(完整版)电势能和电势检测题(含答案)
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电场强度、电势能和电势练习题(附答案)1、根据图中实线所示的等势面,可以确定各等势面的电势值。
当一个负电荷沿A→B→C移动时,其在这三点所受的电场力分别为FAFBFC电场力在AB段和BC段做的功分别为WAB和WBC根据电场力做功的公式,可以得到WABq(φAφB和WBCq(φBφC因此,正确答案为B。
2、根据图中实线所示的运动轨迹,可以确定A、B两点的电势和场强大小关系。
在A、B两点处,电势值分别为φA和φB根据等势面的定义,φAφB因此,A、B两点的电势关系是φAφB另外,粒子在A、B两点处的速度分别为v A和vB根据动能定理,EkAmvA2/2和EkBmvB2/2.因此,正确答案为C。
3、根据电势的定义,可以得到电势AWA→∞q和电势BWB→∞q,其中WA→∞和WB→∞分别表示将单位正电荷从A、B两点移到无穷远处时所做的功。
因此,正确答案为B。
4、根据电场力做功的公式,可以得到WABq(φAφB和WBAq(φBφA由于粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点,因此W ABEkAEkB和WBAEkBEkA因此,粒子在A点的动能小于它在B点的动能。
因此,正确答案为B。
5、根据动能定理,可以得到Ek1Ep1Ek2Ep2其中Ep1和Ep2分别表示电荷在等势线φ1和φ2上所具有的电势能。
因此,当E p24J时,可以求出Ek216J。
因此,正确答案为A。
6、根据题目所给条件,可以得到AC的长度和∠ABC的大小。
由于电量q、移动路径AB和BC的长度也已知,因此可以根据电场力做功的公式求出该匀强电场的场强大小和方向。
具体来说,电场力做的功等于电量乘以电势差,即W = qE∆d。
因此,可以得到E = 1.73×10^3 N/C,方向与AC垂直。
因此,正确答案为C。
2.改写每段话:A。
给出了四个电场强度的方向和大小,分别垂直于AC和AB,斜向上或下。
B。
电荷在电势越高的地方,具有更大的电势能。
C。
在正点电荷形成的电场中,正电荷所具有的电势能不一定大于负电荷所具有的电势能。
电势能、电势一、单选题1.电场中等势面如图所示,下列关于该电场描述正确的是( B )A .A 点的电场强度比C 点的小B .电荷沿等势面AB 移动的过程中,电场力始终不做功C .负电荷在A 点的电势能比在C 点的电势能大D .正电荷由A 移动到C ,电场力做负功2.匀强电场中有A 、B 、C 、D 四点恰好位于一正方形的四个顶点上,如图所示。
已知该匀强电场的方向与A 、B 、C 、D 四点构成的平面平行,A 、B 、D 三点的电势分别为φA =1V ,φB =4V ,φD =-1V ,则C 点的电势为( B )A .3VB .2VC .-4VD .-3V 3.如图所示,M 、N 为两个等量同种点电荷,在其连线的中垂线上的P 点放一静止的点电荷q (负电荷),不计重力,下列说法中正确的是( B )A .点电荷在P 点受力方向沿OP 连线向上B .点电荷运动到O 点时加速度为零,O 点的电势大于零C .O 点电场强度和电势都为0D .点电荷在从P 到O 的过程中,加速度越来越大4.如图所示,在等量的异种点电荷形成的电场中,有A 、B 、C 三点,A 点为两点电荷连线的中点,B 点为连线上距A 点距离为d 的一点,C 为连线中垂线距A 点距离也为d 的一点,则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较,正确的是( B )A .A CB E E E =>,AC B ϕϕϕ==B .B AC E E E >>,A C B ϕϕϕ=>C .A B E E <,A C E E <,A B ϕϕ>,A C ϕϕ>D .因为零电势点未规定,所以无法判断电势的高低5.如图所示,实线为一正点电荷的电场线,虚线为其等势面.A 、B 是同一等势面上的两点,C 为另一等势面上的一点,下列判断正确的是( C )A .A 点场强与B 点场强相同B .C 点电势高于B 点电势C .将电子从A 点沿虚线移到B 点,电场力不做功D .将质子从A 点移到C 点,其电势能增加6.某点电荷和金属圆环间的电场线分布如图所示。
1、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2、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3.关于静电场,下列说法正确的是()A.电势等于零的物体一定不带电B.电场强度为零的点,电势一定为零C.同一电场线上的各点,电势一定相等D.负电荷沿电场线方向移动时,电势能一定增加4. 关于同一电场的电场线,下列表述正确的是()A.电场线是客观存在的B.电场线越密,电场强度越小C.沿着电场线方向,电势越来越低D.电荷在沿电场线方向移动时,电势能减小5、有关等势面的说法中正确的有()A、等势面一定与电场线垂直,即跟场强的方向垂直.B、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.C、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。
D、在同一等势面上移动电荷时,电场力不做功.6、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点的场强小7、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8.在静电场中,将一正电荷从a点移到b点,电场力做了负功,则()A .b 点的电场强度一定比a 点大B .电场线方向一定从b 指向aC .b 点的电势一定比a 点高D .该电荷的动能一定减小9.如题9图,带正电的点电荷固定于Q 点,电子在库仑力作用下,做以O 为焦点的椭圆运动。
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2.电势8-例2如果把q=1.0×10C的电荷从无穷远移到电场中的A点,需要克服电场力做功4-W=1.2×10J,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?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练习:1、关于电场线和等势面,不正确的说法是()A.电场中电势越高的地方,等势面越密B.电场中场强越大的地方,电场线越密C.电场中场强越大的地方,等势面越密D.电场强度的方向总是和等势面垂直的例4.如图6所示,一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称,O、M、N是y轴上的三个点,且OM=MN。
P点在y轴右侧,MP⊥ON。
则A.M点的电势比P点的电势高B.将负电荷由O点移动到P点,电场力做正功C.M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差D.在O点静止释放一带正电粒子,该粒子将沿y轴做匀速运动图6例5用带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的箔片张开。
下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况,正确的是( )练习: 如图8-5所示,把一个不带电的枕型导体靠近带正电的小球,由于静电感应,在a ,b 端分别出现负、正电荷,则以下说法正确的是:A .闭合K 1,有电子从枕型导体流向地B .闭合K 2,有电子从枕型导体流向地C .闭合K 1,有电子从地流向枕型导体D .闭合K 2,没有电子通过K2例6. 如图9-9所示,真空中存在竖直向下的匀强电场,一个带电油滴(重力不能忽略)沿虚线由a 向b 运动,以下判断正确的是A .油滴一定带正电B .油滴的电势能一定增加C .油滴的动能一定减少D .油滴的动能与电势能之和一定减少练习: 1 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2.有一电场的电场线如图所示,场中A 、B 两点的场强和电势分别用E A 、E B 和图9-9图1-4-7φA 、φA 表示,则A .E A >EB 、φA >φAB .E A >E B 、φA <φAC .E A <E B 、φA >φAD .E A <E B 、φA <φA例7 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 、和.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U 32U 41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__________.例8.如图所示,A 、B 、C 、D 是匀强电场中一正方形的四个顶点,已知A 、B 、C 三点的电势分别为他V ,V ,V ,求D 点的电势15=A ϕ3=B ϕ3-=C ϕ=_____________.D ϕ练习:1如图所示,正方形ABCD 处在一个匀强电场中,电场线与正方形所在平面平行.已知A 、B 、C 三点的电势依次为φA =6.0V ,φB =4.0V , φC = - 2.0V . ⑴D 点的电势φD = V 。
1、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2、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3.关于静电场,下列说法正确的是()A.电势等于零的物体一定不带电 B.电场强度为零的点,电势一定为零C.同一电场线上的各点,电势一定相等 D.负电荷沿电场线方向移动时,电势能一定增加4. 关于同一电场的电场线,下列表述正确的是()A.电场线是客观存在的 B.电场线越密,电场强度越小C.沿着电场线方向,电势越来越低 D.电荷在沿电场线方向移动时,电势能减小5、有关等势面的说法中正确的有()A、等势面一定与电场线垂直,即跟场强的方向垂直.B、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.C、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。
D、在同一等势面上移动电荷时,电场力不做功.6、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点的场强小7、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8.在静电场中,将一正电荷从a 点移到b 点,电场力做了负功,则( )A .b 点的电场强度一定比a 点大B .电场线方向一定从b 指向aC .b 点的电势一定比a 点高D .该电荷的动能一定减小9.如题9图,带正电的点电荷固定于Q 点,电子在库仑力作用下,做以O 为焦点的椭圆运动。
电势测试题及答案
一、选择题
1. 电势差是描述电场中两点之间电势高低的物理量,其单位是()。
A. 伏特
B. 安培
C. 欧姆
D. 焦耳
答案:A
2. 电势能与电势的关系是()。
A. 电势能等于电荷量乘以电势
B. 电势能等于电荷量除以电势
C. 电势能等于电势除以电荷量
D. 电势能等于电势乘以电荷量
答案:D
3. 电场中某点的电势为零,该点的电势能一定为()。
A. 正
B. 负
C. 零
D. 不确定
答案:C
二、填空题
4. 电势差U与电场力做功W和电荷量q之间的关系为:U = _______。
答案:W/q
5. 电势差为1伏特的电场中,将1库仑的正电荷从电场中一点移动到另一点,电场力做的功为_______焦耳。
答案:1
三、计算题
6. 一平行板电容器,板间电压为100伏特,板间距为0.05米,求两板间的电场强度。
解:根据电场强度的定义,E = U/d,其中U为电势差,d为板间距。
代入数据,E = 100V / 0.05m = 2000V/m。
答案:两板间的电场强度为2000V/m。
结束语:以上是电势测试题及答案,希望对你有所帮助。
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。
电势能和电势一、单选题1.如图所示的匀强电场中,一个电荷量为q的正点电荷,沿电场线方向从A点运动到B点,A、B 两点间的距离为d.在此过程中电场力对电荷所做的功为W,则A点的电场强度的大小为()A.B.qWdC.D.2.如图所示,在真空中固定有甲、乙两个正点电荷,甲的电荷量大于乙的电荷量,O为甲、乙连线的中点,M、N为甲、乙连线上的两点,且M、N到O点的距离相等,即MO=ON.现将一负点电荷丙由M点移动到N点,在此过程中,下列说法正确的是()A .丙在M点受电场力比在N点所受电场力大B.丙在M点所受电场力比在N点受电场力小C.丙的电势能一定在逐渐增大D.丙的电势能一定先增大后减小3.电荷量分别为+q、+q、-q的三个带电小球,分别固定在边长均为L的绝缘三角形框架的三个顶点上,并置于场强为E的匀强电场中,如图所示.若三角形绕穿过其中心O垂直于三角形所在平面的轴顺时针转过120°,则此过程中系统电势能变化情况为()A.减少EqLB.增加EqLC.减少 2EqLD.增加2EqL4.下列关系式中正确的是()A.室外气温:-2℃<-5℃B.某物体的速度:-2 m/s<-12 m/sC.物体的重力势能:-2 J<-12 JD.电场中某点的电势:-2 V<-5 V5.如图是某一电场中的一簇电场线,现把一个正电荷分别放在AB两点下列说法正确的是()A.此正电荷在A点受到的电场力比B点大B.此正电荷在A点的电势能比B点大C.电场中B点的电势高于A点的电势D.若把此正电荷从A点静止释放,它将沿电场线运动到B点6.在静电场中,下列有关电势能、电势判断正确的是()A.电势能、电势都是仅有电场本身因素决定,与处于电场中的电荷无关B.电势高的地方,电荷的电势能一定大C.电势能等于两点的电势差D.某点电势的大小等于单位电荷在该点与在参考点的电势能差的大小7.关于等势面,下列说法正确的是()A.等势面上各点电荷受力不一定相同B.同一等势面上的各点场强大小必定相等C.电荷所受静电力的方向必和该点等势面垂直,并指向电势升高的方向D.电荷从电场中一点移到另一点,静电力没做功,电荷必在同一等势面上移动8.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像如图乙所示.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,EA>EBB.φA>φB,EA<EBC.φA<φB,EA>EBD.φA<φB,EA<EB9.在光滑的绝缘水平面上,有一个正三角形abc,顶点a、b处分别固定一个正点电荷,c处固定一个负点电荷,它们的电荷量都相等,如图所示,D点为正三角形外接圆的圆心,E、G、H分别为ab、ac、bc的中点,E、F两点关于c点对称.下列说法中正确的是()A.D点的场强为零,电势也为零B.E、F两点的电场强度大小相等、方向相反C.G、H两点的场强相同D.将一带正电的试探电荷由E点移动到D点的过程中,该电荷的电势能减小10.如图所示为一个均匀带正电的细圆环,半径为R.取环面中心O为原点,以垂直于环面的轴线为x轴.设轴上某点P到O点的距离为x,设无穷远处的电势为零,P点的电势为φ,真空中静电力常量为k.下面判断正确的是()A.图中P点电场强度E的方向是沿x轴负方向,O点电势φ为零B.图中P点电场强度E的方向是沿x轴正方向,O点电场强度E为零C.从O点到P点,电场强度E一定逐渐增大,电势φ一定逐渐增大D.从O点到P点,电场强度E一定逐渐减小,电势φ一定逐渐减小11.某静电场的电场线分布如图所示,图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ,电势分别为φP和φQ,则()A.EP>EQ,φP>φQB.EP>EQ,φP<φQC.EP<EQ,φP>φQD.EP<EQ,φP<φQ12.下列四个图中,a、b两点电势相等、电场强度也相等的是()A. B.C. D.13.如图所示,一带电粒子在电场中沿曲线AB运动,从B点穿出电场,a、b、c、d为该电场中的等势面,这些等势面都是互相平行的竖直平面,不计粒子所受重力,则()A.该粒子一定带负电B.此电场不一定是匀强电场C.该电场的电场线方向一定水平向左D.粒子在电场运动过程中动能不断减少14.空间中P、Q两点处各固定一个点电荷,其中P点处为正电荷,P、Q两点附近电场的等势面分布如图所示,a、b、c、d为电场中的4个点.则()A.P、Q两点处的电荷等量同号B.a点和b点的电场强度相同C.c点的电势低于d点的电势D.负电荷从a到c,电势能减少15.如图所示,匀强电场中的△PAB平面平行于电场方向,C点为AB的中点,D点为PB的中点。
题号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案BC B C A D ACD BD AC AD A B D 1313、、解:(1)设ab 两点间距为d ,W 1=qU ab ,E =U ab d ,所以E =W1qd=1.2×10-74×10-8×5×10-2V/m =60 V/m. (2)设bc 两点沿场强方向距离为d 1,U bc =Ed 1d 1=bc ·cos60°W 2=qU bc由以上三式得:W 2=qE ·bc ·cos60°=1.44×10-7 J. (3)设电荷从a 移到c 电场力做功为W ,W =W 1+W 2=qU ac所以U ac =W 1+W 2q =1.2×10-7+1.44×10-74×10-8V =6.6 V . 答案:(1)60 V/m (2)1.44×10-7 J (3)6.6 V 1414、、解:(1)因小球做直线运动,它受的电场力F E 和重力mg 的合力必沿v 0的反向延长线如图所示.mg =F E tan θ,故电场力F E =mgtan θ. (2)由小球受力分析图可知其所受的合外力F =mgsin θ,故小球做匀减速运动的加速度大小为a =gsin θ. (3)设从O 点到最高点的位移为s ,有v 02=2as . 运动的水平距离为L =s cos θ. 两点的电势能之差ΔE p =F E L . 由以上各式得ΔE p =12m v 02cos 2θ. 答案:(1)mg tan θ(2)g sin θ(3)12m v 02cos2θ1515、、解:(1)由动能定理:W 电+W G =12m v 2,得W 电=12m ×3gh -mgh =12mgh . (2)由于B 、C 位于同一等势面上,所以,A 、C 间的电势差等于A 、B 间的电势差,即U AC =U AB =W 电-q=-mgh2q . 答案:(1)12mgh(2)-mgh2q1616、、解:(1)小环在直杆上的受力情况如图所示由平衡条件得:mg sin45°=Eq cos45°, 得mg =Eq ,离开直杆后,只受mg 、Eq 作用,则 F 合=2mg =ma ,a =2g =102 2 m/s m/s 2=14.1 m/s 2方向与杆垂直斜向右下方.(2)设小环在直杆上运动的速度为v 0,离杆后经t 秒到P 点,则竖直方向:h =v 0sin45°sin45°··t +12gt 2,水平方向:v 0cos45°cos45°··t -12qE m t 2=0 解得:v 0= gh2=2 m/s. (3)由动能定理得:E k P -12m v 02=mgh 可得:E k P =12m v 02+mgh =5 J. 答案:(1)14.1 m/s 2垂直于杆斜向右下方垂直于杆斜向右下方 (2)2 m/s (3)5 J。
第1章静电场第04节电势能和电势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—99.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4.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>H A B 图1—4—13图1—4—14B .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 ϕD .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,说明图1—4—17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答案:1.A 2.AD 3.D 4.AD 5.qELcosθ qELcosθqELcosθ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 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 图1—4—18。
课时作业4电势能和电势1.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,电场强度一定为零解析:电场强度大的地方,电场线一定密,但电势未必高,例如对负点电荷的电场线,越靠近电荷越密而电势却越低。
电势的大小与零势面选取有关,因此,场强为零的地方,电势可不为零,反之亦然。
答案:B图4-12.如图4-1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点具有的电势能解析:正电荷在电势高处电势能大,负电荷在电势低处电势能大,故A、D正确。
答案:A、D3.如图4-2所示,某区域电场线左右对称分布,M、N为对称线上的两点。
下列说法正确的是()图4-2A.M点电势一定高于N点电势B.M点场强一定大于N点场强C.正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D.将电子从M点移动到N点,电场力做正功解析:由电场线的分布和方向可以确定电场强度的大小和方向,电势的高低,结合试探电荷的电性及移动才能确定电势能的大小和电场力做功情况。
沿电场线方向,电势降低,所以M点电势一定高于N点电势,A正确;电场线的疏密程度表示电场的强弱,由题图可知,M点场强一定小于N点场强,B错;正电荷q在M点的电势能E p M=qφM, 在N点的电势能E p N=qφN,由于φM>φN,所以E p M>E p N,C正确;电子在电场中受电场力的方向沿NM指向M,故从M移动到N,电场力做负功,D错误。
答案:A、C4.如图4-3所示,固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点,下列说法正确的是()图4-3A.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点,则电场力对该电荷做正功,电势能减小B.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点,则电场力对该电荷做负功,电势能增大C.若把一负点电荷从M点沿直线移到N点,则电场力对该电荷做负功,电势能增大D.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点,再从N点沿不同路径移回到M点,则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的功,电势能不变解析:把正电荷从M移到N,电场力做负功,电势能增加,A错B对。
把负电荷从M 移到N,电场力做正功,电势能减少,C错。
把正电荷从M点移到N点,又移回到M点,电荷的始末位置相同,电场力不做功,电势能不变,D对。
答案:B、D5.如图4-4所示,图中实线表示一匀强电场的电场线,一带负电荷的粒子射入电场,虚线是它的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点,若粒子所受重力不计,那么正确的判断是()图4-4A.电场线方向向下B.粒子一定从a点运动到b点C.a点电势比b点电势高D.粒子在a点的电势能大于在b点的电势能解析:无论粒子从a点或者从b点射入电场,由于运动轨迹向下弯曲,说明粒子受电场力方向向下,可判明电场线的方向向上而不是向下,A错误;粒子既可以从a点运动到b 点,也可以从b点运动到a点,B错误;由于顺着电场线方向电势降低,故有φa<φb,C错误;负电荷逆着电场方向运动时电势能减少,顺着电场方向运动时电势能增加,因而粒子在a点的电势能大于在b点的电势能,D正确。
答案:D图4-56.如图4-5所示,空间有一水平匀强电场,在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒,沿图中虚线由A运动至B,其能量变化情况是()A.动能减少,重力势能增加,电势能减少B.动能减少,重力势能增加,电势能增加C.动能不变,重力势能增加,电势能减少D.动能增加,重力势能增加,电势能减少解析:因带电微粒做直线运动,故合外力方向与速度方向在同一直线上,微粒受到的合外力方向与v0反向,做负功,故微粒动能减少,同时,我们知道重力和电场力均做负功,重力势能增加,电势能增加,故B正确。
答案:B图4-67.如图4-6所示,带箭头的曲线表示一个带负电粒子通过一个点电荷Q所产生电场时的运动轨迹,虚线表示点电荷电场的两个等势面,下列说法正确的是() A.等势面φA<φB,粒子动能E k A>E k BB.等势面φA<φB,粒子动能E k A<E k BC.等势面φA>φB,粒子动能E k A<E k BD.等势面φA>φB,粒子动能E k A>E k B解析:带负电粒子进入点电荷电场受到排斥力作用,所以场源电荷Q电性为负,电场线由无穷远指向负电荷Q,故φA>φB,故A、B错,从A到B,电场力对带电粒子做负功,故动能减小,E k A>E k B,故C错,D对。
答案:D图4-78.一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图4-7中虚线所示,电场方向竖直向下。
若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况为() A.动能减少B.电势能增加C.动能和电势能之和减少D.重力势能和电势能之和增加解析:从运动轨迹可以判断带电油滴受到的电场力竖直向上,由a运动到b,电场力做正功,电势能减少,动能增加,重力势能也增加,电势能和动能之和是减少的,减少的能量转化为了油滴的重力势能,重力势能和电势能之和也减少,因为油滴动能增加了。
答案:C9.如图4-8所示,a、b带等量异种电荷,MN为ab连线的中垂线,现有一个带电粒子从M点以一定初速度v0射入,开始时一段轨迹如图中实线,不考虑粒子重力,则在飞越该电场的整个过程中()图4-8A.该粒子带负电B.该粒子的动能先增大,后减小C.该粒子的电势能先减小,后增大D.该粒子运动到无穷远处后,速度的大小一定仍为v0解析:MN平面是等势面,它与无穷远处的电势相同,而越靠近正电荷,电势越高,所以首先可根据其运动径迹得出此带电粒子带负电,A正确;而负电荷在高电势处电势能小,可确定C正确;根据电势能跟动能的总和守恒可得B、D正确。
答案:A、B、C、D图4-910.如图4-9所示,一带负电的粒子以某速度进入水平向右的匀强电场,在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。
M和N是轨迹上的两点,其中M点在轨迹的最右边。
不计重力,下列表述正确的是()A.粒子在M点的速率最大B.粒子所受电场力沿电场线方向C.粒子在电场中的加速度不变D.粒子在电场中的电势能始终在增加解析:带负电的粒子受到向左的电场力作用,因此在M点,其速率最小,故A、B错;假如粒子从N点开始运动,则其由N→M过程中,电势能增加,但过M点后,电场力做正功,电势能减少,故D错;因为在匀强电场中运动,故C正确。
答案:C11.图4-10如图4-10所示,在粗糙的斜面上固定一点电荷Q,在M点无初速度地释放带有恒定电荷的小物块,小物块在Q的电场中沿斜面运动到N点静止,则从M到N的过程中() A.小物块所受的电场力减小B.小物块的电势能可能增加C.小物块电势能变化量的大小一定小于克服摩擦力做的功D.M点的电势一定高于N点的电势解析:小物块从M点由静止释放至N点又静止,说明物块先加速后减速,因此物块一定受摩擦力的作用。
其能量在重力势能、电势能和内能之间转化。
Q为点电荷,由F=k Qq,r2因r M<r N,所以F N<F M,A正确;由小物块的初、末状态可知,小物块从M到N的过程先加速再减速,这说明,物块在运动过程中沿斜面向下的力在减小,而重力和摩擦力均为恒力,所以电荷间的库仑力为斥力,电场力做正功,电势能减小,B错误;由功能关系可知,克服摩擦力做的功等于电势能的减少量和重力势能的减少量之和,故C正确;因不知Q和物块的电性,无法判断电势高低,D错误。
答案:A、C12.在静电场中,把一个电荷量q=2.0×10-5 C的负电荷由M点移到N点,电场力做功6.0×10-4J,由N点移到P点,电场力做了1.0×10-3J的负功,则M、N、P三点电势高低关系是________。
解析:首先画一条电场线,如图所示。
在中间位置附近画一点作为M点。
因为由M→N电场力做正功,而负电荷所受电场力与场强方向相反,则可确定N点在M点左侧。
由N→P电场力做负功,即沿着电场线移动,又因1.0×10-3 J>6.0×10-4 J,所以肯定移过了M点,即P点位于M点右侧。
这样M、N、P三点电势的高低关系是φN>φM>φP。
答案:φN>φM>φP13.如图4-11所示,实线为匀强电场中的电场线,虚线为等势面,且相邻等势面间的电势差相等。
一正电荷在等势面A处的动能为20 J,运动到等势面C处的动能为零。
现取B 等势面为零电势能面,则当此电荷的电势能为2 J时的动能是多少?(不计重力和空气阻力)图4-11解析:电荷在运动过程中仅有电场力做功,因此,其动能和电势能总和保持不变。
由于AB间及BC间电势差相等,故正电荷由A运动到B及由B运动到C过程中,电场力做功相等,根据动能定理有W AB +W BC =0-20 J ,W AB =-10 J故电荷运动到等势面B 时,其动能E k B 为W AB =E k B -20 J ,E k B =10 J所以,该电荷动能和电势能总和为(10+0) J =10 J 。
故当其电势能为2 J 时,其动能为8 J 。
答案:8 J14.将带电荷量为6×10-6 C 的负电荷从电场中的A 点移到B 点,克服静电力做了3×10-5 J 的功,再从B 移到C ,静电力做了1.2×10-5 J 的功,则(1)电荷从A 移到B ,再从B 移到C 的过程中,电势能共改变了多少?(2)如果规定A 点的电势能为零,则该电荷在B 点和C 点的电势能分别为多少?(3)若A 点为零电势点,则B 、C 两点的电势各为多少?解析:(1)电荷从A 移到B 克服静电力做了3×10-5 J 的功,电势能增加了3×10-5 J ;从B 移到C 的过程中静电力做了1.2×10-5 J 的功,电势能减少了1.2×10-5 J ,整个过程电势能增加ΔE p =3×10-5 J -1.2×10-5 J =1.8×10-5 J 。
(2)如果规定A 点的电势能为零,电荷从电场中的A 点移到B 点,克服静电力做了3×10-5 J 的功,电势能增加了3×10-5 J ,所以电荷在B 点的电势能为E p B =3×10-5 J ;整个过程电势能增加了1.8×10-5 J ,所以电荷在C 点的电势能为E p C =1.8×10-5 J 。
(3)根据电势定义φ=E p q得,B 、C 两点的电势分别为 φB =E p B q =3×10-5-6×10-6V =-5 V φC =E p C q =1.8×10-5-6×10-6V =-3 V 。