1.4 电场力的功 电势能-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中物理必修第三册(教科版2019)

第4节电场力的功 电势能 白题基础过关练 限时：l0min 题型1电场力做功的特点 C.某点电荷在电场中具有的电势能的值是固 1,如图所示是以点电荷+Q为圆心的一组同心圆 定的 (虚线)，电场中有A、B、C、D四点现将一带正 D.在同一电场中固定的两点间，以不同的路 电荷的点电荷由A点沿不同的路径移动到D 径移动同一个电荷，其电势能的变化相同 点，沿路径①做功为W,沿路径②做功为W, 4.(2024·上海浦东期中)在电场中，把点电荷 沿路径③做功为W,则 ( 从A点移动到B点，克服电场力做功6×10J, 下列说法正确的是 ( A.该电荷在B点具有的电势能为6×10°J B.该电荷在B点具有的电势能为-6×10J C.该电荷的电势能增加了6×103J D.该电荷的电势能减少了6×10J A.W2<W<W 5.(2023·北京十五中期中) B.W=W2=W 个电子只在电场力作用下从 、 C.W2>W3>W, 点运动到b点的轨迹如图中 D.因不知道+Q的具体数值，故无法进行判断 虚线所示，图中一组平行实线表示电场线.下 2.两带电小球，电荷量分别为+g和-9，固定在 长度为！的绝缘细杆的两端，置于电场强度为 列说法中正确的是 ( E的匀强电场中，杆与电场方向平行，其位置 A.电场力做负功 如图所示若此杆绕过中点0垂直于杆的轴线 B.a点的场强比b点的场强大 顺时针转过90°，则在此转动过程中，电场力 C.电子在a点的电势能比在b点的电势能大 做的功为 D.电子在a点的动能比在b点的动能大 重难聚焦 重难题型通过E-x图像分析电势能 6.(2023·上海致远中学期末)某一沿x轴的 A.0 B.gEl 电场与x轴关系如图所示，若电场沿x轴正 C.2gEl D.ngEl 方向，则电场为正，负电荷从x,运动到x2,电 题型2电势能电场力做功与电势能的关系 势能的变化是 3.下列关于场强和电势能的叙述正确的是( A.电势能一直不变 A.场强和电势能都由电场本身决定，与试探 电荷无关 B.电势能先增大再减小 B.正点电荷q在电场力的作用下沿电场线方 C.电势能先减小再增大 向移动一段距离，其电势能增大 D.电势能先减小再增大再减小 第一章黑白题015 黑题应用提优爆 t时：20min 1.如图所示，匀强电场中同一圆上有A、B、C、D 4.如图所示，空间中存在沿x轴方向的电场，一 四点，AC、BD为圆的直径且相互垂直，AC与 个质量为m的带电小球在光滑的水平面上， 电场线方向平行.将一正点电荷在电场中移 仅在电场力的作用下从A点以初速度。向右 动，下列说法中正确的是 运动，到达B点时速度刚好为0，从A到O的 A.从A移到B与从B移到C,电 过程中电场力做功为Wo,从O到B的过程中 场力做功相同 电场力做功为W,小球在运动过程中，下面 B.从A移到C与从B移到D,电 说法正确的是 (） 场力做功相同 C.从A移到B电场力做的功大于从B移到C 电场力做的功 D.从A移到D电场力做的功小于从D移到C A.小球带正电 电场力做的功 B.小球在A点的电势能大于小球在B点的电 2.(2023·江西省重点校联盟期初)某空间中存 势能 在着竖直方向的匀强电场，一带正电小球以 C.小球从A点运动到B点时，电势能减少了 100J的初动能竖直向上抛出，小球在上升过程 1 中受到恒定空气阻力的作用，当小球上升到a位 2 置时，重力势能升高了30J,动能减少了60J,电 D.IWol<I Wonl 场力做了-15J的功此上升过程中 ( 5.(2024·福建福州期中)如图所示，空间中有 A.重力与电场力大小之比为1：2 两个固定的等量正点电荷，两电荷的连线处 B.重力与电场力大小之比为4：1 于水平方向，O为连线的中点，P、M为连线的 C.阻力与电场力大小之比为1：1 中垂线上的两点且在竖直方向，PO=OM=h.现 D.阻力与电场力大小之比为1：2 将一带负电的小球从P点静止释放，重力加速 3.(多选)如图所示的x0y平面所在的区域存在 度为g,下列说法正确的是 电场，一个正电荷先后两次从C点分别沿直线 +P 被移动到A点和B点，在这两个过程中，均需 克服电场力做功，且做功的数值相等.这一区 · 域的电场可能是 A.从P到O的过程中，小球的电势能一直 A.沿y轴正向的匀强电场 增大 B.沿x轴负向的匀强电场 B.从P到O的过程中，小球的加速度一直 C.在第I象限内某位置的一 增大 个负点电荷所产生的电场 C.从P到M的过程中，小球的机械能先增大 D.在第V象限内某位置的一个正点电荷所产 后减小 生的电场 D.到达M点时，小球的速度为0 必修第三册JK黑白题016 6.(2024·福建福州期中)如图所示，倾角为0= A.小球a从N到P的过程中，电势能一直 30°的绝缘斜面长L=2m,顶端有一质量为m= 减小 1kg、带正电且电荷量q=1.0×106C的滑块，整 B.小球a从N到P的过程中，动能先增大后 个空间有电场强度E=3×10N/C的水平向左 诚小 匀强电场，静止释放滑块后，滑块到达斜面底端 C.小球a从N到P的过程中，库仑力增大 的动能为11J,重力加速度g取10m/s2,则滑块 D.小球a从N到P的过程中，重力势能减少 在沿斜面下滑的过程中 量等于电势能增加量 压轴挑战 9,如图所示，BC是半径为R的，圆弧形光滑 A.滑块机械能增加了2J,电势能减少了3J B.滑块机械能减少了1J,电势能减少了3J 绝缘轨道，它位于竖直平面内，其下端与水 C.滑块机械能和电势能之和减少2J,重力势 平绝缘轨道平滑连接，整个轨道处在水平向 能减少了10J 左的匀强电场中，电场强度为￡.今有一质 D.滑块重力势能和电势能之和减少11J,重 量为m、电荷量为+g的滑块（体积很小可视 力势能减少了10J 为质点)从C点由静止释放，滑到水平轨道 7.(2024·安徽合肥期中)某静电场中的x轴 上的A点时速度减为零若已知滑块与水平 上，一个带电粒子在O点由静止释放，仅在电 轨道间的动摩擦因数为4，重力加速度 场力作用下沿x轴正向运动，带电粒子的电势 为g,求： 能随粒子在x轴上的位置变化规律如图所示， (1)滑块通过B点时的速度大小： 则下列判断正确的是 (2)水平轨道上A、B两点之间的距离， A.带电粒子带负电 B.带电粒子先做加速运动后做诚速运动 C.带电粒子运动的加速度不断减小 D.带电粒子的电势能先减小后增大 8.(2024·陕西西安期中)如图所示，半圆槽光 滑、绝缘、固定，圆心是O,最低点是P,直径 MN水平，a、b是两个完全相同的带正电小球 (视为点电荷)，b固定在M点，a从N点静止 释放，沿半圆槽运动经过P点时速度为零，则 下列说法错误的是 进阶突破拔高练POg 第一章黑白题017解析：(1)小球B在垂直于杆的方向上合力为零，则有F、= 确，C错误：从A移到C与从B移到D,因为沿力方向的位移不同.故 gEC%8+mg,由牛顿第三定律知小球B对细杆的压力Fw'=FN= 电场力做功不相同.B错误：从A移到D和从D移到C的过程中，沿 qEcos 8+mg. 力方向上的位移相同，故电场力做功相同，D错误故选A (2)在水平方向上，小球所受合力向右，由牛顿第二定律得： 2.C解析：AB由题意知，此过程中，电场力做功为W=-Fh= qEsin g b() ma,解得：a=sn0 -15J,重力做功为W重=mgh=-△E,=-30J,解得mg:F电=2：1， m ml 故AB错误：CD.此过程中，由动能定理有W电+W+W重=AE,解得 (3)当小球B的速度最大时，加速度为零，有：5m日= 3 W=-15J,面W=-Fh=-15J,联立解得F图F电=11，故 C正确，D错误故选C, 0 解得：x2√Esin8 3.D解析：由题，在两个过程中，电场力做功相等，说明A,B两点的 电势相等：若是沿y轴正向的匀强电场，A、B两点的电势不等，与题 第4节电场力的功电势能 意不符，故A错误：若是沿x轴负向的匀强电场，AB两点的电势相 等，将正电荷移动到A,B两点电场力做负功相等，与题意相符，故 白题 超础过关练 B正确：若是处于第【象限内某位置的负点电荷形成的电场，A,B两 1.B解析：根据W=U可知，因为电场力做功只与初、末位置有关，而 点的电势不等，与题意不符，故C情误：若是处于第W象限内某位置 与电荷运动路径无关.故沿三条路径将点电荷由A移动到D的过程 的正点电荷形成的电场，而且正点电荷处于A,B连线的垂直平分线 中，做功相等，即平，=W2=W,故选B 上，A,B两点的电势相等，将正电荷从C点移动到A,B两点电场力做 2.B解析：细杆转的过程中，正电荷受力的方向向右，位移的方向也向 负功相等，与题意相符，故D正确。 右，电场力对它做正功.W>0.即 2以：负电荷受力的方向向左，位 4.D解析：ABC.从A到B的过程中，只有电场力做功.由于小球速度 藏小到0，则电场力做负功，电势能增大，则小球在A点的电势能小 移的方向也向左，电场力对它也做正功，>0，即以电场力对两 于小球在B点的电势能，则由于不确定电场力的方向，则小球带电情 小球所做的功：W=W1+W2>0,即gB以放选B. 况不知道，故ABC错误：D.E-x图像与坐标轴所围面积与电荷的乘积 3.D解析：A.电场强度由电场本身的性质决定.面电势能既与电简有 表示电场力做功，则甲o<W哈l,故D正确，故选D. 关，又与电场有关，故A错误：B.正点电荷？在电场力的作用下沿电 5.C解析：AC.从P到0的过程中，电场力和重力都做正功，电势能一 场线方向移动一段距离.电场力做正功，电势能减小，故B错误：C 直或小，从O到M的过程中，电场力做负功，电势能一直增大，故从P 电荷在电场中的电势能具有相对性，只有选定了零电势位置之后，电 到M的过程中，小球的机械能先增大后碱小，故A错误，C正确：B.) 势能才有确定的值，故C错误：D.电场力做功与路径无关，则根据 点的场强为零，小球通过)点时由静电力产生的加速度为零，由于 W电力=-△E,可知，电势能的改变量也与路径无关，故D正确故选D. P0间电场线的疏密情况不确定，电场强度大小变化情况不确定，则 4.C解析：把点电荷从A点移动到B点，克服电场力做功6×10」，根 电荷所受电场力大小变化情况不确定，加速度变化情况不能确定，加 据电场力与电势能关系△E。=-Wm=-(-6×10°J)=6×10J,可知该 速度可能先增大后威小，也可能一直减小，不可能一直增大.故B错 电荷的电势能增加了6×103J:由于不知道B点的电势.所以不能确 误：D.根据电场的对称性可知，从P到0与从0到M两段过程中电 场力做功情况相反，则从P到M过程中电场力做功为零，故小球从P 定该电荷在B点具有的电势能故选C, 5.C解析：A.根据电子的运动轨迹可知，电子受电场力向右，则电场 到业的过程中，由动能定理得g×2h=子2，解得=2伍，故 线的方向水平向左，电场力做正功，故A错误：B.电场线的疏密表示 D错误故选C. 电场强度的大小，故a,6两点场强相等，故B错误：CD.从a到6电场 6,C解析：选取斜面的底部为重力势能的零点，则滑块在斜面顶端的 力最正功，动能增加，电势能减小，即电子在点的动能小于在b点 重力势能E.=mgh=mglsin 0=1×10x2×im30°J=10J,所以滑块到 的动能，在a点的电势能大于在b点的电势能，故C正确，D错误.故 达底端时，重力势能减少10J:滑块到达斜面底端的动能增加为 选C. 11J,重力势能减少10J,所以滑块的机械能增加1」：滑块在沿斜面 6.B解析：沿x轴正方向，电场强度为正，依据E与x图像，可知，从x 下滑的过程中电场力做的功W=gE1e%9=1.0×10×√3×10°×2× 到，电场线先向右再向左，则负电荷从x,运动到。，电场力先做负 心a30°」=3」，期滑块到达底端时，电势能减少3J:由以上的分析可 功再做正功，因此电势能先增大后减小.故选B 知滑块的重力势能与电势能之和减少13J.机械能和电势能之和减 黑题应用提优 少21.故选C 1.A解析：因为在匀强电场中，且从A移到B与从B移到C的过程 7,G解析：A.由于电场方向不确定，因此粒子的电性无法确定， 中，沿力方向的位移相同，根据功的定义可知，电场力做功相同，A正 故A错误：BD.由图像可知粒子的电势能一直减小，所以粒子的动能 必修第三册·JK黑白题08 一直增加，即粒子一直做加速运动，故BD错误：C.由于电场力F= 多少跟这两点间的电势差有关，故C错误：D.两点间的电势差是由 上，因此图像的切线斜率大小反映电场力大小也反映加速度大 电场本身决定的，与检验电荷无关，仅由电场决定故D错误故选B. 4.C解析：4，B两点间的电势差m=60V,知A点的电势比B点的电 小，由图像可知粒子运动过程中加速度一直或小，故C正确.故选C 势高60V,B、C两点间的电势差U=-50V,知B点的电势比C点 8.A解析：C.a由N到P的过程中，重力竖直向下，面库仑力一直沿 的电势低50V,则A点的电势比C点的电势高10V,所以P,>9> 二者的连线方向，根据F哮= 可知库仑力大小增大，故C正确， 2 P故选C. B.在整个过程中合力先与运动方向的夹角为锐角，合力做正功：后 5.AD解析：由题可知，U= ?20x10V=40V,故A正确：由题 Wa8.0x102 来合力与运动方向夹角为纯角.合力做负功：故从N到P的过程中， 意知，B.C,D在同一个等势面上，即B,C、D三点电势相同.则A.B两 速率先增大后减小：即动能先增大后减小，故B正确.A.从N到P的 点间电势差等于A,C两点间电势差，故BC错误：若A点电势为 过程中，库仑力与运动方向夹角大于90°，故库仑力一直做负功，电 势能一直增加，故A错误D.从N到P的过程中，动能的变化量为 60V,则B.C,D三点的电势都为20V.故D正确.故选AD. 零，根据能量守恒可知，重力势能的减少量等于电势能增加量，故 6.C解析：A.同一等势面上电势处处相同，A,B是同一等势面上的两 D正疏.故选A 点，因此A,B两点的电势相同，故A错误：BC.该电场为正的点电荷 压轴挑战 形成的电场，因此离场诹电荷越近电势越高，B点比C点离场源电荷 g.(1) 2(mg-qE)R (2)mg-9呢R 更近，所以B点的电势高于C点的电势，面正电荷在电势高的地方电 qE+umg 势能大，将正电荷从B点移到G点，其电势能减小，故B错误，C正 解析：(1)对滑块从C到B过程，根据动能定理，有：mgR-gER= 确：D.在同一等势面上移动电荷，电场力不做功，A,B是同一等势面 1 mi,解得：产 2(mg-)R 上的两点，因此将正电荷从A点沿虚线移到B点，静电力不做功，故 m D错误故选C (2)对从C到A过程，根据动能定理，有：mgR-gE(R+x)-umgx=0, 7.C解析：A.带电导体处于静电平衡状态，导体内部的场强处处为0， 解得：x= mg-gE R. gE+jmng 所以导体内部不同的位置电势一定相等，故A错误：B.电场线的硫 密程度表示电场强度，B点的电场线比A的电场线疏，所以B点的电 第5节电势 电势差 场强度小于A点的电场强度.故B错误：C,滑电场线方向电势降低。 白题 福础过关结 所以A,C两点的电势高于B点的电势，故C正确：D.负电荷的受力 方向与电场线方向相反，所以负电荷从C点沿虚线移到B点的过程 1.AC解析：A.根据W=-△E。,E,=w可得E=-里，P1= 中电场力做负功，故D错误，故迹C 故A正确：B.电势的高低由电场本身决定，与试探电荷的电荷量无 黑题应用提优栋 关，故B错误：C.沿电场线的方向电势降低，电场线的方向是电势降 1,C解析：AA点和C点电势相等，故AC为一条等势线，又电场线与 落最快的方向，故C正确：D.电场中电势越高的地方，正电荷在该点 等势线垂直，所以电场方向垂直于AC,且指向B,故A错误：B.电场 其有的电势能越大，负电荷在该点具有的电势能越小，故D错误故 选AC. 强度的大小为EBC30600V/m,故B错误：G.在等势线上移 2.A解析：由于图中设有说明电场线的方向，所以电场线的方向可能 动电荷时电场力不做功，所以电子从A点移动到C点时.电场力做功 向左.也可能向右：①若电场线的方向向右，则正电荷在的左制.所 为零，故C正确：D,一个电子从B点移动到C点，电场力做功为 以：点的电场强度大，即E>E:沿电场线方向电势降低，可以比较 Wc=-re=-r(-gx)=12eV,故D错误故选C 电势高低，根据电场线方向可知中>94：②若电场线的方向向左， 2.C解析：A,a,b两点的电场强度方向不相同，故A错误：B.系统达 则正电荷在b的右侧，所以b点的电场强度大，即E,>E。:沿电场线 到静电平衡状态后，整个导体是一个等势体，：点的电势等于d点的 方向电势降低，可以比较电势高低，根据电场线方向可知>伞，：综 电势，故B情误：C.沿着电场线电势降低，a点的电势大于∫点的电 上，故选A 势，根据E=心可知将一带正电的点电荷从：点移到厂点，电势能减 3.B解析：A根据电势差和电场力做功的公式U"“得：两点间的 小，故C正确：D,沿着电场线电势降低，d点的电势大于∫点的电势. 电势差等于从其中一点移到另一点时，电场力所做的功与电荷量的 根据E。=可知将一带负电的点电荷从d点移到∫点，电势能增大 比值，故A错误：B.电势差由电场本身决定，与零电势点的选取无 则电场力做负功，故D错误.故选C 关，电势零点的选取是任意的，但是电场中两点间的电势差是确定 3.B解析：A.若图中实线是电场线，则粒子受到的电场力水平向右， 的故B正确：C根据W=心得在两点间移动电荷时，电场力做功的 电子带负电，所以场强的方向水平向左，而沿着电场线方向电势逐渐 参考答案与解析黑白题09