高中物理电势能和电势同步练习
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10.1电势能和电势1.关于电势,下列说法正确的是()A.电场中某点的电势,其大小等于单位正电荷从该点移动到零电势点时,电场力所做的功B.电场中某点的电势与零电势点的选取有关C.由于电势是相对的,所以无法比较电场中两点的电势高低D.电势是描述电场能的性质的物理量2..如图所示,一绝缘细杆的两端各固定着一个小球,两小球带有等量异号的电荷,处于匀强电场中,电场方向如图中箭头所示.开始时,细杆与电场方向垂直,即在图中Ⅰ所示的位置;接着使细杆绕其中心转过90°,到达图中Ⅰ所示的位置;最后,使细杆移到图中Ⅰ所示的位置.以W1表示细杆由位置Ⅰ到位置Ⅰ过程中电场力对两小球所做的功,W2表示细杆由位置Ⅰ到位置Ⅰ过程中电场力对两小球所做的功,则有()A.W1=0,W2≠0B.W1=0,W2=0C.W1≠0,W2=0D.W1≠0,W2≠03.在电场中,把电荷量为4×10-9C的正点电荷从A点移到B点,克服静电力做功6×10-8J,以下说法中正确的是()A.电荷在B点具有的电势能是6×10-8JB.B点电势是15 VC.电荷的电势能增加了6×10-8JD.电荷的电势能减少了6×10-8J4.将一正电荷从无穷远处移至电场中M点,电场力做功为6.0×10-9J,若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处,电场力做功为7.0×10-9J,则M、N两点的电势φM、有如下关系()φNA.φM<φN<0B.φN>φM>0C.φN<φM<0D.φM>φN>05.图甲中AB是某电场中的一条电场线.若将一负电荷从A点处由静止释放,负电荷仅在电场力作用下沿电场线从A到B运动过程中的速度图象如图乙所示.关于A、B两点的电势高低和场强大小关系,下列说法中正确的是()A.φA>φB,E A>E BB.φA>φB,E A<E BC.φA<φB,E A>E BD.φA<φB,E A<E B6.下列说法正确的是()A.电荷从电场中的A点运动到了B点,路径不同,电场力做功的大小就可能不同B.电荷从电场中的某点开始出发,运动一段时间后,又回到了该点,则说明电场力做功为零C.正电荷沿着电场线运动,电场力对正电荷做正功,负电荷逆着电场线运动,电场力对负电荷做正功D.电荷在电场中运动,因为电场力可能对电荷做功,所以能量守恒定律在电场中并不成立7.关于电势的高低,下列说法正确的是()A.沿着电场线的方向电势逐渐降低B.电势降低的方向一定是电场线的方向C.正电荷只在电场力的作用下,一定向电势低的地方移动D.负电荷只在电场力的作用下,由静止释放,一定向电势高的地方移动8.如图所示,两个等量的正电荷分别置于P、Q两位置,在P、Q连线的垂直平分线上有M、N两点,另有一试探电荷q,则()A.若q是正电荷,q在N点的电势能比在M点的电势能大B.若q是负电荷,q在M点的电势能比在N点的电势能大C.无论q是正电荷,还是负电荷,q在M、N两点的电势能一样大D.无论q是正电荷还是负电荷,q在M点的电势能都比在N点的电势能小9.如图所示,固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点,已知<.下列叙述正确的是()A.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点,则静电力对该电荷做功,电势能减少B.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点,则该电荷克服静电力做功,电势能增加C.若把一负点电荷从M点沿直线移到N点,则静电力对该电荷做功,电势能减少D.若把一负点电荷从M点沿直线移到N点,再从N点沿不同路径移回到M点,则该电荷克服静电力做的功等于静电力对该电荷所做的功,电势能不变10.如图所示,匀强电场的电场强度E=2×104N/C。
电势能和电势练习题一、选择题A. 电势能是电荷在电场中由于位置不同而具有的能量B. 电势能的大小与电荷量成正比C. 电势能的大小与电荷间的距离成反比D. 电势能总是大于零A. 电势是描述电场中某点电势高低的物理量B. 电势的单位是伏特(V)C. 电势与电荷量成正比D. 电势是标量,没有方向3. 在电场中,正电荷从高电势处移动到低电势处,下列说法正确的是:A. 电势能减小B. 电势能增大C. 电势不变D. 电势增加二、填空题1. 电势能是电荷在电场中由于__________而具有的能量。
2. 电势是描述电场中__________的物理量,其单位是__________。
3. 在电场中,正电荷从高电势处移动到低电势处,电势能__________。
三、计算题1. 一个电荷量为2C的正电荷在电场中某点的电势为20V,求该电荷在该点的电势能。
2. 一个电荷量为3C的负电荷在电场中从电势为10V的点移动到电势为5V的点,求电势能的变化。
3. 两个点电荷,电荷量分别为5C和2C,它们之间的距离为0.5m,求它们之间的电势能。
四、判断题1. 电势能总是随着电荷在电场中的位置变化而变化。
()2. 电势能的大小与电荷间的距离无关。
()3. 在电场中,负电荷从高电势处移动到低电势处,电势能减小。
()五、简答题1. 简述电势能和电势的关系。
2. 在电场中,电荷从高电势处移动到低电势处,电势能如何变化?为什么?3. 电势能和电势的单位分别是什么?它们之间有什么联系?六、应用题1. 一个均匀电场中,电场强度为E=200 V/m,一个带电粒子在电场中从A点移动到B点,两点间的距离为d=0.4 m。
若粒子是正电荷,电荷量为q=4 μC,求粒子在A点和B点的电势能差。
2. 在一个电势为φ=50 V的区域内,有两个点电荷,电荷量分别为q1=10 nC和q2=5 nC,它们之间的距离为r=0.2 m。
计算这两个电荷在该区域的电势能之和。
电势能和电势【典型例题】【例1】在静电场中,下列说法中错误的是:()电场强度为零的点,电势也一定为零电场强度处处相等的区域内,电势也一定处处相等只在电场力作用下,正电荷一定从电势高的地方向电势低的地方移动沿着电场线方向电势一定越来越低【解析】电场强度和电势是从不同的角度描述电场性质的两个物理量,前者从力的角度,后者从能量的角度,两者之间没有直接的对于关系。
在等量同种电荷形成的电场中,它们连线的中点电场强度为零,但电势却不为零;匀强电场的场强处处相等,而沿着电场线方向电势却在不断降低;正电荷在电场中的移动方向还和它的初速度方向有关,如果初速度是逆着电场线方向的,那么它移动的开始阶段从低电势向高电势。
电场线的方向是电势的降落的方向。
综上所述:A、B、C中的表述都是错误的。
【答案】A、B、C【例2】如图所示,a、b为竖直向上的电场线上的两点,一带电质点在a由静止释放,沿电场线方向向上运动,到b点速度恰好为零,下列说法中正确的是:()A、带电质点在a、b两点所受的电场力都是竖直向上的B、a点电势比b点的电势高C、带电质点在a点的电势能比在b点的电势能小D、a点的电场强度比b点的电场强度大【解析】带电质点在a点,由静止释放向上运动,说明电场力向上,且应满足Eaq>mg,而又静止于b点,说明电场力仍向上,用Ebq=mg,选项A、D正确,因不知质点的带电性质,故无法确定a、b两点的电势高低,选项B错误,a到b的运动过程中,电场力和重力做功,由动能定理可知,W电+W重=0,因为W重为负值,故W电必为正值,而电场力做正功,电势能减小,即b点的电势能小于a点电势能,选项C错误。
【例3】如图所示,光滑绝缘细杆竖直放置,细杆右侧距杆0.3m处有一固定的点电荷Q,A、B是细杆上的两点,点A与Q、点B与的连线与杆的夹角均为α=37°。
一中间有小孔的带电小球穿在绝缘细杆上滑下,通过A 点时加速度为零,速度为3m/s,取g=10m/s2,求小球下落到B点时的加速度和速度的大小。
(完整)高二物理电势与电势能练习题高二物理电势与电势能练习题【一】电场力的功1、特点:电场力做功与路径无关,只与初末位置有关。
2、计算方法〔1〕由公式W=qE ·d 〔d 为电荷初末位置在电场方向上的位移〕〔2〕由公式AB AB W qU =〔AB U 为电荷初末位置A →B 间电势差,注意下标的使用〕〔3〕由电场力做功和电势能的变化的关系:(.AB PA PB PA PB W E E E E =-分别是电荷电场中A 、B 两点的电势能〕〔4〕由动能定理:K E W W ?=+其他力电场力【二】电势能1.电势能:电荷在电场中由其相对位置决定的能〔类似重力势能〕2.电荷在电场中某点的电势能等于电荷从这点移到零电势能点(通常选大地或无限远处)过程中电场力做的功。
E PA =W A →∞电场力做正功,电势能减少;电场力做负功,电势能增加;电场力不做功,电势能不变。
3.比较电势能的大小〔1〕场电荷判断法①离场正电荷越近,检验正电荷的电势能越大;检验负电荷的电势能越小. ②离场负电荷越近,检验正电荷的电势能越小;检验负电荷的电势能越大. 〔2〕电场线法①正电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小;逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大. ②负电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大;逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小. 〔3〕做功判断法不管正、负电荷,电场力做正功,电荷从电势能较大的地方移向电势能较小的地方,反之,假如电荷克服电场力做功,那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方. 【三】电势1.定义:qE PAA =EPA 为试探电荷在该点A的电势能,q 为电荷量,能够带符号运算。
2.单位:伏特V ,1V=1J/C3.电势是标量,有正负,但没有方向。
规定大地或无限远电势为零。
4.物理意义:描述电场能的特性,由场源电荷量和相对位置来决定,与是否放试探电荷无关。
5.电势高低判断的三种方法 (1)依照公式计算:qE PAA =,带符号代入运算。
高中物理1.4电势能和电势同步练习8新人教版选修3-11word 版本可编辑.欢迎下载支持.电势差和电势课内提升:1、下列关于电势高低的判断,哪些是正确的()A .正电荷从A 移到B 时,其电势能增加,A 点电势一定较低B .正电荷只在电场力作用下从A 移到B ,A 点电势一定较高C .负电荷从A 移到B 时,外力作正功,A 点电势一定较高D .负电荷从A 移到B 时,电势能增加,A 点电势一定较低2、将一个电量为-2×10-9C 的点电荷从电场中的N 点移到M 点,需克服电场力做功14×10-9J ,N 、M 两点间的电势差U NM 为多少?若将该电荷从M 移到N ,电场力做什么功?U MN 为多少?3、如图13-6-1所示,在电场线上有A 、B 、C 三点,设C 点接地,将1C 的正电荷由A 移到C 点,电场力做功为5J ;再将该电荷由B 移到C 点,电场力做功为-5J ,求A 、B 两点的电势?A 、?B 分别是多大?课外迁移:1、若带正电荷的小球只受到电场力作用,则它在任意一段时间内()A .一定沿电力线由高电势处向低电势处运动;B .一定沿电力线由低电势处向高电势处运动;C .不一定沿电力线运动,但一定由高电势处向低电势处运动;D .不一定沿电力线运动,也不一定由高电势处向低电势处运动。
2.如图13-6-2所示,Q 是带正电的点电荷,P 1和P 2为其电场中的两点。
若E 1、E 2为P 1、P 2两点的电场强度的大小,U 1、U 2为P 1、P 2两点的电势,则( )A .E 1>E 2,U 1>U 2B .E 1>E 2,U 1<U 2C .E 1<E 2,U 1>U 2D .E 1<E 2,U 1<U 23、一个带正电的质点,电量q=2.0×10-9库,在静电场中由a 点移到b 点,在这过程中,除电场力外,其他力作的功为6.0×10-5焦,质点的动能增加了8.0×10-5焦,则a 、b 两点间的电势差U a -U b 为()A .3×104伏;B .1×104伏;C .4×104伏;D .7×104伏。
2021年高二物理同步训练试题解析含答案一、选择题1.在电场中,A、B两点间的电势差为UAB=75 V,B、C两点间的电势差为UBC=-200 V,则A、B、C三点电势高低关系为()A.φA>φB>φC B.φA<φC<φBC.φC>φA>φB D.φC>φB>φA解析:选C.UAB=75 V表示φA比φB高75 V,UBC=-200 V,表示φC比φB 高200 V,所以三点电势高低为φC>φA>φB,选C.2.在静电场中,将一电子从a点移至b点,静电力做功5 eV,则下列结论错误的是()A.电场强度的方向一定由b到aB.a、b两点的电势差是5 VC.电子的电势能减少了5 eVD.因电势零点未确定,故不能确定a、b间的电势差解析:选ABD.电子在移动过程中静电力做正功,说明电势升高,电子的电势能减少,因此B错误;C正确;由于电场线方向不一定沿ab连线方向,故A错误;电场中两点间电势差为确定的数值.与电势零点的选择无关,故D错误.3.一电子飞经电场中A、B两点,电子在A点电势能为4.8×10-17 J,动能为3.2×10-17 J,电子经过B点时电势能为3.2×10-17 J,如果电子只受电场力作用,则()A.电子在B点时动能为4.8×10-17 JB.由A到B电场力做功为100 e VC.电子在B点时动能为1.6×10-17 JD.A、B两点间电势差为-100 V解析:选ABD. 因只有电场力做功,电子的电势能与动能之和不变,故有EkA +EpA=EkB+EpB,可得出EkB=4.8×10-17 J,A正确C错误;电势能减少了4.8×10-17J-3.2×10-17 J=1.6×10-17 J,故由A到B电场力做正功1.6×10-17 J=100 eV,B正确;由100 eV=UAB(-e)得:UAB=-100 V,故D正确.4.如图1-5-8所示,在竖直纸面内有一匀强电场,一质量为m、带电荷量为-q的小球在一恒力F的作用下沿图中虚线由A匀速运动至B.已知力F和AB 间夹角θ=60°,AB间距离为d,且F=mg.则()图1-5-8A.匀强电场的电场强度大小为E=F qB.A、B两点的电势差大小为Fd 2qC .带电小球由A 运动到B 的过程中电势能增加了32mgdD .电场方向与F 方向关于AB 对称解析:选AB.恒力F 的大小和重力的大小相等并且夹角为120°,根据小球做匀速运动的特点可判断电场力方向与竖直方向夹角为60°向左,大小等于F ,即mg=qE =F.从A 到B 过程中,电场力做功WAB =Eq·dcos 60°=Fd 2,A 、B 两点间的电势差为UAB =WAB q =Fd 2q .5.如图1-5-9所示,平行线代表电场线,但未标明方向,一个带正电、电荷量为10-6 C 的微粒在电场中仅受电场力作用,当它从A 点运动到B 点时动能减少了10-5 J ,已知A 点的电势为-10 V ,则以下判断正确的是( )图1-5-9A .微粒的运动轨迹如图中的虚线1所示B .微粒的运动轨迹如图中的虚线2所示C .B 点电势为零D .B 点电势为-20 V解析:选AC.因微粒仅受电场力作用,且由A 点到B 点时动能减少,故电场力做负功,电场力的方向水平向左,轨迹应为虚线1所示,A 正确,B 错误;由WAB =UAB·q =-10-5 J ,可得:UAB =-10 V ,由UAB =φA -φB ,可得φB =φA -UAB =0 V ,故C 正确,D 错误.6.如图1-5-10所示,水平固定的小圆盘A ,其带电荷量为Q ,电势为零,从圆盘中心O 处由静止释放一个质量为m 、带电荷量为+q 的小球,由于电场的作用,小球竖直上升的高度可达圆盘中心竖直线上的c 点,O 到 c 之间距离为h 而到圆盘中心竖直线上的b 点时,小球速度最大,因此可知在Q 所形成的电场中,可以确定的物理量是( )图1-5-10A .b 点场强B .c 点场强C .b 点电势D .c 点电势解析:选AD.速度最大时加速度为零,由b 点速度最大可知qEb =mg ,所以Eb =mg q ,由c 点速度为零可知:mgh =-qφc ,所以φc =-mgh q .7.如图1-5-11所示,带正电的点电荷固定于Q 点,电子在库仑力作用下,做以Q 为焦点的椭圆运动.M 、P 、N 为椭圆上的三点,P 点是轨道上离Q 最近的点.电子在从M 点经P 到达N 点的过程中( )图1-5-11A .速率先增大后减小B .速率先减小后增大C .电势能先减小后增大D .电势能先增大后减小解析:选AC.电子所受库仑力为引力,从M 到P 再到N ,电子和正点电荷之间的距离先减小再增大,库仑力先做正功再做负功,电势能先减小再增加,动能先增加再减小,速率先增加再减小,A 、C 选项正确,B 、D 选项错误.8.如图1-5-12所示,质量为m 、带电荷量为q 的粒子,以初速度v0从A 点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中,粒子通过电场中B 点时,速率vB =2v0,方向与电场的方向一致,则A 、B 两点的电势差为( )图1-5-12 A.mv202q B.3mv20qC.2mv20qD.3mv202q解析:选C.粒子在竖直方向做匀减速直线运动,则有2gh =v20.电场力做正功,重力做负功,使粒子的动能由12mv20变为2mv20,则根据动能定理,有Uq -mgh =2mv20-12mv20,解方程得A 、B 两点电势差应为2mv20q ,应选C.9.如图1-5-13所示,a 、b 和c 分别表示点电荷的电场中的三个等势面,它们的电势分别为6 V 、4 V 和1.5 V ,一质子(11H)从等势面a 上某处由静止释放,仅受静电力作用而运动,已知它经过等势面b 时的速率为v ,则对质子的运动有下列判断,正确的是( )图1-5-13A.质子从a等势面运动到c等势面电势能增加4.5 eVB.质子从a等势面运动到c等势面动能减少4.5 eVC.质子经过等势面c时的速率为2.25 vD.质子经过等势面c时的速率为1.5 v解析:选D.质子由高等势面向低等势面运动,电势能减少,动能增加,A、B都错误;质子从等势面a到等势面b,由动能定理得12mv2=2 eV,质子从等势面a到等势面c,由动能定理得12mv2c=4.5 eV,解得vc=1.5 v,故D正确.C错误.二、计算题图1-5-1410.如图1-5-14所示,用长为l的绝缘细线拴一质量为m、带电荷量为+q 的小球(可视为质点)后悬挂于O点,整个装置处于水平向右的匀强电场E中,将小球拉至悬线呈水平的位置A后,由静止开始将小球释放,小球从A点开始向下摆动,当悬线转过60°角到达位置B时,速度恰好为零,求:(1)B、A两点的电势差UBA;(2)小球到达B点时,悬线对小球的拉力FT.解析:(1)对小球,则A→B,由动能定理得:mglsin60°-qUBA=0所以UBA=3mgl 2q.(2)在B点,小球受重力mg、电场力qE、绳拉力FT三力作用,建立如图所示直角坐标系,将三力正交分解.因B点小球速度为0,则FT=mgcos30°+qEcos60°=3mg.答案:(1)3mgl2q(2)3mg11.如图1-5-15所示的匀强电场中,有a、b、c三点,ab=5 cm,bc=12 cm,其中ab沿电场方向,bc和电场线方向成60°角,一个电荷量为q=4×10-8 C的正电荷从a 移到b 电场力做功为W1=1.2×10-7 J ,求:图1-5-15(1)匀强电场的场强E ;(2)电荷从b 移到c ,电场力做的功W2;(3)a 、c 两点间的电势差Uac.解析:由于电场力做功W =qU 与路径无关,只与初、末位置间的电势差有关,故可根据已知的电场力做功先求电势差,再根据匀强电场中场强与电势差的关系确定场强E.反之亦然.(1)设a 、b 两点间距离为d ,有W1=qE·d ①由①式得E =W1qd = 1.2×10-74×10-8×5×10-2V/m =60 V/m. (2)设b 、c 两点沿场强方向距离为d1,有d1=bc·cos60°②W2=qE·d1③由②③式得W2=qE·bc·cos60°=4×10-8×60×12×10-2×0.5 J =1.44×10-7 J.(3)设电荷从a 移到c 电场力做功为W ,有W =W1+W2④W =qUac ⑤由④⑤式得Uac =W1+W2q =1.2×10-7+1.44×10-74×10-8V =2.64×10-74×10-8V =6.6 V . 答案:(1)60 V/m (2)1.44×10-7 J (3)6.6 V12.如图1-5-16所示,在竖直平面内,光滑绝缘直杆AC 与半径为R 的圆周交于B 、C 两点,在圆心处有一固定的正点电荷,B 点为AC 的中点,C 点位于圆周的最低点.现有一质量为m 、电荷量为-q 、套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A 点由静止开始沿杆下滑.已知重力加速度为g ,A 点距过C 点的水平面的竖直高度为3R ,小球滑到B 点时的速度大小为2gR.求:图1-5-16(1)小球滑至C点时的速度大小;(2)A、B两点间的电势差;(3)若以C点作为参考点(零电势点),试确定A点的电势.解析:(1)因B、C两点电势相等,故小球从B到C的过程中电场力做的总功为零由几何关系可得BC的竖直高度hBC=3R/2根据动能定理有mg×3R/2=mv2C/2-mv2B/2解得vC=7gR.(2)因为电势差UAB=UAC,小球从A到C,重力和电场力均做正功,所以由动能定理有mg×3R+q|UAC|=mv2C/2解得|UAB|=|UAC|=mgR/(2q),(3)因为φA<φC、φC=0,所以φA=-|UAC|=-mgR/(2q).答案:(1)7gR(2)mgR/(2q)(3)-mgR/(2q)。
电势能和电势练习题1.两个等量异种点电荷位于x轴上,相对原点对称分布,正确描述电势φ随位置x变化规律的是图( A )2.电场线分布如图所示,电场中a,b两点的电场强度大小分别为已知Ea和Eb,电势分别为φa和φb,则( B )A.Ea>Eb,φa<φbB.Ea<Eb,φa>φbC.Ea<Eb,φa<φbD.Ea>Eb,φa>φb3.如图所示,在电场强度为E的匀强电场中,将电荷量为+q的点电荷从电场中A点经B点移动到C点,其中AB⊥BC,AB=4d,BC=3d,则此过程中静电力所做的功为( C )A.2qEdB.3qEdC.4qEdD.5qEd4.图甲中AB是某电场中的一条电场线。
若将一负电荷从A点处由静止释放,负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度图象如图乙所示。
关于A、B两点的电势高低和场强大小关系,下列说法中正确的是( C )A.φA>φB,EA>EBB.φA>φB,EA<EBC.φA<φB,EA>EBD.φA<φB,EA<EB5.某区域的电场线分布如图所示,一带电粒子仅在电场力作用下,沿图中虚线所示的轨迹从A点运动到B点。
下列说法正确的是( D )A.粒子带正电B.粒子在A点的加速度小于在B点的加速度D.粒子在A点的电势能大于在B点的电势能C.粒子在A点的速率大于在B点的速率6.如图甲所示,A、B是一条电场线上的两点,若在A点释放一初速度为零的电子,电子仅受静电力作用,并沿电场线从A运动到B,其速度随时间变化的规律如图乙所示,设A、B两点的电场强度分别为EA、EB,电势分别为φA、φB,则下列说法正确的是( D )A.EA=EB φA>φBB.EA<EB φA=φBC.EA>EB φA=φBD.EA=EB φA<φB7.如图所示实线为电场某区域的电场线分布情况示意图,由图可知( C )A.一个负电荷在A点受到电场力小于在B点受到的电场力B.A点电势低于B点电势C.一个负电荷由A点移动到B点,克服电场力做功D.一个正电荷在A点的电势能小于在B点的电势能8.如图所示,水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面,一带电滑块以Ek0=40J的初动能从斜面底端a冲上斜面,到顶端b后返回。
高中物理学习资料金戈铁骑整理制作一、填空:1、如图 1 所示, A、B 是电场中两点,一个带负电的点电荷Q在 A 点所受的电场力要比它在B 点所受的电场力,该负电荷在 A 点的电势能要比它在 B 点的电势能,A 点的电场强度要B点的电场强度, A 点的电势要于B点的电势.2、以下列图, a、 b、c 是某电场中一条电场线AB 上的图 1a b c B三点,且 Aa=ab=bc=cB ,用φ、aφ、bA φc和 E a、 E b、 E c分别表示三点的电势和电场强度大小,( 1)若该电场是匀强电场,则φ、φ、φ 的大小关系为,E 、E 、E的大a b c a bc小关系为;( 2)若该电场是 A 处的点电荷产生的,则φ、aφ、bφc的大小关系为, E a、 E b、E c的大小关系为;( 3)若该电场是 B 处的点电荷产生的,则φ、φ、φ 的大小关系为a b cE a、 E b、E c的大小关系为;( 4)若 A 、 B 处分别为两个等量异种电荷,则φ、φ、φ 的大小关系为a bcE a、 E b、E c的大小关系为二、选择:1、以下列图,在匀强电场中有 A 、B 两点,将一电量为q 的正电荷从A 点移到B 点,第一次沿直线 AB 搬动该电荷,电场力做功为 W 1;第二次沿路径 ACB 搬动该电荷,电场力做功W 2;第三次沿曲线A AB移动该电荷,电场力做功为W3,则,,BEC()A .W1> W2>W3B.W 1<W3<W2C.W1= W2 = W 3D.W1= W 2<W32.如图 41 所示,在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、 B、 C 三点,分别把 +q 和-q 的试验电荷依次放在三点上,关于它所拥有的电势能的正确说法是( )A.放上 +q 时,它们的电势能E>E>EPAPBPCB.放上 +q 时,它们的电势能E PA<E PB< E PCC.放上- q 时,它们的电势能E PA> E PB> E PCD.放上- q 时,它们的电势能E PA< E PB< E PC3.如图,是某电场中的一条直电场线,一电子(重力不计)从 a 点由静止释放,它将沿直线向 b 点运动,则可判断 ()A .该电场必然是匀强电场a bB.场强 E a必然小于 E bC.电子拥有的电势能 E Pa 必然大于 EPbD .两点的电势φa必然低于φb4.以下列图, Q 是带正电的点电荷, P 和 P 为其电场中的两点.若 E 1、E 2为 P 1、 P 2两点的电场强度的大小,φ1、φ2为 P 1、 P 2两点的电势,则()A . E1> E2,φ>φB. E1> E2,φ<φ1212C.E1< E2,φ>φD. E< E2,φ<φ121125. 关于电场中的电场线,以下说法正确的选项是()A.B.C. D.6.( )A.B.当两个负点电荷互相凑近时,它们之间的库仑力增大,它们的电势能也增大C.一个正电荷与一个负点电荷互相凑近时,它们之间的库仑力增大,它们的电势能也增大D.一个正点电荷与一个负点电荷互相凑近时,它们之间的库仑力减小,它们的电势能也减小7.电场中有 A 、B 两点,把电荷从 A 点移到 B 点的过程中,电场力对电荷做正功,则(A .电荷的电势能减少B.电荷的电势能增加C.A 点的场强比 B 点的场富强 D .A 点的场强比 B 点的场强小)8.以下关于电场中场强与电势能、电势的关系说法正确的选项是()A .电荷在电势高处电势能也必然大B .场强越大的地方电必然定越高C.场强为零的地方电必然为零D.电势为零的地方场强可以不为零9.关于电势的高低,以下说法正确的选项是()A .沿电场线方向电势逐渐降低B .电势降低的方向必然是电场线的方向C.正电荷在只受电场力作用下,必然向电势低的地方运动D.负电荷在只受电场力的作用下,由静止释放,必然向电势高的地方运动10.将一带电量为- q 的检验电荷从无量远处移到电场中的 A 点,该过程中电场力做功为则检验电荷在 A 点的电势能及电场中 A 点的电势分别为()W ,A .E P = - W ,φA =WB .E P = W ,φA = -WC.E P = W ,φA =WD.E P = - W ,φA= -W q q q q11.以下关于电场性质的说法,正确的选项是() A.电场强度大的地方,电场线必然密,电势也必然高B.电场强度大的地方,电场线必然密,但电势不用然高C.电场强度为零的地方,电必然定为零D.电势为零的地方,电场强度必然为零12.在电场中,已知 A 点的电势高于 B 点的电势,那么()A .把负电荷从 A 点移到B 点,电场力做负功 B 把负电荷从 A 点移到 B 点,电场力做正功C.把正电荷从 B 点移到 A 点,电场力做负功 D 把正电荷从 B 点移到 A 点,电场力做正功13.以下列图,P、Q 是两个电荷量相等的正点电荷,它们连线的中点是O,A 、B 是中垂线上的两点,OA<OB,用E A、E B、 A 、 B 分别表示 A 、B两点的场强和电势,则()A .E A必然大于E B, A 必然大于B B .E A不用然大于E B, A 必然大于BC.E A必然大于E B, A 不用然大于B D .E A不用然大于E B, A 不用然大于B 14.以下列图 , 将带正电的粒子从电场中的A 点无初速地释放 , 不计重力的作用 , 则以下说法中正确的选项是()A. 带电粒子必然做加速直线运动B. 带电粒子的电势能必然逐渐增大C.带电粒子的加速度必然越来越小D. 带电粒子的加速度必然越来越大三、计算题:1.将带电荷量为8的电荷,从无量远处移到电场中的A点,要战胜电场力做功1×10 C1×10 6 J.问:(1)电荷的电势能是增加还是减小 ? 电荷在 A 点拥有多少电势能 ?(2)A 点的电势是多少 ?(3) 若电场力可以把带电荷量为2×10 8 C 的电荷从无量远处移到电场中的 A 点,说明电荷带正电还是带负电? 电场力做了多少功? (取无量远处为电势零点)四、电势能和电势同步练习答案一、填空:1、大,小,大,大2、( 1)φa>φb 》φ,(4)> c Ea=Eb=Ec 、(2),φa>φb>φc Ea>Eb>Ec (3)φaφbφc>> Ea<Eb<Ec》。
电势能和电势同步练习一、单选题1.下列说法中正确的是()A. 正电荷放于电势越低处,电势能越小B. 负电荷放于电场线越密处,电势能越小C. 正电荷由电势低处移到电势高处,电场力作正功D. 负电荷沿电场线移动,电势能减小2.如图所示,AB为电场中的一条电场线,电场方向由A指向B,以下说法正确的是()A. 该电场一定是匀强电场B. 负电荷放在B点所受电场力方向向右C. A点的电势一定低于B点电势D. 负电荷放在B点的电势能比放在A点的电势能大3.某区域的电场线分布如图所示,A,B为同一条电场线上的两点,则下列说法中正确的是()A. 电势φA>φBB. 电场强度的大小E A>E BC. 将正电荷从A点移到B点电场力做负功D. 将负电荷放在A、B两点具有的电势能E PA>E PB4.有如图所示,在匀强电场中有O、A、B三点,OA=OB=5cm,其中O、A电势分别为0V、5V,OA与OB的夹角为120°,A、B在同一条竖直线上。
现有一不计重力、带电量为e的粒子以4eV的动能从A点沿AO方向飞入电场,经过B点时,动能与在A点时相同,且在同一条竖直线上,则下列说法正确的是A. 该带电粒子带正电B. 粒子运动过程中,电场力一直做正功C. 粒子能运动到O点,且在O点时电势能为零D. 该电场强度大小为200V/m,方向水平向左5.如图所示,O点是正六边形abcdef的中心,空间有一匀强电场,恰好与正六边形平面平行(图中未画出)。
已知正六边形边长L=√3,a、c、e三点的电势分别为φa=1V、φc=4V、φe=7V,下列判断正确的是()A. O点的电势为2√3VB. 电场强度的方向由a指向dC. 一电子从f点运动到d点,电势能增加了√3eVD. 电场强度的大小为2V/m6.一带电粒子仅在电场力作用下从A点开始以−v0做直线运动,其v−t图象如图所示.粒子在t0时刻运动到B点,3t0时刻运动到C点,下列判断正确的是()A. A,B,C三点的电势关系为φB>φA>φCB. A,B,C三点的场强大小关系为E C>E B>E AC. 粒子从A点经B点运动到C点,电势能先增加后减少D. 粒子从A点经B点运动到C点,电场力先做正功后做负功7.在真空中A、B两点分别放有异种点电荷−Q和+2Q,以A、B连线中点O为圆心作一圆形路径acbd,如图所示,则下列说法正确的是()A. 场强大小关系有E a=E b、E c=E dB. 电势高低关系有φa>φb、φc>φdC. 将一负点电荷沿圆弧由a运动到b的过程中电场力做正功D. 将一正点电荷沿直线由c运动到d的过程中电势能始终不变8.如图是某一点电荷形成的电场中的一条电场线,A,B是电场线上的两点,一负电荷q仅在电场力作用下以初速度v0从A向B运动并经过B点,一段时间后q以速度v又一次经过A点,且v 与v0的方向相反,则以下说法中正确的是()A. A,B两点的电场强度是E A<E BB. 负电荷q先后经过A点的速度大小v0=vC. 负电荷q在A,B两点的电势能E pA>E pBD. A,B两点的电势是φA<φB9.某区域电场线如图所示,A、B为区域上两点,下列说法正确的是()A. 正电荷在A点所受电场力比在B点所受电场力小B. A点电势低于B点电势C. 正电荷在A点的电势能大于在B点的电势能D. 将电子从A点移动到B点,电场力做正功10.如图所示,A、B两点各放有电量为+Q和+3Q的点电荷,A、B、C、D四点在同一直线上,且AC=CD=DB,将一正电荷从C点沿直线移到D点,则说法正确的是()A. 电场力一直做正功B. 电场力一直做负功C. 电场力先做正功再做负功D. 正电荷在C点的电势能E C大于在D点的电势能E D二、多选题11.空间存在着平行于x轴方向的静电场,A、M、O、N、B为x轴上的点,OA<OB,OM=ON,一带正电的粒子在AB间的电势能Ep随x的变化规律为如图所示的折线,则下列判断中正确的是()A. AO间的电场强度等于OB间的电场强度B. M点电势比N点电势低C. 若将一带负电的粒子从M点静止释放,它一定能通过N点D. 该粒子从M向O移动过程中,所受电场力做正功12.如图所示,在真空中固定两个等量异号点电荷+Q和−Q,图中O点为两点电荷连线的中点,P点为连线上靠近−Q的一点,MN为过O点的一条线段,M点与N点关于O点对称,NO=PO.下列说法中正确的是A. 同一个试探电荷在M、N两点所受的电场力相同B. N、P两点的电势相同C. 将带正电的试探电荷从M点沿直线移到N点的过程中,电荷的电势能先增大后减小D. 将一电子从N点移到P点,电子的电势能增大13.一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动,其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示,其中0~x2段是关于直线x=x1对称的曲线,x2~x3段是直线,则下列说法正确的是()A. x2~x3段做匀加速直线运动B. x1处电场强度为零C. 粒子经过x1处时动能最大D. 在0、x1、x2、x3处电势的关系为φ1<φ2=φ0<φ3三、计算题14.如图所示,在水平向右的匀强电场中,有一电荷量为q=4×10−7C的负点电荷从A点运动到B点,电场力做功为W AB=3.2×10−6J,AB间距离L=4m,与水平方向夹角为60∘;求:(1)B、A间电势差U BA是多少?(2)电场强度E是多大?(3)如果A点的电势为−4V,求B点的电势为多大?电荷量q′=4×10−6C的正电荷在A点具有的电势能是多少?15.在真空中O点放一个正点电荷Q=+1.0×10−9C,直线MN通过O点,OM的距离r=30cm,如图所示。
高中物理必修三电势能和电势同步练习含答案卷I(选择题)一、选择题(本题共计 10 小题,每题 3 分,共计30分,)1. 如图所示,在某静电场中沿abcda移动一正电荷,电场力对其做功为,则a、b、c、d四个点中电势最高的是()A.aB.bC.cD.d2. 一个负电荷仅受电场力作用,从电场中的a点沿直线运动到b点,动能E k随位移x变化的关系图像如图所示.则能与图线相对应的电场线分布图是()A. B. C. D.3. 下列各量中,与检验电荷无关的量是()A.电势能E PB.电场力FC.电势差UD.电场做的功W4. 在某电荷量为Q的负点电荷形成的电场中有一点A,将一电荷量为q的正试探电荷从无限远处被移到A点,该过程中电场力做的功为W.以无限远处为电势零点,则A点的电势为()A.WQ B.−WQC.WqD.−Wq5. 将一正电荷从无穷远处移向电场中的M点,电场力做功为4.0×10−9J,若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处,电场力做功为6.0×10−9J,则M、N两点的电势φ1、φ2有如下关系(取无穷远电势φ∞=0)()A.φ1<φ2<0B.φ1>φ2>0C.φ2<φ1<0D.φ2>φ1>06.某电场的电场线如图所示,则同一点电荷在A点和B点所受电场力F A和F B的大小关系是()A.F A>F BB.F A<F BC.F A=F BD.电荷正负不明,无法判断7. 能源问题是当今最热门的话题之一,开发与利用新能源是科学家们奋斗的目标,为此,有人将目标瞄向了闪电.现在我们将闪电的模型简化如下:闪电是由云层所累积的电荷引起的,通常是云层底部带正电,顶部带负电,云层下的地面带负电.当电场强度增大到足以击穿空气时,发生短时放电现象,形成闪电.把放电电流看作时间的函数,其i−t图像如图所示.云层底部与地面之间的距离ℎ=8km,击穿空气所需的电场强度E0=400kV/m,假设云层底部与地面间的电场可看作匀强电场,且每次闪电击向地面输送的电荷量相同,则()A.一次闪电释放的总电荷量为50CB.闪电时,云层底部和地面之间的平均电流为50kAC.一次闪电释放的能量为W=7.5×109JD.地球上每年闪电3×107次,全年闪电放出的总能量约为105kW⋅ℎ8. 如图所示,平行线代表电场线,但未指明方向,带电荷量为1.0×10−2C的正电粒子,在电场中只受电场力作用.当由A点运动到B点时,动能减少了0.1J.已知A点电势为−10V,则()A.该粒子由A到B的过程中电势能减小B.B点的电势是−20V,粒子运行的轨迹是1C.B点的电势是0,粒子运行的轨迹是2D.B点的电势是0,粒子运行的轨迹是19. 一个电子仅在电场力的作用下从a点移到b点,电场力做功为+5eV,则()A.电子的动能减少了5eVB.电子的电势能增加了5eVC.a、b两点电势差U ab=5VD.a、b两点电势差U ab=−5V10. 如图所示,真空中A、B、C三点构成一等边三角形,CD为边AB的高。
同步导学第1章静电场第04节电势能和电势[知能准备]1.静电力做功的特点:不论q在电场中由什么路径从A点移动到B点,静电力做的功都是的.静电力做的功与电荷的位置和位置有关,与电荷经过的路径.2.电势能:电荷在中具有的势能叫做电势能,用字母表示,单位. 电势能是相对的与重力势能相似,与参考位置的选取有关.3.静电力做功与电势能的关系(1) 静电力做的功电势能改变量的多少,公式WAB =.(2) 电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到位置时所做的功.4.电势:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的,叫做这一点的电势,用φ表示,定义式:φ=,在国际单位制中,电势的单位是伏特(V),1 V=1 J/C;电势是标量,只有大小,没有方向.5.电场线与电势:电场线指向电势的方向.6.等势面:电场中电势的各点构成的面叫做等势面.电场线跟等势面.[同步导学]1.电势能⑴由电荷在电场中的位置所决定的势能叫电势能.电荷在电场中受到电场力的作用,在电场中某两点间移动电荷时,电场力做功,电荷的电势能就会改变,若电场力做正功,电荷的电势能就减少;若电场力做负功(或电荷克服电场力做功),电荷的电势能就增加.电场力对电荷做功的多少等于电荷电势能的变化量,所以电场力的功是电荷电势能变化的量度.跟重力对物体做功与物体重力势能变化的关系相似.⑵若规定电荷在B点的电势能为零,即EPB =0,则EPA=WAB.即电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功.①上述关系既适用于匀强电场,也适用于非匀强电场.既适用于正电荷,也适用于负电荷.②电荷在电场中某点的电势能的大小与零电势能点的选取有关,但电荷在某两点之间的电势能之差与零电势能点的选取无关.③通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面上的电势能规定为零.④静电力做的功只能决定电势能的变化量,而不能决定电荷的电势能数值.例 1 下列说法中正确的是( )A.无论是正电荷还是负电荷,从电场中某点移到无穷远处时,电场力做的正功越多,电荷在该点的电势能就越大B.无论是正还是负电荷,从电场中某点移到无穷远处时,电场力做的正功越少,电荷在该点的电势能越大C.无论是正还是负电荷,从无穷远处移到电场中某点时,克服电场力做功越多,电荷在该点的电势能越大D.无论是正电荷还是负电荷,从无穷远处移到电场中某点时,电场力做功越多,电荷在该点的电势能越大解析:无穷远处的电势能为零,电荷从电场中某处移到无穷远时,若电场力做正功,电势能减少,到无穷远处时电势能减为零,电荷在该点的电势能为正值,且等于移动过程中电荷电势能的变化,也就等于电场力做的功,因此电场力做的正功越多,电荷在该点电势能越大,A正确,B错误.电荷从无穷远处移到电场中某点时,若克服电场力做功,电势能由零增大到某值,此值就是电荷在该点的电势能值,因此,电荷在该点的电势能等于电荷从无穷远处移到该点时,克服电场力所做的功,所以C正确,D错误.故答案为AC.2.电势(1)电势的相对性.电势是相对的,根据公式,只有先确定了某点的电势为零以后,才能确定电场中其他点的电势.电场中某点的电势跟零电势位置的选择有关.在理论研究中,对不是无限大的带电体产生的电场,选择无限远处为零电势;在处理实际问题中,又常取大地为零电势.(2)电势的固有性.电势φ是表示电场能量属性的一个物理量,电场中某点处φ的大小是由电场本身的条件决定的,与在该点处是否放着试探电荷、电荷的电性、电荷量均无关,这和许多用比值定义的物理量相同,如前面学过的电场强E=F/q.(3) 电势是标量.电势是只有大小、没有方向的物理量,在规定了零电势后,电场中各点的电势可以是正值,也可以是负值.正值表示该点电势高于零电势;负值表示该点电势低于零电势.显然,电势的正、负符号只表示大小,不表示方向.当规定无限远处为零电势后,正电荷产生的电场中各点的电势为正值,负电荷产生的电场中各点的电势为负值.且越靠近正电荷的地方电势越高,越靠近负电荷的地方电势越低.例2 如果把q =1.0×108-C 的电荷从无穷远移到电场中的A 点,需要克服电场力做功W=1.2×104-J ,那么 (1) q 在A 点的电势能和A 点的电势各是多少? (2) q 未移入电场前A点的电势是多少?解析:(1) 电场力做负功,电势能增加,无穷远处的电势为零,电荷在无穷远处的电势能也为零,电势能的变化量等于电场力做的功,W =E PA —E ∞P∴ E PA =W =1.2×104-J , φA =84100.1102.1--⨯⨯=q E PA V =1.2×104V. (2) A 点的电势是由电场本身决定的,跟A 点是否有电荷存在无关,所以q 移入电场前,A 点的电势仍然为1.2×104V.点评:电势和电势能与零势面的选择有关.由ϕ=E P /q 求电势时将“+”“—”直接代入计算.例3在静电场中,下列说法正确的是 ( )A .电场强度处处为零的区域内,电势也一定处处为零B .电场强度处处相同的区域内,电势也一定处处相同C .电场强度的方向总是跟等势面垂直的D .沿着电场强度的方向,电势总是不断降低的解析:电势具有相对性.零电势的选择是任意的,可以选择电场强度为零的区域的电势为零,也可以选择电场强度为零的区域的电势不为零;在匀强电场中沿电场线方向取a 、b两点,b a E E =,但b a ϕϕ>;电场线一定跟等势面相垂直,而电场线的切线方向就是电场强度的方向;沿电场线的方向,电势越来越低.综上分析,选项C 、D 正确.点评:解答此题的关键是明确电场强度的绝对性与电势的相对性.3.等势面(1) 等势面:电场中电势相等的点构成的面叫等势面.(2) 几种典型电场的等势面如图1—4—1所示.①点电荷电场中的等势面:以点电荷为球心的一簇球面.②等量异种点电荷电场中的等势面:是两簇对称曲面.③等量同种点电荷电场中的等势面:是两簇对称曲面.+图1—4—1④匀强电场中的等势面是垂直于电场线的一簇平面(图略).⑤形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面.提示:①带方向的线段表示电场线,无方向的线表示等势面.②图中的等势“面”画成了线,即以“线”代“面”.4.等势面的特点(1) 等势面一定与电场线垂直,即跟场强的方向垂直.假设电场线与等势面不垂直,则场强E在等势面上就有一个分量存在,在同一等势面上的两点就会产生电势差,出现了一个矛盾的结论,故等势面一定与电场线垂直.(2) 电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面,两个不同的等势面永远不会相交.(3) 两个等势面间的电势差是相等的,但在非匀强电场中.两个等势面间的距离并不恒定,场强大的地方.两等势面间的距离小,场强小的地方,两个等势面间的距离大,如图1—4—1所示.(4) 在同一等势面上移动电荷时,电场力不做功.因为电场强度E与等势面垂直,即电场力总与运动方向垂直,故在同一等势面上移动电荷时,电场力不做功.若某一电荷q 由等势面A点经过任意路径移动到同一等势面上B点,整个过程电场力做功为零,但分段来看,电场力可能先做正功,后做负功,也可能先做负功,后做正功.5.电势高低的判断方法:电场线指向电势降低的方向(1) 电场线法:顺着电场线的方向电势越来越低.(2) 由电势和电势能的关系来判断:先由电场力做功情况判断电势能的变化,再由电势和电势能之间的关系判断电势的升降情况.需记住的是:对正电荷,电势越高电势能越大,电势越低电势能越小;对负电荷,电势越高电势能越小,电势越低电势能越大.(3) 根据电场的场源电荷来判断.在正电荷产生的电场中,离它越近电势越高;在负电荷产生的电场中,情况恰好相反.例4 (1999年上海市高考试题) 图1—4—2中a、b为竖直向上的电场线上的两点,一带电质点在a点由静止释放,沿电场线向上运动,到b点恰好速度为零,下列说法中正确的是()A.带电质点在a、b两点所受的电场力都是竖直向上的B.a点的电势比b点的电势高C.带电质点在a点的电势能比在b点的电势能小D.a点的电场强度比b点的电场强度大解析:带电质点从a由静止释放,能沿电场线竖直向上运动,电荷所受的电场力也一定竖直向上的;电势沿电场线方向降低,a点的电势一定比b点的电势高;如果带电质点的重力可以忽略,质点由静止开始运动,就会一直运动下去,所以本题中的质点受到的重力不能忽略,且质点一开始所受电场力一定大于重力,如果电场是匀强电场,质点也应该永远加速运动下去,但质点到达b点速度为零,说明质点已经进行了一段减速运动,受到的电场力比重力要小,可见电场力是逐渐变小的,这是一个非匀强电场的电场线,且场强越来越小.综上所述,选顶A、B、D正确.点评:本题是一道较难的复合场问题,分析的难点是:带电质点先从a点由静止向上运动,显然电场力大于重力,到b点静止,说明电场力又减小,由此推知带电质点受到的电场力是越来越小的,即场强越来越小.6.电场强度、电势是对电场而言的,说到电场强度、电势就是指电场的;电场力、电势能是对在电场中的电荷而言的,一般说到电场力就是指电荷在电场中受到的,电荷的电势能是指电荷在电场中所具有的能.7.等量同种点电荷和等量异种点电荷连线上和中垂线上电势的变化规律等量正点电荷连线上中点的电势最低,中垂线上中点的电势却为最高,从中点沿中垂线向两侧,电势越来越低.连线上和中垂线上关于中点的对称点等势.等量负点电荷的电势分布是:连线上是中点电势最高.中垂线上该点的电势最低.从中点沿中垂线向两侧电势越来越高.连线上和中垂线上关于中点的对称点等势.等量异种点电荷的连线上,从正电荷到负电荷电势越来越低,中垂线是一等势线,若沿中垂线移动电荷至无穷远,电场力不做功,因此若取无穷远处电势为零,则中垂线上各点ba图1-4-2的电势也为零.因此从中垂线上某点不沿中垂线移动电荷到无穷远,电场力做功仍为零.例5 图1—4—4中a 、b 和c 表示点电荷的电场中的三个等势面.它们的电势分别为U 、U 32和U 41.一带电粒子从等势面a 上某处由静止释放后,仅受电场力作用而运动,已知它经过等势面b 时的速率为v ,则它经过等势面c 时的速率为__________.解析: 根据动能定理,粒子由a 运动到b221)(b b a mv q =-ϕϕ ,即 221)32(mv U U q =-粒子由b 运动到c 222121)4132(mv mv U U q c -=-由上两式解得 v v c 5.1=.点评:电场中的电荷在等势面之间运动的问题,可应用动能定理来处理,电场力做的功等于电荷动能的变化.例6 (2001年全国高考试题) 如图1-4-7所示,虚线a 、b 和c 是某电场中的三个等势面,它们的电势为U a 、U b 、U c ,其中U a >U b >U c .一带正电的粒子射入电场中,其运动轨迹如实线KLMN 所示,由图可知A .粒子从K 到L 的过程中,电场力做负功B .粒子从L 到M 的过程中,电场力做负功C .粒子从K 到L 的过程中,电势能增加D .粒子从L 到M 的过程中,动能减少解析:这是一道考查点电荷电场中各等势面的分布及带电粒子做曲线运动的条件.从K到L ,正带电粒子向高电势移动,电场力做负功,动能减小,电势能要增加,从L 到M ,是由高电势向低电势移动,电场力做正功,动能增加,电势能要减小.所以选项A 、C 正确.点评:其实该电场是点电荷形成的电场,当带电粒子向点电荷运动时,根据其运动轨迹可判断出是被排斥的,就是说形成该电场的点电荷也是正电荷,由此可知U a >U b >U c .如果题目不给出U a >U b >U c 这一条件,结论也能得出.[同步检测]1.电场中有A 、B 两点,把电荷从A 点移到B 点的过程中,电场力对电荷做正功,则( )A .电荷的电势能减少B .电荷的电势能增加C .A 点的场强比B 点的场强大D .A 点的场强比B点的场c 图1-4-4图1-4-7强小2.如图1—4—8所示,A 、B 是同一条电场线上的两点,下列说法正确的是( )A .正电荷在A 点具有的电势能大于在B 点具有的电势能B .正电荷在B 点具有的电势能大于在A 点具有的电势能C .负电荷在A 点具有的电势能大于在B 点具有的电势能D .负电荷在B 点具有的电势能大于在A 点具有的电势能 3.外力克服电场力对电荷做功时 ( )A .电荷的运动动能一定增大B .电荷的运动动能一定减小C .电荷一定从电势能大处移到电势能小处D .电荷可能从电势能小处移到电势能大处4.关于电势的高低,下列说法正确的是 ( )A .沿电场线方向电势逐渐降低B .电势降低的方向一定是电场线的方向C .正电荷在只受电场力作用下,一定向电势低的地方运动D .负电荷在只受电场力的作用下,由静止释放,一定向电势高的地方运动5.如图1—4—9所示,在场强为E 的匀强电场中有相距为L 的A 、B 两点,连线AB 与电场线的夹角为θ,将一电荷量为q 的正电荷从A 点移到B 点,若沿直线AB 移动该电荷,电场力做的功W 1=__________;若沿路径ACB 移动该电荷,电场力做的功W 2=__________;若沿曲线ADB 移动该电荷,电场力做功W 3=__________.由此可知电荷在电场中移动时,电场力做功的特点是_________________________________.6.下列关于电场性质的说法,正确的是 ( )A .电场强度大的地方,电场线一定密,电势也一定高B .电场强度大的地方,电场线一定密,但电势不一定高C .电场强度为零的地方,电势一定为零D .电势为零的地方,电场强度一定为零7.关于电势与电势能的说法,正确的是( )A .电荷在电势越高的地方,电势能也越大B .电荷在电势越高的地方,它的电荷量越大,所具有的电势能也越大C .在正点电荷的电场中任一点,正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能D .在负点电荷的电场中任一点,正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能8.某电场的电场线如图1—4—10所示,电场中有A 、B 、C 三点,已知一个负电荷从A 点移到B 点时,电场力做正功.(1) 在图中用箭头标出电场线的方向;并大致画出过A 、B 、C 三点的等势线.(2) 在A 、B 、C 三点中,场强最大的点是_________,电势最高的点是_________.图1—4—8图1—4—9 图1—4—10 图1—4—11图1—4—129.如图1—4—11所示,在场强E =104N /C 的水平匀强电场中,有一根长l =15 cm的细线,一端固定在O 点,另一端系一个质量m =3 g ,带电荷量q =2×10-6C 的小球,当细线处于水平位置时,小球从静止开始释放,则小球到达最低达最低点B 时的速度是多大?10.如图1—4—12所示,长木板AB 放在水平面上,其上表面粗糙下表面光滑,今有一质量为m ,带电荷量为-q 的小物块C 从A 端以某一初速度起向右滑动,当电场强度方向向下时,C 恰好到达B 端,当电场强度方向向上时,C 恰好到达AB 中点,求电场强度E的大小.[综合评价]1.在电场中,已知A 点的电势高于B 点的电势,那么 ( )A .把负电荷从A 点移到B 点,电场力做负功 B .把负电荷从A 点移到B 点,电场力做正功C .把正电荷从B 点移到A 点,电场力做负功D .把正电荷从B 点移到A 点,电场力做正功2.如图1—4—13所示,Q 是带正电的点电荷,P 和P 为其电场中的两点.若E 1、E 2为P 1、P 2两点的电场强度的大小,φ1、φ2为P 1、P 2两点的电势,则( )A .E 1 > E 2,φ1>φ2B .E 1 > E 2,φ1<φ2C .E 1< E 2,φ1>φ2D .E 1< E 2,φ1<φ23.如图1—4—14所示的电场线,可判定 ( )A .该电场一定是匀强电场B .A 点的电势一定低于B 点电势C .负电荷放在B 点的电势能比放在A 点的电势能大D .负电荷放在B 点所受电场力方向向右 B图1—4—13图1—4—144.图1—4—15为某个电场中的部分电场线,如A 、B 两点的场强分别记为E A E B ,电势分别记为ϕA 、ϕB ,则 ( )A .E A > EB 、ϕA > ϕB B .E A < E B 、ϕA > ϕBC .E A <E B 、ϕA <ϕBD .E A > E B 、ϕA <ϕB5.有两个完全相同的金属球A 、B ,如图1—4—16,B 球固定在绝缘地板上,A 球在离B 球为H 的正上方由静止释放下落,与B 球发生对心碰后回跳的高为h .设碰撞中无动能损失,空气阻力不计 ( )A .若A 、B 球带等量同种电荷,则h>HB .若A 、B 球带等量同种电荷,则h=HC .若A 、B 球带等量异种电荷,则h>HD .若A 、B 球带等量异种电荷,则h=H6.下列说法中,正确的是 ( )A .沿着电场线的方向场强一定越来越弱B .沿着电场线的方向电势—定越来越低C .匀强电场中,各点的场强一定大小相等,方向相同D .匀强电场中各点的电势一定相等7.关于电场中电荷的电势能的大小,下列说法正确的是 ( )A .在电场强度越大的地方,电荷的电势能也越大B .正电荷沿电场线移动,电势能总增大C .负电荷沿电场线移动,电势能一定增大D .电荷沿电场线移动,电势能一定减小8.如图3—4—17所示,P 、Q 是两个电荷量相等的正点电荷,它们连线的中点是O ,A 、B 是中垂线上的两点,OA<OB ,用A E 、B E 、A ϕ、B ϕ分别表示A 、B 两点的场强和电势,则 ( )A .A E 一定大于B E ,A ϕ一定大于B ϕB .A E 不一定大于B E ,A ϕ一定大于B ϕC .A E 一定大于B E ,A ϕ不一定大于B ϕ 图1—4—16图1—4—17D .AE 不一定大于B E ,A ϕ不一定大于B ϕ9.电场中某点A 的电势为10V ,另一点B 的电势为-5V ,将一电荷量为Q = -2⨯10-9C的电荷从A 点移到B 点时,电场力做的功为多少?这个功是正功还是负功?10.将带电荷量为1×108-C 的电荷,从无限远处移到电场中的A 点,要克服电场力做功1×106-J .问:(1) 电荷的电势能是增加还是减小? 电荷在A 点具有多少电势能?(2) A 点的电势是多少?(3) 若电场力可以把带电荷量为2×108-C 的电荷从无限远处移到电场中的A 点,说明电荷带正电还是带负电? 电场力做了多少功? (取无限远处为电势零点)11.如图1—4—18所示,一个质量为m 、带有电荷-q 的小物体,可以在水平轨道ox 上运动,o 端有一与轨道垂直的固定墙.轨道处于匀强电场中,场强大小为E ,方向沿ox 轴正方向,小物体以速度0v 从0x 点沿ox 轨道运动,运动时受到大小不变的摩擦力f 作用,且qE f <.设小物体与墙碰撞时不损失机械能,且电荷量保持不变,求它在停止运动前所通过的总路程.第四节 电势能和电势知能准备答案:1.相等 始 末 无关 2.电场 E P 焦耳 3.(1)等于 E PA -E PB(2)无穷远4.比值 φ=E P /q5.降低6.相等 垂直同步检测答案:1.A 2.AD 3.D 4.AD 5.qELcosθ qELcosθ qELcosθ 电场力做功的大小与路径无关 只与始末位置有关 6.B 7.CD 8.(1)略 (2)AC 9.1m/s图1—4—1811 / 11 10.E=mg/3q综合评价答案:1.AC 2.A 3.C 4.B 5.BC 6.BC 7.C 8.B 9.3⨯10-8J ,负功 10.(1)增加1.0×106-J (2)100V (3)负电 2.0×106-J 11.(2qE 0x +m 20v )/2F。