高中物理人教版1第一章靜電場第4節(jié)電勢能和電勢 課時訓(xùn)練4電勢能和電勢

課時訓(xùn)練4電勢能和電勢題組一靜電力做功與電勢能的關(guān)系1.右圖是以+Q為圓心的一組同心圓(虛線),電場中有A、B、C、D四點?，F(xiàn)將一帶正電荷q的點電荷由A點沿不同的路徑移動到D點。沿路徑①靜電力做功為W1,沿路徑②靜電力做功為W2,沿路徑③靜電力做功為W3,則()<W3<W1=W2=W3>W3>W1D.因不知道+q的具體數(shù)值,故無法作出判斷解析:無論何種電場中,靜電力做功都與路徑無關(guān),只與初、末位置有關(guān)。答案:B2.如圖所示,在靜電場中,一個負(fù)電荷q受到一個非靜電力作用,由A點移動到B點,則下列說法不正確的是()A.非靜電力和靜電力做功之和等于電荷電勢能增量和動能增量之和B.非靜電力做功等于電勢能增量和動能增量之和C.電荷克服靜電力做功等于電勢能的增量D.非靜電力做功和靜電力做功之和等于電荷動能的增量解析:根據(jù)動能定理,合外力對電荷所做的功等于電荷動能的增量,選項A錯誤,D正確。對電荷和電場組成的系統(tǒng)而言,非靜電力是外力,非靜電力對電荷做了多少正功,系統(tǒng)能量(電勢能和電荷動能)就增加多少,選項B正確。據(jù)靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系(WF=-ΔE),及靜電力對電荷做負(fù)功,得電荷克服靜電力做功等于電荷電勢能的增量,選項C正確。所以符合題意的是A選項。答案:A3.在電場強度大小為4×105N/C的勻強電場中,一質(zhì)子從A點移動到B點,如圖所示。已知AB間距離為20cm,AB連線與電場線成30°夾角,求靜電力做的功以及質(zhì)子電勢能的變化。解析:靜電力對質(zhì)子做的功為W=qEdcosθ=×10-19×4×105××J≈×10-14J即質(zhì)子電勢能減少×10-14J。答案:×10-14J減少×10-14J題組二電勢高低的判斷4.在靜電場中,下列說法正確的是()A.電場強度處處為零的區(qū)域內(nèi),電勢也一定處處為零B.電場強度處處相同的區(qū)域內(nèi),電勢也一定處處相同C.電場強度的方向可以跟等勢面平行D.沿著電場強度的方向,電勢總是不斷降低的解析:等量同種點電荷連線中點處的電場強度為零,但電勢不為零,故A錯;在勻強電場中,電場強度處處相等,但電勢沿電場線方向降低,故B錯;電場線方向處處與等勢面垂直,即電場線上各點的切線方向與等勢面垂直,各點電場強度方向就是電場線各點切線方向,故C錯誤;電場強度方向是電勢降落最快的方向,故D正確。答案:D5.(多選)如圖所示,實線是一個電場中的電場線,虛線是一個負(fù)試探電荷只受靜電力作用時的運動軌跡,若電荷是從A處運動到B處,以下判斷正確的是()A.電荷從A到B加速度減小處電勢能大處電勢高D.電荷在B處速度小解析:由題圖可知,B處的電場線比A處的電場線密,說明B處的電場強度大于A處的電場強度。根據(jù)牛頓第二定律,試探電荷在B處的加速度大于在A處的加速度,選項A錯誤。由題圖可知,電荷做曲線運動,必受到不等于零的合外力,即靜電力F≠0,且靜電力F的方向應(yīng)指向運動軌跡的凹向。因為試探電荷帶負(fù)電,所以電場線指向是從電場線疏處到電場線密處。再利用“電場線方向為電勢降低最快的方向”判斷A、B處電勢高低關(guān)系是φA>φB,選項C錯誤。根據(jù)試探電荷的位移與所受靜電力的夾角大于90°,可知靜電力對試探電荷做負(fù)功,所以由A→B電勢能增加,選項B正確。又因靜電力做功與路徑無關(guān),系統(tǒng)的能量守恒,電勢能增加則動能減少,即速度減小,選項D正確。答案:BD6.在靜電場中,把一個電荷量q=×10-5C的負(fù)電荷由M點移到N點,靜電力做功×10-4J,由N點移到P點,靜電力做負(fù)功×10-3J,則M、N、P三點電勢的高低關(guān)系是。

解析:先畫一條方向向右的電場線,找一點作為M點,如圖,因為由M→N靜電力做正功,而負(fù)電荷受靜電力方向與電場強度方向相反,則可確定N點在M點左側(cè);由N→P靜電力做負(fù)功,即沿著電場線方向移動,又因為×10-3J>×10-4J,所以肯定移過了M點,即P點位于M點右側(cè),這樣,M、N、P三點電勢的高低關(guān)系是φN>φM>φP。答案:φN>φM>φP題組三等勢面的理解7.兩個固定的等量異種點電荷所產(chǎn)生的電場的等勢面如圖中虛線所示,一帶負(fù)電的粒子以某一速度從圖中A點沿圖示方向進(jìn)入電場在紙面內(nèi)飛行,最后離開電場,粒子只受靜電力作用。則粒子在電場中()A.做直線運動,電勢能先變小后變大B.做直線運動,電勢能先變大后變小C.做曲線運動,電勢能先變小后變大D.做曲線運動,電勢能先變大后變小解析:由題圖等勢面可知,兩固定的等量異種點電荷的電場分布如圖所示。帶負(fù)電的粒子在等量異種點電荷所產(chǎn)生的電場中的偏轉(zhuǎn)運動軌跡如圖中所示,則粒子在電場中做曲線運動。靜電力對帶負(fù)電的粒子先做正功后做負(fù)功,電勢能先變小后變大,故選項C正確。答案:C(建議用時:30分鐘)1.如圖所示,A、B為某電場線上的兩點,那么以下結(jié)論正確的是()A.把正電荷從A移到B,靜電力做正功,電荷的電勢能增加B.把負(fù)電荷從A移到B,靜電力做負(fù)功,電荷的電勢能增加C.把負(fù)電荷從A移到B,靜電力做正功,電荷的電勢能增加D.不論正電荷還是負(fù)電荷,從A到B電勢能逐漸降低解析:正電荷從A移到B,靜電力做正功,電勢能減少;負(fù)電荷從A移到B,靜電力做負(fù)功,電勢能增加。因此B正確。答案:B2.在如圖所示的四種電場中,分別標(biāo)記有A、B兩點。其中A、B兩點的電勢相等,電場強度相同的是()A.甲圖中與點電荷等距的A、B兩點B.乙圖中兩等量異種電荷連線的中垂線上與連線等距的A、B兩點C.丙圖中兩等量同種電荷連線的中垂線上與連線等距的A、B兩點D.丁圖中勻強電場中的A、B兩點解析:題圖甲電場強度方向不同,丙圖電場強度方向相反,丁圖φA<φB。答案:B3.如圖所示,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()點電勢一定高于N點電勢點電場強度一定大于N點電場強度C.正電荷在M點的電勢能小于在N點的電勢能D.將電子從M點移動到N點,靜電力做正功解析:沿電場線方向電勢逐漸降低,M點電勢一定高于N點電勢,A對;因電場線越密的區(qū)域電場強度越大,由題圖可知N點電場強度大于M點電場強度,B錯;由Ep=qφ可知,正電荷在M點的電勢能大于在N點的電勢能,C錯;電子從M點移到N點的過程中,受到的靜電力與移動方向相反,靜電力做負(fù)功,D錯。答案:A4.(多選)如圖所示,虛線為某電場的等勢面,今有兩個帶電粒子(重力不計),以不同的速率沿不同的方向,從A點飛入電場后,沿不同的軌跡1和2運動,由軌跡可以斷定()A.兩個粒子帶電荷量一定不同B.兩個粒子的電性一定不同C.粒子1的動能和粒子2的電勢能都是先減少后增加D.經(jīng)過B、C兩點,兩粒子的速度可能不等解析:由等勢線的形狀知,這是一個點電荷產(chǎn)生的電場,兩個粒子與點電荷的作用情況是相反的,所以兩個粒子電性一定不同。粒子1的動能先減少后增加,粒子2的電勢能先減少后增加。到B、C兩點時兩個粒子的速度可能相同也可能不同,無法確定。答案:BCD5.右圖是真空中兩個帶等量異種電荷的點電荷A、B周圍的電場分布情況(電場線方向未標(biāo)出)。圖中O點為兩點電荷連線的中點。MN為兩點電荷連線的中垂線,OM=ON。下列說法中正確的是()、M、N三點的電場強度方向不相同、M、N三點的電勢相同,在一個等勢面上、M、N三點的電場強度大小關(guān)系為EM=EN>EOD.把一電荷從M點由靜止釋放,它將沿MON做直線運動解析:A、B是等量異種點電荷,由電場疊加原理可知M、N兩點的電場強度方向水平向右,O、M、N三點的電場強度方向相同,OM=ON,EM=EN,但M、N兩點的電場線沒有O點的電場線密,有EM=EN<EO,O、M、N三點在同一個等勢面上。把一電荷從M點由靜止釋放后,受到的靜電力沿水平方向,不會沿MON做直線運動。綜上所述,選項B正確。答案:B6.一帶電油滴在勻強電場E中的運動軌跡如圖中虛線所示,電場方向豎直向下。若不計空氣阻力,則此帶電油滴從a運動到b的過程中,下列說法正確的是()A.油滴帶正電B.電勢能增加C.動能增加D.重力勢能和電勢能之和增加解析:由題圖的軌跡可知靜電力大于重力且方向向上,由電場方向知油滴帶負(fù)電,則從a到b靜電力做正功,電勢能減少,又靜電力做的功大于克服重力做的功,所以動能增加,由能量守恒定律知重力勢能和電勢能之和減少,所以選項C正確。答案:C7.(多選)圖中虛線為勻強電場中與電場強度方向垂直的等間距平行直線。兩粒子M、N質(zhì)量相等,所帶電荷量的絕對值也相等?，F(xiàn)將M、N從虛線上的O點以相同速率射出,兩粒子在電場中運動的軌跡分別如圖中兩條實線所示。點a、b、c為實線與虛線的交點。已知O點電勢高于c點電勢。若不計重力,則()帶負(fù)電,N帶正電在a點的速度與M在c點的速度大小相同在從O點運動至a點的過程中克服靜電力做正功在從O點運動至b點的過程中,靜電力對它做的功等于零解析:題圖中的虛線為等勢線,所以M從O點到b點的過程中靜電力對粒子做功等于零,選項D正確;根據(jù)M、N粒子的運動軌跡可知,N受到的靜電力方向向上,M受到的靜電力方向向下,由φO>φc知電場方向豎直向下,因此M帶正電,N帶負(fù)電,選項A錯誤;O到a的距離等于O到c的距離,M、N的電荷量和質(zhì)量大小相等,所以靜電力對M和N都做正功且大小相等,根據(jù)動能定理得N在a點的速度與M在c點的速度大小相同,但方向不同,選項B正確,選項C錯誤。答案:BD8.如圖所示的真空空間中,僅在正方體中的黑點處存在著孤立的點電荷,或兩個電荷量大小相等的點電荷,則圖中a、b兩點電場強度和電勢均相同的是()解析:電場強度是矢量,要考慮大小和方向,若選取無窮遠(yuǎn)處電勢為零,則A、B、D中a、b兩點電勢相等,電場強度方向不同;C中a、b兩點位于兩等量異種點電荷的中垂線上,故a、b兩點的電場強度和電勢都相同,所以C正確。答案:C9.如圖所示的勻強電場中,有A、B、C三點,AB=5cm,BC=12cm,其中AB沿電場方向,BC和電場方向成60°角,一個電荷量為q=4×10-8C的正電荷從A移到B,靜電力做功為W1=×10-7J。求:(1)勻強電場的電場強度E的大小。(2)電荷從B到C,電荷的電勢能改變多少?解析:(1)由W1=qE·AB,得該電場的電場強度大小為E=N/C=60N/C。(2)電荷從B到C,靜電力做功為W2=F電·BC·cos60°=qE·BC·cos60°=4×10-8×60×12×10-2×J=×10-7J。所以,該過程電勢能減少×10-7J。答案:(1)60N/C(2)減少×10-7J10.如圖所示,在電場強度大小E=1×104N/C的水平勻強電場中,有一根長l=15cm的絕緣細(xì)線,一端固定在O點,另一端系一個質(zhì)量m=3g、電荷量q=2×10-6C的帶正電小球,當(dāng)細(xì)線處于水平位置時,小球從靜止開始釋放,g取10m/s2。問:(1)小球到達(dá)最低點B的過程中重力勢能、電勢能分別變化了多少?(2)若取A點電勢為零,小球在B點的電勢能、電勢分別為多大?(3