是多少？答案：(1)2.4×107 N/C，方向沿斜面向上　(2)0.2 m　(3)减少0.86 J解析：(1)A球在B球释放处产生的电场强度大小E＝keq \f(Q,L2)＝eq \f(9×109×\f(8,3)×10－5,0.12) N/C＝2.4×107 N/C，方向沿斜面向上。(2)当静电力等于B球重力沿斜面向下的分力时，B球的速度最大，即keq \f(Qq,r2)＝mgsin α，解得r＝0.2 m。(3)由于r>L，可知两球相互远离，则B球从开始运动到最大速度的过程中，电场力做正功，电势能减少；根据能量守恒可知，B球减少的电势能等于它的动能和重力势能的增加量，所以B球电势能减少量为ΔEp＝eq \f(1,2)mv2＋mg(r－L)sin α＝0.86 J。