【創(chuàng)新設(shè)計】2020-2021學(xué)年魯科版物理選修3-1對點練習(xí)：2.2-對電勢的考查

對電勢的考查1．下列各圖能正確反映兩個等量同種正電荷連線中垂線上各點電勢分布的圖是()答案B解析兩等量同種電荷中垂線上的各點的場強方向沿中垂線遠(yuǎn)離兩電荷連線的中點，由電勢沿場強方向減小的特點可知，電勢向兩方向降低．則B圖正確．ACD錯誤．故選：B圖2－2－52．如圖2－2－5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()A．M點電勢肯定高于N點電勢B．M點場強肯定大于N點場強C．正電荷在M點的電勢能大于在N點的電勢能D．將電子從M點移動到N點，電場力做正功答案AC解析沿電場線方向，電勢降低，所以M點電勢肯定高于N點電勢，A正確；電場線的疏密程度表示電場的強弱，由圖可知，M點場強肯定小于N點場強，B錯誤；正電荷q在M點的電勢能EpM＝qφM，在N點的電勢能EpN＝qφN，由于φM＞φN，所以EpM＞EpN，C正確；電子在電場中受電場力的方向沿NM指向M，故從M移動到N，電場力做負(fù)功，D錯誤．對等勢面的理解和應(yīng)用圖2－2－63．(2021·上海)兩異種點電荷電場中的部分等勢面如圖2－2－6所示，已知A點電勢高于B點電勢．若位于a、b處點電荷的電荷量大小分別為qa和qb，則()A．a(chǎn)處為正電荷，qa＜qbB．a(chǎn)處為正電荷，qa＞qbC．a(chǎn)處為負(fù)電荷，qa＜qbD．a(chǎn)處為負(fù)電荷，qa＞qb答案B解析若把該圖像與等量異種點電荷電場中的部分等勢面圖比較，可以得到：靠近正電荷的點電勢高，靠近負(fù)電荷的點，電勢較低．a(chǎn)處為正電荷．等量異種點電荷電場中的部分等勢面圖像中的等勢面左右對稱，無窮遠(yuǎn)處的電勢為0.該圖像的左側(cè)的等勢線比較密，無窮遠(yuǎn)處的電勢為0，所以無窮遠(yuǎn)處到兩點之間的電勢差相比，與a點之間的電勢差比較大，所以a點所帶的電量就多．故選B.圖2－2－74．如圖2－2－7所示，實線表示一簇關(guān)于x軸對稱的等勢面，在軸上有A、B兩點，則()A．A點場強小于B點場強B．A點場強方向指向x軸負(fù)方向C．A點場強大于B點場強D．A點電勢高于B點電勢答案AD解析由于電場線與等勢面總是垂直，所以B點電場線比A點密，B點場強大于A點場強，故A正確、C錯誤．電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，故B錯誤．由圖中數(shù)據(jù)可知D正確.題組一電勢概念的理解及有關(guān)計算1．關(guān)于同一電場的電場線，下列表述正確的是()A．電場線是客觀存在的B．電場線越密，電場強度越小C．沿著電場線方向，電勢越來越低D．電荷在沿電場線方向移動時，電勢能肯定減小答案C解析電場線只是為了形象描述電場而假想的線，實際不存在，故A錯．電場線越密，電場強度越大，故B錯．沿電場線方向電勢越來越低，電荷在沿電場線方向移動時正電荷電勢能減小，負(fù)電荷電勢能增大，故C正確，D錯誤．2．下列關(guān)于電勢凹凸的推斷，正確的是()A．負(fù)電荷從A移到B時，外力做正功，A點的電勢肯定較高B．負(fù)電荷從A移到B時，電勢能增加，A點的電勢肯定較低C．正電荷從A移到B時，電勢能增加，A點的電勢肯定較低D．正電荷只在電場力作用下從靜止開頭，由A移到B，A點的電勢肯定較高答案CD解析依據(jù)電場力做功和電勢能變化的關(guān)系，不管是正電荷還是負(fù)電荷，只要電場力做正功電勢能就削減；只要電場力做負(fù)功電勢能就增加．正、負(fù)電荷在電勢凹凸不同的位置具有的電勢能不同，正電荷在電勢高處具有的電勢能大；負(fù)電荷在電勢低處具有的電勢能大，可以確定選項C、D正確．圖2－2－83．如圖2－2－8所示，A、B為兩等量異號點電荷，A帶正電，B帶負(fù)電，在A、B連線上有a、b、c三點，其中b為連線的中點，ab＝bc，則()A．a(chǎn)點與c點的電場強度相同B．a(chǎn)點與c點的電勢相同C．a(chǎn)、b、c三點的電勢關(guān)系：φa＞φb＞φcD．點電荷q沿A、B連線的中垂線移動，電場力不做功答案ACD解析兩等量異號電荷，產(chǎn)生的電場關(guān)于AB連線的中垂線對稱，則可知a點與c點的電場強度相同，A選項正確；電場線方向從A到B，沿著電場線方向電勢降低，B錯誤，C正確；由于等量異號電荷產(chǎn)生的電場關(guān)于AB連線的中垂線左右對稱，點電荷q沿A、B連線的中垂線移動時，受到的電場力與速度垂直，所以電場力不做功，故D正確；故選ACD.4．將一正電荷從無窮遠(yuǎn)處移至電場中M點，電場力做功為6.0×10－9J，若將一個等量的負(fù)電荷從電場中N點移向無窮遠(yuǎn)處，電場力做功為7.0×10－9J，則M、N兩點的電勢φM、φN有如下關(guān)系()A．φM＜φN＜0B．φN＞φM＞0C．φN＜φM＜0D．φM＞φN＞0答案C解析取無窮遠(yuǎn)處電勢φ∞＝0.對正電荷：W∞M＝0－EpM＝－qφM，φM＝eq\f(－W∞M,q)＝－eq\f(6×10－9,q)；對負(fù)電荷：WN∞＝EpN－0＝－qφN，φN＝eq\f(－WN∞,q)＝－eq\f(7×10－9,q)；所以φN＜φM＜0，選項C正確．圖2－2－95．如圖2－2－9所示，把電荷量為－5×10－9C的電荷，從電場中的A點移到B點，其電勢能________(選填“增大”“減小”或“不變”)；若A點的電勢φA＝15V，B點的電勢φB＝10V，則此過程中電場力做的功為________．答案增大－2.5×10－8J解析電荷由A點移到B點，電場力做負(fù)功，故電勢能增大．由電場力做功與電勢能變化的關(guān)系知，電場力做的功為WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)＝(－5×10－9)×(15－10)J＝－2.5×10－8J.題組二等勢面的特點及應(yīng)用6．關(guān)于等勢面下列說法正確的是()A．電荷在等勢面上移動時不受電場力作用，所以不做功B．等勢面上各點的場強相等C．等差等勢面越密的地方，場強越大D．在負(fù)的點電荷形成的電場中，電場線由低等勢面指向高等勢面答案C解析電荷在等勢面上移動時受電場力作用，只是電場力與運動方向垂直，所以電場力不做功，故A錯；等勢面的疏密表示電場的強弱，等差等勢面越密表示場強越強，故C對；但同一等勢面上電場線疏密及方向可以不同，場強不肯定相同，故B錯；在任何的電場中電場線總是由高電勢指向低電勢，故D錯．圖2－2－107．如圖2－2－10所示，B、C、D三點都在以點電荷＋Q為圓心，半徑為r的圓弧上，將一摸索電荷從A點分別移動B、C、D各點時，電場力做功是()A．WAB>WACB．WAD>WABC．WAC>WADD．WAB＝WAC答案D解析由WAB＝q(φA－φB)，又φB＝φD＝φC.故WAB＝WAC＝WAD.圖2－2－118．如圖2－2－11所示，圖中虛線表示某一電場的等勢面，cd為過O點的等勢面的切線，現(xiàn)用非靜電力將負(fù)電荷q從a點沿著aob勻速移到b點，當(dāng)電荷通過O點時，關(guān)于外力的方向，下列說法正確的是(忽視重力)()A．Od方向B．Oc方向C．Oa方向D．以上說法都不對答案D解析負(fù)電荷受力方向與該點場強方向相反，依據(jù)等勢線的性質(zhì)可知負(fù)電荷在O點受到的電場力方向應(yīng)為垂直于cd向左，由q勻速運動所以負(fù)電荷q受到的外力方向應(yīng)垂直于cd向右，故選D.9．下列四個圖中，a、b兩點電勢相等、電場強度也相等的是()答案D解析勻強電場的等勢面是垂直于電場線的一簇等間距的平行平面，A中a、b兩點不在同一等勢面上，所以，這兩點的電勢是不相等的，但這兩點的場強相等；B中a、b兩點在同一個等勢面上，電勢相等，但這兩點的場強大小相等、方向不同；C中a、b兩點對稱于兩電荷的連線，所以電勢相等，但在中垂線上場強的方向是平行于中垂線的，而且都指向外側(cè)，故兩點的場強的方向不同；在D中，a、b兩點的電勢相等，場強的方向是沿連線的，而且方向相同，故本題選D.圖2－2－1210．如圖2－2－12所示，O為兩個等量異種電荷連線的中點，P為連線中垂線上的一點，對O、P兩點的比較正確的是()A．φO＝φP，EO>EPB．φO>φP，EO＝EPC．負(fù)電荷在P點的電勢能大D．O、P兩點所在直線為等勢線答案AD解析等量異種電荷的中垂線是一條等勢線，故φO＝φP，D對，電勢能相等，C錯；有疊加可知從中點O到無窮遠(yuǎn)，電場強度越來越小，故EO>EP，A正確．題組三綜合應(yīng)用圖2－2－1311．如圖2－2－13所示，甲是某電場中的一條電場線，A、B是這條電場線上的兩點，若將一負(fù)電荷從A點自由釋放，負(fù)電荷沿電場線從A到B運動過程的速度－時間圖像如圖乙所示，比較A、B兩點電勢φ的凹凸和場強E的大小可得()A．φA＞φBB．φA＜φBC．EA＞EBD．EA＝EB答案BC解析電子速度在增加，說明電場力方向由A指向B，場強方向由B指向A，所以φB＞φA，B對．又知加速度在減小，所以EA＞EB，C對．圖2－2－1412．一帶電粒子射入一固定在O點的點電荷的電場中，粒子運動軌跡如圖2－2－14中虛線ABC所示，圖中實線是同心圓弧，表示電場的等勢面，不計重力，可以推斷()A．此粒子始終受到靜電排斥力作用B．粒子在A點和C點的速度大小肯定相等C．粒子在B點的動能肯定大于在A點的動能D．粒子在B點的電勢能肯定大于在C點的電勢能答案ABD解析A：如題圖所示，軌跡向左彎曲，帶電粒子所受的電場力方向向左，則帶電粒子受到了排斥力作用．故A正確．B：A、C兩點處于同一等勢面上，從A到C，電場力做功為零，則A、C兩點動能相等，速度大小相等，故B正確．C：從A到B過程中，電場力做負(fù)功，可知電勢能增大，動能減小，粒子在B點的動能肯定小于在A點的動能．故C錯誤．D：從B到C過程中，電場力做正功，可知電勢能減小，粒子在B點的電勢能肯定大于在C點的電勢能，故D正確．故選：ABD圖2－2－1513．一個帶電粒子在勻強電場中運動的軌跡如圖2－2－15中曲線AB所示，平行的虛線a、b、c、d表示該電場中的四個等勢面．不計粒子重力，下列說法中正確的是()A．該粒子肯定帶正電B．四個等勢面中a等勢面的電勢肯定最低C．該粒子由A到B過程中動能肯定漸漸減小D．該粒子由A到B過程中電勢能肯定漸漸減小答案D解析依據(jù)電場線垂直于等勢面，可畫出電場線．再由粒子的運動軌跡可知，粒子受向上的電場力，由于粒子帶電正負(fù)不確定，所以無法推斷電場線的方向，無法推斷電勢凹凸，A、B錯；由A到B的運動過程中，靜電力做正功，所以粒子的動能增大，電勢能減小．C錯，D正確．圖2－2－1614．如圖2－2－16所示，光滑絕緣桿豎直放置，它與以正點電荷Q為圓心的某一圓周交于B、C兩點，質(zhì)量為m，帶電荷量為－q的有孔小球從桿上的A點無初速度下滑，已知q?Q，AB＝h，小球滑到B點時速度大小為eq\r(3gh)，則小球從A運動到B的過程中，電場力做多少功？若取A點電勢為零，C點電勢是多大？答案eq\f(1,2)mgh