【物理】2019届一轮复习人教版电势能电势和电势差学案

【物理】2019届一轮复习人教版电势能电势和电势差学案

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EpA以及电场中A点的电势φA分别为(　　)‎ A.EpA=W,φA= B.EpA=W,φA=-‎ C.EpA=-W,φA= D.EpA=-W,φA=-‎ ‎4.(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。下列说法正确的是(　　)‎ A.P点场强大于Q点场强 B.P点电势低于Q点电势 C.将电子从P点移动到Q点,电场力做正功 D.将电子从P点移动到Q点,其电势能增大 ‎8.(2017北京西城期末,4)一个带电导体周围的电场线和等势面的分布情况如图所示,关于图中各点的场强和电势的关系,下列描述正确的是(　　)‎ A.1、2两点的场强相等 B.2、3两点的场强相等 C.1、2两点的电势相等 D.2、3两点的电势相等 ‎9.(2017北京朝阳期末,17)在电场中把电荷量q=2.0×10‎-9 C的正电荷从A点移到B点,静电力做功为-1.5×10-7 J,再把该电荷从B点移到C点,静电力做功为4.0×10-7 J。‎ ‎(1)求A、B间以及B、C间的电势差UAB和UBC;‎ ‎(2)若该电荷只在电场力作用下从A点运动到C点,求电荷动能的增加量ΔEk。‎ 综合提能 ‎1.(2018北京海淀期末)(多选)如图甲所示,在某电场中建立x坐标轴,一个电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动,经过A、B、C三点,已知xC-xB= xB- xA。该电子的电势能Ep随坐标x变化的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是(　　)‎ A.A点电势低于B点电势 B.A点的电场强度小于B点的电场强度 C.A、B两点电势差UAB等于B、C两点电势差UBC D.电子经过A点的速率小于经过B点的速率 ‎2.(2017北京朝阳一模,17)如图所示,平行板电容器上极板MN与下极板PQ水平放置,一带电液滴从下极板P点射入,恰好沿直线从上极板N点射出。下列说法正确的是(　　)‎ A.该电容器上极板一定带负电 B.液滴从P点到N点的过程中速度增加 C.液滴从P点到N点的过程中电势能减少 D.液滴从P点以原速度射入时,若再加一垂直纸面向内的匀强磁场,则液滴可能做匀速直线运动 ‎3.一带电粒子在电场中仅受静电力作用,做初速度为零的直线运动。取该直线为x轴,起始点O为坐标原点,其电势能Ep与位移x的关系如图所示。下列图像中合理的是(　　)‎ ‎4.(多选)如图所示,半圆槽光滑、绝缘、固定,圆心是O,最低点是P,直径MN水平。a、b是两个完全相同的带正电小球(视为点电荷),b固定在M点,a从N点静止释放,沿半圆槽运动经过P点到达某点Q(图中未画出)时速度为零。则小球a(　　)‎ A.从N到Q的过程中,重力与库仑力的合力先增大后减小 B.从N到P的过程中,速率先增大后减小 C.从N到Q的过程中,电势能一直增加 D.从P到Q的过程中,动能减少量小于电势能增加量 ‎5.在xOy平面内,有沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E(图中未画出),由A点斜射出一质量为m、带电荷量为+q的粒子,B和C是粒子运动轨迹上的两点,如图所示,其中l0为常数。粒子所受重力忽略不计。求:‎ ‎(1)粒子从A到C过程中电场力对它做的功;‎ ‎(2)粒子从A到C过程所经历的时间;‎ ‎(3)粒子经过C点时的速率。‎ 答案精解精析 基础巩固 ‎1.C　因电场线的疏密表示电场的强弱,则由图可知EN>EM,A错误。因沿着电场线方向电势逐渐降低,由图可知φM>φN,B错误。由Ep=qφ可知EpM>EpN,C正确。由F=Eq可知FN>FM,D错误。‎ ‎2.D　由图和题意可知q1>q2,故在a、b之间,合电场的方向为水平向左,负电荷在此区域受力水平向右,它从a到b运动时,电场力做正功,电势能减少。在b、c之间,合电场方向为水平向右,负电荷受电场力向左,负电荷从b到c时电场力做负功,电势能增加,故D正确。‎ ‎3.A　依题意,带电量为+q的检验电荷从电场的A点被移到电场的无限远处,电场力做功为W,则检验电荷的电势能减小W,无限远处检验电荷电势能为零,则检验电荷在A点电势能为EpA=W,A点电势φ==,故选A。‎ ‎4.C　带电微粒在匀强电场中做直线运动。由于电场方向的不确定,电场可能水平向左或者向右,对应带电微粒的电性不确定,A错;电场力是沿水平方向,重力竖直向下,由微粒做直线运动可知,微粒所受电场力水平向左,合力一定与运动方向相反,故微粒做匀减速直线运动,B错;从A到B的过程中电场力做负功,电势能增加,C正确;由功能关系可知,电场力做负功,机械能减小,D错。‎ ‎5.D　因电场线的疏密表示电场的强弱,又C、D两点关于直线AB对称,则C点和D点的电场强度大小相等,但方向不同,B错误。因沿着电场线方向电势逐渐降低,可知φB<φA,则正电荷由A移到B,WAB=qUAB=q(φA-φB)>0,A错误、D正确。因C、D两点位于同一等势线上,则φC=φD,由Ep=φq,可知负电荷从C点移至D点,电势能不变,C错。‎ ‎6.AD　由粒子运动轨迹可判断出该粒子所受电场力方向向左,因该粒子带负电,所以场强方向一定沿图中实线向右,A对;因不知粒子的运动方向,无法判断粒子速度的变化,B、C均错;因场强向右,故b点电势高于a点电势,负电荷在电势高处电势能小,故该粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能,D对。‎ ‎7.D　电场线的疏密代表场强的强弱,由图知EQ>EP,沿电场线电势降低,φP>φQ,A、B错误。将电子从P点移动到Q点,电场力做负功,电势能增大,C错误,D正确。‎ ‎8.C　电场线疏密程度表示场强大小,由图可知三点场强均不相等,A、B选项错误;沿着电场线方向电势逐渐降低,3点电势高于2点电势,D选项错误;同一等势面上各处电势相等,1、2两点电势相等,C选项正确。故选C。‎ ‎9.答案　(1)200 V　(2)2.5×10-7 J 解析　(1)根据电势差的定义式可得:‎ UAB== V=-75 V 同理可得:UBC=200 V ‎(2)UAC=UAB+UBC=125 V 则WAC=qUAC=2.5×10-7 J 在此过程中,根据动能定理可得:ΔEk=WAC=2.5×10-7 J 综合提能 ‎1.AD　由乙图,电子从A点到B点,电势能减小,又电子带负电,则知A点电势低于B点电势,A项正确。Ep-x图线的斜率大小==F电=qE,图线斜率的绝对值逐渐减小,说明场强逐渐减小,B项错误。由U=E·d,xC-xB=xB-xA,且<,可知UAB≠UBC,C项错误。由能量守恒定律,电势能与动能的总和不变,因电子在A点的电势能大于在B点的电势能,则其在A点的动能小于在B点的动能,经过A点的速率小于经过B点的速率,D项对。‎ ‎2.C　由题意可知带电液滴所受重力和电场力只能如图所示,且有Eq=mg,才能保证带电液滴沿直线运动,且一定做匀速直线运动,即B错误;因为不知道液滴所带电荷的电性,故电容器上极板所带电荷的电性也不确定,故A错误;带电液滴从P到N的运动过程中,电场力做正功,液滴电势能减少,故C正确;当再加上垂直纸面向内的匀强磁场后,液滴受电场力、重力和洛伦兹力无法达到合外力为零的平衡状态,故液滴不可能做匀速直线运动,D错误。‎ ‎3.D　在粒子运动中的某一小段位移Δx内电场力做功qEΔx。由功能关系知ΔEp=-qE·Δx,即=-qE,Ep-x图线斜率的绝对值表示电场力的大小,故由图线可知E逐渐减小,A错误。因粒子仅受电场力作用,由qE=ma可知a也逐渐减小,D正确;再由动能定理有ΔEk=qE·Δx,‎ 即=qE,Ek-x图线的斜率也表示电场力,则Ek-x图线应是一条斜率逐渐减小的曲线,B错误。由v2=2ax有v=,可知v-x图线应是一条曲线,故C错误。‎ ‎4.BC　小球a从N到Q的过程中,重力不变,库仑力F逐渐增大,库仑力F与重力的夹角逐渐变小,因此,F与mg的合力逐渐变大,A错误。从N到P的过程中,重力沿速度方向的分力等于F沿速度反方向的分力时,速率最大,B正确;从N到Q,F一直做负功,电势能一直增加,C正确;从P到Q,根据能量守恒知电势能的增加量和重力势能的增加量之和等于动能的减少量,所以电势能的增加量小于动能的减少量,D错误。‎ ‎5.答案　(1)3qEl0　(2)3　(3)‎ 解析　(1)WAC=qE(yA-yC)=3qEl0‎ ‎(2)根据抛体运动的特点,粒子在x方向做匀速直线运动,由对称性可知轨迹最高点D在y轴上,可令tAD=tDB=T,则tBC=T 由qE=ma,得a=‎ 又yD=aT2,yD+‎3l0=a(2T)2‎ 解得T=‎ 则A→C过程所经历的时间t=3‎ ‎(3)粒子在DC段做类平抛运动,于是有 ‎2l‎0=vCx(2T),vCy=a(2T)‎ vC==‎