【高中物理】2019年高考物理一轮复习专题7.18电势和电势能千题精练.doc
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电场力做功与电势能、电势、电势差【模拟试题】(答题时间:30分钟) 1. 关于公式ϕ=qE P可知:() A. 电场中某点的电势,与放在该点电荷具有的电势能成正比 B. 电场中某点的电势,与放在该点电荷的电荷量成反比C. 电场中某点的电势,与该点是否有电荷,电荷的正负及电荷量的大小无关D. 放入电场中某点的点电荷不同,电势能也不同,但电势能与电荷量的比值保持不变2. 如图所示,在O 点置一点电荷Q ,以O 为圆心作一圆。
现将一电荷从A 分别移到圆上的B 、C 、D 三点,则电场力做功最多的过程是:( )A. 移到B 的过程B. 移到C 的过程C. 移到D 的过程D. 三个过程一样多 3. 如图所示,a 、b 两点电势相同,电场强度也相同的是()4. 如图所示,电场中有A 、B 两点,则下列说法中正确的是:( )A. 电势A ϕ>B ϕ,场强E A >E BB. 电势A ϕ>B ϕ,场强E A <E BC. 将+q 电荷从A 点移动到B 点电场力做正功D. 将-q 电荷分别放在A 、B 两点时具有的电势能E PA >E PB5. 将一正电荷从无穷远处移向电场中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 、ϕN 有如下关系()A. ϕM <ϕN <0B. ϕN >ϕM >0C. ϕN <ϕM <0D. ϕM >ϕN >0 6. 两带电小球的电荷量分别为+q 和-q ,固定在一长度为L 的绝缘细杆的两端,置于电场强度为E 的匀强电场中,杆与场强方向平行,其位置如图所示,若此杆绕过O 点垂直于杆的轴线转过180°,则在转动过程中电场力做的功为()A. 0B. qELC. 2 qELD. πqEL7. 如图所示,虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面,它们的电势分别为ϕa、ϕb和ϕc,ϕa>ϕb>ϕc,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,静电力做负功B. 粒子从L到M的过程中,静电力做负功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,动能减小30的直角三角形底边长为2L,底边处在水平位置,斜边为光滑绝缘导轨,现在底边中8. 如图所示,倾角为︒点处固定一正电荷Q,让一个质量为m的带正电的点电荷q从斜面顶端滑下(不脱离斜面),已测得它滑到仍在斜面上的垂足D处速度为v,加速度为a,方向沿斜面向下,问该质点滑到斜面底端C点时的速度和加速度各为多少。
专题7.3 电势能与电势差1.知道静电力做功的特点,掌握静电力做功与电势能变化的关系.2.理解电势的定义、定义式、单位,能根据电场线判断电势高低.3.知道等势面,理解等势面的特点.4.知道典型电场的等势面特点.5.理解电势差的概念,知道电势差与电势零点的选取无关.6.掌握电势差的表达式U AB =φA -φB 及U AB =W AB q .3.知道电势差的正、负号与电势高低之间的对应关系.知识点一 电势能和电势一、静电力做功的特点1.静电力做功:在匀强电场中,静电力做功W =qEl cos θ.其中θ为静电力与位移方向之间的夹角.2.特点:在静电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关,与电荷经过的路径无关.二、电势能1.电势能:电荷在电场中具有的势能,用E p 表示.2.静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的减少量.表达式:W AB =E p A -E p B .⎩⎪⎨⎪⎧ 静电力做正功,电势能减少;静电力做负功,电势能增加.3.电势能的大小:电荷在某点的电势能,等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功E p A =W A 0.4.电势能具有相对性电势能零点的规定:通常把电荷在离场源电荷无限远处或把电荷在大地表面上的电势能规定为零.三、电势1.定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值.2.公式:φ=E p q .3.单位:国际单位制中,电势的单位是伏特,符号是V,1 V =1 J/C.4.电势高低的判断:沿着电场线的方向电势逐渐降低.5.电势是标量,只有大小,没有方向,但有正、负之分,同一电场中电势为正表示比零电势高,电势为负表示比零电势低.6.电势的相对性:只有规定了电势零点才能确定某点的电势大小,一般选大地或离场源电荷无限远处的电势为0.【方法技巧】1.对公式φ=E p q 的理解:(1)φ取决于电场本身;(2)公式中的E p 、q 均需代入正负号.2.电场中某点的电势是相对的,它的大小和零电势点的选取有关.在物理学中,常取离场源电荷无限远处的电势为零,在实际应用中常取大地的电势为零.3.电势虽然有正负,但电势是标量.电势为正值表示该点电势高于零电势,电势为负值表示该点电势低于零电势,正负号不表示方向.4.电势高低的判断方法(1)电场线法:沿电场线方向,电势越来越低.(2)电势能判断法:由φ=E p q知,对于正电荷,电势能越大,所在位置的电势越高;对于负电荷,电势能越小,所在位置的电势越高.知识点二 等势面及其应用1.定义:电场中电势相同的各点构成的面.2.等势面的特点(1)在同一等势面上移动电荷时静电力不做功(选填“做功”或“不做功”).(2)等势面一定跟电场线垂直,即跟电场强度的方向垂直.(3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面.知识点三 电势差一、电势差1.定义:电场中两点间电势的差值,也叫电压.2.公式:电场中A 点的电势为φA ,B 点的电势为φB ,则U AB =φA -φB ,U BA =φB -φA ,U AB =-U BA .3.电势差是标量,有正负,电势差的正负表示电势的高低.U AB >0,表示A 点电势比B 点电势高.4.单位:在国际单位制中,电势差与电势的单位相同,均为伏特,符号是V.二、静电力做功与电势差的关系1.公式:W AB =qU AB 或U AB =W AB q. 2.U AB 在数值上等于单位正电荷由A 点移到B 点时静电力所做的功.知识点四 电势差与电场强度的关系一、匀强电场中电势差与电场强度的关系1.在匀强电场中,两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积.2.公式:U AB =Ed .3.适用条件(1)匀强电场.(2)d 为两点沿电场方向的距离.二、公式E =U AB d的意义 1.意义:在匀强电场中,电场强度的大小等于两点间的电势差与这两点沿电场强度方向距离的比值.2.电场强度的另一种表述:电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势.3.电场强度的另一个单位:由E =U AB d可导出电场强度的另一个单位,即伏[特]每米,符号为V/m.1 V/m =1 N/C.考点一 静电力做功和电势能的变化【典例1】(2019·江苏卷)如图所示,ABC 为等边三角形,电荷量为+q 的点电荷固定在A 点.先将一电荷量也为+q 的点电荷Q 1从无穷远处(电势为0)移到C 点,此过程中,电场力做功为-W .再将Q 1从C 点沿CB 移到B 点并固定.最后将一电荷量为-2q 的点电荷Q 2从无穷远处移到C 点.下列说法正确的有( )A .Q 1移入之前,C 点的电势为W qB .Q 1从C 点移到B 点的过程中,所受电场力做的功为0C .Q 2从无穷远处移到C 点的过程中,所受电场力做的功为2WD .Q 2在移到C 点后的电势能为-4W【答案】ABD【解析】由题意可知,C 点的电势为pC E W q qϕ==,故A 正确;由于B 、C 两点到A 点(q +)的距离相等,所以B 、C 两点的电势相等,所以1Q 从C 点移到B 点的过程中,电场力做功为0,故B 正确;由于B 、C 两点的电势相等,所以当在B 点固定1Q 后,C 点的电势为2W q,所以2Q 从无穷远移到C 点过程中,电场力做功为:2204W W qU q W q ⎛⎫==-⨯-= ⎪⎝⎭故C 错误;由于C 点的电势为2W q,所以电势能为p 4E W =-,故D 正确。
专题8.3 电势与电势能【考纲解读与考频分析】电势是描述电场的重要物理量,电势和电势能是高考考查重点O【高频考点定位】:电势和电势能考点一:电势和电势能13年真题链接】1.(2019全国理综II卷14)静电场中,一带电粒子仅在电场力的作用下自M点由静止开始运动,N为粒子运动轨迹上的另外一点,则()A.运动过程中,粒子的速度大小可能先增大后减小B.在M、N两点间,粒子的轨迹一定与某条电场线重合C.粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能D.粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行【参考答案】.AC【命题意图】本题考查带电粒子在静电场中的运动,考查的核心素养是思维的周密性,对各种可能情景的分析,都何能"、二定”选项的甄别和分析。
【解题思路】【正确项分析】由于题述没有给出静电场是匀强电场还是非匀强电场,需要考虑选项中的可能性。
若是同种点电荷的电场,一带同种电荷的粒子沿两电荷的连线自M点由静止开始运动,粒子的速度先增大后减小,选项A正确;带电粒子仅在电场力作用下运动,若运动到N点的动能为零,则N、M两点的电势能相等;根据仅在电场力作用下运动,带电粒子动能和电势能保持不变,可知若运动到N点的动能不为零,则N点的电势能小于M点的电势能,即粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能,选项C 正确;【错误项分析】若静电场的电场线不是直线,带电粒子仅在电场力作用下,其运动轨迹不会与电场线重合,选项B错误;若粒子运动轨迹为曲线,根据粒子做曲线运动的条件,则粒子在N点所受电场力的方向一定不与粒子轨迹在该点的切线平行,选项D错误。
【易错剖析】此题选项中何能“、〜定”,需要考虑各种可能情况认真分析。
只要是题述情景的可能情况中可能发生的,则何能”选项即为正确;只要是题述情景的可能情况中有可能不发生的,则二定”选项即为错误。
2.(2019全国理综III卷21)如图,电荷量分别为q和p (q>0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上,a、b 是正方体的另外两个顶点。
第2讲电势能电势和电势差基础巩固1.(2018北京西城期末)某区域的电场线分布如图所示,M、N是电场中的两个点。
下列判断正确的是( )A.M点的场强大于N点的场强B.M点的电势低于N点的电势C.一个正点电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D.一个正点电荷在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力2.如图所示,q1、q2为两个固定的点电荷,q1带正电、q2带负电。
在它们连线上有a、b、c三点,其中b点合场强为0。
将一负电荷由a点经b点移到c点的过程中,该负电荷电势能变化的情况是( )A.一直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大3.(2017北京朝阳期末,6)在某静电场中把一个+q的检验电荷从电场中的A点移到无限远处时,电场力做功为W,则检验电荷在A点的电势能E pA以及电场中A点的电势φA分别为( )A.E pA=W,φA=Wq B.E pA=W,φA=-WqC.E pA=-W,φA=Wq D.E pA=-W,φA=-Wq4.(2017北京朝阳期末,8)如图所示,竖直实线表示匀强电场中的一簇等势面,一带电微粒在电场中从A到B做直线运动(如图中虚线所示)。
则该微粒( )A.一定带正电B.从A到B的过程中做匀速直线运动C.从A到B的过程中电势能增加D.从A到B的过程中机械能守恒5.(2018北京丰台期末)如图所示,将带正电的甲球放在不带电的乙球左侧,在空间形成了稳定的静电场,实线为电场线,虚线为等势线。
A、B两点与两球球心连线位于同一直线上,C、D两点关于直线AB对称,则( )A.A点和B点的电势相等B.C点和D点的电场强度相同C.负电荷从C点移至D点,电势能增大D.正电荷从A点移至B点,电场力做正功6. (2017北京海淀期末,9)(多选)如图所示,等间距的平行实线表示电场线,虚线表示一个带负电的粒子在该电场中运动的轨迹,a、b为运动轨迹上的两点。
若不计粒子所受重力和空气阻力的影响,下列说法中正确的是( )A.场强方向一定是沿图中实线向右B.该粒子运动过程中速度一定不断增大C.该粒子一定是由a向b运动D.该粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能7.(2017北京西城二模,15)某静电场的电场线分布如图所示,P、Q为该电场中的两点。
2024年高考考点精析:电势、电势能知识要点零、静电力做功的特点1、在电场中移动电荷时静电力做功与路径无关,只与有关.2、在匀强电场中,静电力做的功 W= ,其中d为沿电场线方向的位移.一、电势能1、定义:电荷在电场中某点的电势能,等于静电力把它从该点移到位置时所做的功.2、电场力做功与电势能变化的关系:定性关系;电场力做正功,电荷的电势能 ; 反之,电荷克服电场力做功,电荷的电势能.定量关系;静电力做的功等于电势能的,W AB=Ep A Ep B3、电势能的相对性:电势能是相对的,通常把电荷在离场源电荷的电势能规定为零,或把电荷在地球表面的电势能规定为零.二、电势1、定义:电荷在电场中某点的与它的的比值.2、定义式:φ=3、矢标性:电势是标量,其大小有正负之分,其正(负)表示该点电势比电势零点.4、相对性:电势具有相对性,同一点的电势因的选取的不同而不同.5、电场线指向电势的方向.三、电势差1、定义:电场中两点间电势的2、移动电荷做功与电势差的关系:电荷在电场中由一点A移到另一点B时,与的比值等于电势差,公式 Ua= 。
单位:伏特3、影响因素:电势差U AB由决定,与移动的电荷q及静电力做的功W AB无关,与电势零点的选取无关.【例1】(电势能与电势的理解)下面关于电势和电势能的说法正确的是( )A.电荷在电场中电势越高的地方,具有的电势能也一定越大;B.在负的点电荷的电场中的任一点,正电荷的电势能大于负电荷的电势能;C.电势降低的方向,一定就是场强方向;【例2】(电势能与电势的理解)下列说法中正确的是( )。
(A)电荷移动时电场力做正功,电势一定降低(B)电荷移动时电场力做正功,电势能一定减少(C)靠近正电荷处场强较大,靠近负电荷处场强较小(D)靠近正电荷处电势较高,靠近负电荷处电势较低【例3】(特殊电场)如图所示,Q1、Q2,为两个被固定的正负点电荷,在它们的连线的延长线上的a点,电场强度恰好为零,现把另一正电荷q从b点移到c点,该电荷的电势能将( )A.不断增大B.不断减小【电势能与电势概念】【例4】一个带正电的点电荷由电场中的a点运动到b点,电势能增大,则( ) 点的场强一定小于b点的场强点的场强一定大于b点的场强【例5】如图,a、b是正点电荷电场中的一条电场线上的二点,二点的电势和电场强度分别为φa、φb和E a、E b, 则他们的大小关系是( )A.φa>φb,Ea>EbB.φa>φb,Ea<EbC .φa=φb,Ea=E bD.φa<φb,Ea>Eb【例6】假设沿x轴方向电场为正,则正电荷从x₁运动到x₂, 电势能的变化是( )C.电势能先减小再增大D.电势能先减小再增大再减小【例7】空间分布有一方向平行于x 轴的静电场,其电势φ随x 的分布如图所示。
电势能和电势--高一物理专题练习(内容+练习)一、静电力做功的特点在匀强电场中移动电荷时,静电力所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关,与电荷经过的路径无关.二、电势能1.定义:电荷在电场中具有的势能,用E p表示.2.静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的变化量.表达式:W AB=E p A-E p B.(1)静电力做正功,电势能减少;(2)静电力做负功,电势能增加.3.电势能的大小:电荷在某点的电势能,等于把它从这点移动到零势能位置时静电力所做的功.4.电势能具有相对性电势能零点的规定:通常把电荷在离场源电荷无限远处或把电荷在大地表面的电势能规定为0.三、电势1.定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比.2.公式:φ=E p.q3.单位:在国际单位制中,电势的单位是伏特,符号是V,1V=1J/C.4.电势高低的判断:沿着电场线方向电势逐渐降低.5.电势的相对性:只有在规定了零电势点之后,才能确定电场中某点的电势,一般选大地或离场源电荷无限远处的电势为0.6.电势是标(填“矢”或“标”)量,只有大小,没有方向.一、单选题1.下列关于做功与能量变化的说法,不正确的是()A.重力做功改变重力势能B.电场力做功改变电势能C.弹力做功改变弹性势能D.合力做功改变机械能【答案】D【解析】A.重力做功改变重力势能,故A正确,不满足题意要求;B.电场力做功改变电势能,故B正确,不满足题意要求;C.弹力做功改变弹性势能,故C正确,不满足题意要求;D.合力做功改变动能,不是改变机械能,故D错误,满足题意要求。
故选D 。
2.静电透镜被广泛应用于电子器件中,如图所示,阴极射线示波管的聚焦电场由四个电极构成,其中实线为电场线,虚线为等势线,任意两条相邻等势线间电势差相等,z 轴为该电场的中心轴线,一电子从其左侧进入聚焦电场,P Q R 、、为其轨迹上的三点。
已知P 点所在等势线的电势为零,电子仅在电场力作用下从P 点运动到R 点的过程中,电场力做功为30eV 。
电势电势差电势能【知识扫描】一. 电场力做功和电势能1.电场力做功的特点及求法2.电势能3.电场力做功与电势能变化的关系4.比较电荷在电场中电势能大小的方法二 .电势和等势面1.电势2.等势面及其特点3.常见电场的等势面的分布三.电势差四.电场强度 .电势 .电势差及电视能的比较【好题精析】例 1. 如图所示, AB、CD 为一圆的两条直径,且互相垂直, O 点为圆心.空间存在一未知静电场,方向与圆周所在平面平行.现有一电子,在电场力作用下 (重力不计),先从 A 点运动至 C点,动能减少了 W;又从C点运动至B 点,动能增加了W,那么关于此空间存在的静电场可能是()A.方向垂直于AB 并由 O 指向 C 的匀强电场B.方向垂直于AB 并由 C 指向 O 的匀强电场C .位于 O 点的正点电荷形成的电场D .位于 D 点的正点电荷形成的电场变式练习 1.如图所示,虚线 a 、b 和 c 是某静电场中的三个等势面,它们的电势分别为φa、φb和φc,φ a>φ b>φ 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,静电势能增加D. 粒子从 L 到 M 的过程中,动能减小例 2.将一正电荷从无穷远处移向电场中 M 点,电场力做功为 6.0×10 -9 J,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 -9 J,则 M、 N 两点的电势φm、φn有如下关系()A .φm<φn< 0B .φn<φm< 0C .φn<φm< 0D.φm>φn> 0变式练习 2 . 有一带电量 q= -3×10 -6 C 的点电荷,从电场中的A 点移到B 点时,克服电场力做功 6×10 -4 J.从 B 点移到 C 点时电场力做功9×10 -4 J.问:⑴ AB、BC 、CA 间电势差各为多少 ?⑵如以B 点电势为零,则A、C 两点的电势各为多少 ?电荷在 A、C 两点的电势能各为多少 ?1例 3.(2003 全国高考理综 ) 图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4,相邻的等势面之间的电势差相等,其中等势面 3的电势为 0. 一带正电的点电荷在静电力的作用下运动,经过 a 、b 点时的动能分别为 26 eV 和 5eV. 当这一点电荷运动到某一位置,其电势能变为 -8 eV时,它的动能应为()A.8 eVB.13 eVC.20 eVD.34 eV变式练习 3. 一个带电小球在空中从点 a 运动到点 b ,这一过程重力做功 5 J ,电场力做功 2 J ,克服空气阻力做功 l J ,由此可以判断小球从点a运动到点 b 的过程中,有关能量的变化是()A.重力势能减小 5 JB.电势能增大 2 JC.动能增大 6 JD.机械能减小 3 J例 4. 如图所示,实线是一个电场中的电场线,虚线是一个负检验电荷在这个电场中的轨迹,若电荷是从 a 处运动到 b处,以下判断正确的是()A.电荷从 a 到 b 加速度减小B.b 处电势能大C.b 处电势高D.电荷在 b 处速度小变式练习 4. 如图所示,虚线 a. b .c 代表电场中的三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即 U ab =U bc,实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹, P. Q是这条轨迹上的两点,据此可知()A .三个等势面中, a 的电势最高B.带电质点通过 P 点时的电势能较 Q 点大C.带电质点通过 P 点时的动能较 Q 点大D.带电质点通过 P 点时的加速度较 Q 点大2课后作业1 .关于电势差的说法中,正确的是()A .两点间的电势差等于从其中一点移到另一点时,电场力所做的功B . 1C 的电荷从电场中一点移到另一点,如果电场力做了 1J 的功,这两点间的电势差就是1VC .在两点间移动电荷时,电场力做功的多少跟这两点间的电势差无关D .两点间的电势差的大小跟放入这两点间的电荷的电量成反比2.如图所示,直线 MN 为点电荷 Q 的电场中的一条电场线 .带正电的粒子只在电场力的作用下,沿着曲线由 a 向 b 运动,则()A.点电荷 Q 是正电荷B.电势 U a> U bC.场强 E a> E bD.带电粒子的动能 E ka> E kb3.一质量为 m 的带电小球,在竖直方向的匀强电场中以水平速度抛出,小球的加速度大小为23 g,阻力不计,关于小球在下落h 的过程中能量的变化,以下说法中正确的是()1A. 动能增加了 3 mgh1B. 电势能增加了3 mgh2C. 机械能减少了3 mghD.重力势能减少了23mgh4.如图所示,在两等量异种点电荷的电场中, MN为两电荷连线的中垂线, a、 b 、 c 三点所在直线平行于两电荷的连线,且 a 与 c 关于 MN 对称,b 点位于 MN 上,d点位于两电荷的连线上。
第2节 电场能的性质一、电势能和电势1.电势能 (1)电场力做功的特点:电场力做功与路径无关,只与初、末位置有关。
(2)电势能①定义:电荷在电场中具有的势能,数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时电场力所做的功。
②电场力做功与电势能变化的关系:电场力做的功等于电势能的减少量,即W AB =E p A -E p B =-ΔE p 。
2.电势(1)定义:试探电荷在电场中某点具有的电势能与它的电荷量的比值。
(2)定义式:φ=E p q 。
(3)矢标性:电势是标量,有正、负之分,其正(负)表示该点电势比零电势高(低)。
(4)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。
3.等势面(1)定义:电场中电势相等的各点组成的面。
(2)四个特点①等势面一定与电场线垂直。
②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。
③电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。
④等差等势面越密的地方电场强度越大,反之越小。
二、电势差1.定义:电荷在电场中由一点A 移到另一点B 时,电场力做功与移动电荷的电荷量的比值。
2.定义式:U AB =W AB q。
3.电势差与电势的关系:U AB =φA -φB ,U AB =-U BA 。
三、匀强电场中电势差与电场强度的关系1.电势差与电场强度的关系:匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积。
即U =Ed ,也可以写作E =U d。
2.公式U =Ed 的适用X 围:匀强电场。
1.思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)(1)电场中电场强度为零的地方电势一定为零。
(×) (2)沿电场线方向电场强度越来越小,电势逐渐降低。
(×)(3)A 、B 两点间的电势差等于将正电荷从A 点移到B 点时静电力所做的功。
(×)(4)A 、B 两点的电势差是恒定的,所以U AB =U BA 。
(×)(5)等差等势线越密的地方,电场线越密,电场强度越大。
专题7.18 电势和电势能
一.选择题
1.(2017·河南六市一联,17)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4所示,则下列说法正确的是( )
图4
A.场强大小关系有E a=E b、E c=E d
B.电势高低关系有φa>φb、φc>φd
C.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
【参考答案】C
2.(2016·江苏徐州高三月考)一带正电的试探电荷,仅在电场力作用下沿x轴从x=-∞向x=+∞运动,其速度v随位置x变化的图象如图所示。
x=x1和x=-x1处,图线切线的斜率绝对值相等且最大。
则在x轴上( )
A.x=x1和x=-x1两处,电场强度相同
B.x=x1和x=-x1两处,电场强度最大
C.x=0处电势最高
D.从x=x1运动到x=+∞过程中,电荷的电势能逐渐增大
【参考答案】BC
3.(多选)电场中的a、b、c三点在同一直线上,如图5所示,其中c为ab的中点。
已知
a、b两点的电势分别为φ
a
和φb,且φb>φa>0,则下列叙述正确的是( )
图5
A.该电场在c点处的电势一定为φ
a
+φb
2
B.正电荷从b点运动到a点,电势能一定减少
C.正电荷只受电场力作用从a点运动到c点,动能可能增加
D.正电荷从b点运动到c点,电场力一定做正功
【参考答案】BC
【名师解析】因不确定该电场为匀强电场,由题中所述条件无法确定c点电势的高低,故选项A错误;根据电势能的定义可知,正电荷所在位置的电势越高,其电势能也越大,选项B正确;因c点的电势无法判定,故正电荷只受电场力作用从a点运动到c点,动能的增减无法判定,正电荷从b点运动到c点,电场力做功的正负也无法判定,选项C正确,D错误。
4.如图所示,矩形ABCD位于匀强电场中,且与匀强电场方向平行.已知AB=2BC,A、B、D的电势分别为6 V、2 V、4 V.初动能为24 eV、电荷量大小为4e的带电粒子从A沿着AC方向射入电场,恰好经过B,不计粒子的重力,下列说法正确的是( )
A. 该粒子一定带负电
B. 该粒子到达点B时的动能为40 eV
C. 改变初速度方向,该粒子可能经过C
D. 改变初速度方向,该粒子可能经过D
【参考答案】AD
5.(2017·天津理综,7)(多选)如图6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a A、a B,电势能分别为E p A、E p B。
下列说法正确的是( )
图6
A.电子一定从A向B运动
B.若a A>a B,则Q靠近M端且为正电荷
C.无论Q为正电荷还是负电荷一定有E p A<E p B
D.B点电势可能高于A点电势
【参考答案】BC
6.(2016·海南卷)(多选)如图7,一带正电的点电荷固定于O点,两虚线圆均以O为圆心,两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹,a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点。
不计重力。
下列说法正确的是( )
图7
A.M带负电荷,N带正电荷
B.M在b点的动能小于它在a点的动能
C.N在d点的电势能等于它在e点的电势能
D.N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功
【参考答案】ABC
【名师解析】如图所示,M粒子的轨迹向左弯曲,则带电粒子所受的电场力方向向左,可知带电粒子M受到了引力作用,故M带负电荷,而N粒子的轨迹向下弯曲,所受的电场力方向向下,说明N粒子受到斥力作用,故N粒子带正电荷,故选项A正确;由于虚线是等势面,故M粒子从a到b电场力做负功,故动能减小,故选项B正确;对于N粒子,由于d和e在同一等势面上,故从d到e电场力不做功,故电势能不变,故选项C正确;由于N粒子带正电,故从c点运动到d点的过程中,电场力做正功,故选项D错误。
7.(2017·全国卷Ⅲ,21)(多选)一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c三点的位置如图11所示,三点的电势分别为10 V、17 V、26 V。
下列说法正确的是( )
图11
A.电场强度的大小为2.5 V/cm
B.坐标原点处的电势为1 V
C.电子在a点的电势能比在b点的低7 eV
D.电子从b点运动到c点,电场力做功为9 eV 【参考答案】ABD
【名师解析】如图所示,设a、c之间的d点电势与b点电势相同,则ad
dc
=
10-17
17-26
=
7
9
,所
以d点的坐标为(3.5 cm,6 cm),过c点作等势线bd的垂线,电场强度的方向由高电势
指向低电势。
由几何关系可得,cf的长度为3.6 cm,电场强度的大小E=U
d
=
26-17
3.6
V/cm
=2.5 V/cm,故选项A正确;因为Oacb是矩形,所以有U ac=U Ob,可知坐标原点O处的电势为1 V ,故选项B正确;a点电势比b点电势低7 V,电子带负电,所以电子在a点的电势能比在b点的高7 eV,故选项C错误;b点电势比c点电势低9 V,电子从b点运动到c点,电场力做功为9 eV,故选项D正确。
8.(多选)如图12,在正点电荷Q的电场中有M、N、P和F四点,M、N、P为直角三角形的三个顶点,F为MN的中点,∠M=30°。
M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、φP、φ
F
表示。
已知φM=φN,φP=φF,点电荷Q在M、N、P三点所在平面内,则( )
图12
A.点电荷Q一定在MP连线上
B.连接PF的线段一定在同一个等势面上
C.将正试探电荷从P点搬运到N点,电场力做负功
D.φP大于φM
【参考答案】AD
10.(2017·定州模拟)如图2所示,M、N两点分别放置两个等量异种电荷, A是它们连线的中点,B为连线上靠近N的一点,C为连线中垂线上处于A点上方的一点。
在A、B、C 三点中( )
图2
A.场强最小的点是A点,电势最高的点是B点
B.场强最小的点是A点,电势最高的点是C点
C.场强最小的点是C点,电势最高的点是B点
D.场强最小的点是C点,电势最高的点是A点
【参考答案】C
11.(2017·福建厦门模拟)如图3所示,在等边三角形ABC所在平面内有一匀强电场,将一带正电的点电荷从A点移到B点和从B点移到C点,电场力均做负功且数值相同,D是AC的中点。
下列说法正确的是( )
图3
A.B点的电势等于D点的电势
B.A点的电势等于C点的电势
C.电场的方向由A指向C
D.电场的方向由B指向D
【参考答案】A
【名师解析】因为将一带正电的点电荷从A点移到B点和从B点移到C点,电场力均做负功且数值相同,所以B点与D点的电势相等,A点与C点的电势不相等,选项A正确,B 错误;因为φA<φC,所以电场的方向由C指向A,选项C、D错误。
12.(2017·吉林长春模拟)(多选)如图7所示,水平面内有A、B、C、D、E、F六个点,它们均匀分布在圆心为O、半径为R=2 cm的同一圆周上,空间有一方向与圆平面平行的匀强电场。
已知A、C、E三点的电势分别为φA=(2-3) V、φC=
2 V,φE=(2+3) V,下列判断正确的是( )
图7
A.电场强度的方向由A指向D
B.电场强度的大小为100 V/m
C.该圆周上的点电势最高为4 V
D.将电子沿圆弧从D点移到F点,电场力始终做负功
【参考答案】BC
13 (2017·浙江五校联考)如图2甲所示,Q1、Q2为两个被固定的点电荷,a、b、c三点在它们连线的延长线上,其中Q1带负电。
现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a 点开始向远处运动并经过b、c两点(粒子只受电场力作用),粒子经过a、b、c三点时的速度分别为v a、v b、v c,其v-t图象如图乙所示。
以下说法正确的是( )
图2
A.Q2一定带负电
B.Q2的电量一定大于Q1的电量
C.b点的电场强度最大
D.粒子由a点运动到c点过程中,粒子的电势能先增大后减小
【参考答案】D。