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文档介绍
2020-2021学年高二物理:电势能与电势专题训练
2020-2021 学年高二物理:电势能与电势专题训练 题组 1 电场力做功与电势能 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.qWd C. D. 【答案】C 【解析】根据电场力做功的表达式 W=qEd 可得电场强度的大小为 E= ,故 C 正确. 2.在静电场中,让电子逆着电场线的方向由 A 点移到 B 点,如图所示,则( ) A.电场力做正功,A 点电势高于 B 点 B.电场力做正功,A 点电势低于 B 点 C.电场力做负功,A 点电势高于 B 点 D.电场力做负功,A 点电势低于 B 点 【答案】B 【解析】电场强度方向水平向右,电子带负电在电场中受力方向与电场强度方向相反,故受到从 A 指向 B 的电场力,故从 A 至 B 的过程中电子受力方向与运动方向相同,故电场力做正功,根据电场力做功与电势 能变化的关系知,电场力做正功,电场线方向从 B 向 A,因为沿着电场线方向电势逐渐降低,故 A 点电势 低于 B 点电势,故 A 错误,B 正确; 由 AB 分析知,电场力做正功,故 CD 错误. 3.(多选)下列说法正确的是( ) A.电荷从电场中的 A 点运动到 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 【答案】BC 【解析】电场力做功和电荷运动路径无关,故 A 错误;电场力做功只和电荷的初、末位置有关,所以电荷 从某点出发又回到了该点,电场力做功为零,故 B 正确;正电荷沿电场线的方向运动,则正电荷受到的电 场力和电荷的位移方向相同,故电场力对正电荷做正功,同理,负电荷逆着电场线的方向运动,电场力对 负电荷做正功,故 C 正确;电荷在电场中运动虽然有电场力做功,但是电荷的电势能和其他形式的能之间 的转化满足能量守恒定律,故 D 错误. 4.(多选)如图所示,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 经 P 到 N 点的过程中( ) A.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 【答案】AC 【解析】正点电荷形成电场的等势面是以点电荷为圆心的一系列同心圆,且越靠近点电荷电势越高,所以 电子从 M 点到 P 点电场力做正功,电势能减小,动能增加;电子从 P 点到 N 点电场力做负功,电势能增加, 动能减小,故 A、C 正确. 5.(多选)静电喷涂时,喷枪喷出的涂料微粒带电,在带正电被喷工件的静电力作用下,向被喷工件运动, 最后吸附在其表面.在涂料微粒向工件靠近的过程中( ) A.涂料微粒带负电 B.离工件越近,所受库仑力越小 C.电场力对涂料微粒做负功 D.涂料微粒的电势能减小 【答案】AD 【解析】工件带正电,则在涂料微粒向工件靠近的过程中,涂料微粒带负电.故 A 正确.离工件越近,根据库 仑定律得知,涂料微粒所受库仑力越大.故 B 错误.涂料微粒所受的电场力方向向左,其位移方向大体向左, 则电场力对涂料微粒做正功,其电势能减小.故 C 错误,D 正确. 6.如图所示,在电场强度为 E 的匀强电场中有间距为 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,静电力做的功 W1=________;若沿路径 ACB 移动该电荷,静电力做的功 W2=________;若沿曲线 ADB 移动该电荷,静电力做的功 W3=________.由此 可知,电荷在电场中移动时,静电力做功的特点是________. 【答案】qElcosθ qElcosθ qElcosθ 与路径无关,只与初、末位置有关 7.如图所示,在场强为 E 的水平匀强电场中,一根长为 l 的绝缘杆,两端分别固定着带有电荷量+q 和-q 的小球(大小不计).现让绝缘杆绕中点 O 逆时针转动 α 角,求转动中带电小球克服电场力所做的功. 【答案】qEl(1-cosα) 【解析】每个带电小球的初、末位置沿电场线方向的距离均为 d= (1-cosα); 每个带电小球克服电场力做功 W=Fd=qE (1-cosα); 故两个带电小球克服电场力做功 W′=2W=qEl(1-cosα). 题组2 对电势的理解 8.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 【答案】B 【解析】根据电场线的疏密知,A 点的场强小于 B 点,则正电荷在 A 点所受电场力小于 B 点,故 A 错误; 沿着电场线方向电势逐渐降低,A 点电势高于 B 点,则正电荷在 A 点电势能比 B 点大,故 B 正确,C 错误; 将正电荷从 A 点静止释放,运动轨迹不沿电场线方向,故 D 错误。 9.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 【答案】D 【解析】根据电势能与电势的关系 Ep=qφ,可知电势能既与电场有关,又与电荷有关.电势仅由电场本身因 素决定,与处于电场中的电荷无关,故 A 错误.电势高的地方,正电荷的电势能一定大,而负电荷的电势能 一定小,故 B 错误.电势能与电势差是两个不同概念,故 C 错误.根据电势的定义式 φ= 知,某点电势的大 小等于单位电荷在该点的电势能大小,而电势能大小等于电荷在该点与在参考点的电势能差的大小,故 D 正确. 10.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、φN 有如下关系( ) A.φM<φN<0 B.φN>φM>0 C.φN<φM<0 D.φM>φN>0 【答案】C 【解析】取无穷远处电势 φ∞=0. 对正电荷:W∞M=0-EpM=-qφM, φM= = ; 对负电荷:WN∞=EpN-0=-qφN, φN= = ; 所以 φN<φM<0,选项 C 正确. 11.(多选)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,静电力所做的功 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 【答案】ABD 【解析】由电势的定义可知 A 正确.由于电势是相对量,电势的大小与零电势点的选取有关,故 B 正确.虽然 电势是相对的,但电势的高低是绝对的,故 C 错误.电势与电势能相联系,它是描述电场能的性质的物理量, 故 D 正确. 12.(多选)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 【答案】AD 【解析】沿着电场线的方向电势逐渐降低,故 A 正确;电势降低的方向不一定是电场线的方向,故 B 错误; 若正电荷具有初速度,即使只受电场力作用,也可由低电势点向高电势点移动,故 C 错误;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,故 D 正确. 13.如果把 q=1.0×10-8C 的电荷从无限远移到电场中的 A 点,需要克服静电力做功 W=1.2×10-4J,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? 【答案】(1)1.2×10-4J 1.2×104V (2)1.2×104V 【解析】(1)静电力做负功,电势能增加,无限远处的电势为零,电荷在无限远处的电势能也为零,即 φ∞ =0,Ep∞=0. 由 W∞A=Ep∞-EpA 得 EpA=Ep∞-W∞A=0-(-1.2×10-4J)=1.2×10-4J. 再由 φA= 得 φA=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 未移入电场前,A 点的电势仍 为 1.2×104V. 题组 3 等势面 14.如图所示,实线表示某静电场的电场线,虚线表示该电场的等势面,下列判断正确的是( ) A.2、3 两点的电势相等 B.2、3 两点的场强相同 C.1、2 两点的电势相等 D.1、2 两点的场强相等 【答案】A 【解析】顺着电场线,电势降低,所以 1 点的电势高于 2 点处的电势,2 与 3 处于同一条等势线上,所以 2 与 3 两点的电势相等.故 A 正确,C 错误; 电场线的疏密表示电场的强弱,由图可得,1 与 2 比较,1 处的电场线密,所以 1 处的电场强度大,2、3 两 点的场强的方向不同,2、3 两点的场强不相同,故 BD 错误. 15.关于静电场的等势面,下列说法正确的是( ) A.两个电势不同的等势面可能相交 B.电场线与等势面处处相互垂直 C.同一等势面上各点电场强度一定相等 D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场力做正功 【答案】B 【解析】静电场中的电场线不可能相交,等势面也不可能相交,否则的话会出现一个点有两个电场强度和 两个电势值的矛盾,A 错误;根据等势面的特点,电场线与等势面垂直,B 正确;同一等势面上各点电势相 等,但电场强度不一定相等,C 错误;对于负电荷,当沿某一电场线运动从电势高的点移到电势低的点,电 场力的方向与运动方向相反,电场力做负功,D 错误. 16.(多选)如图所示,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 的试探电 荷依次放在三点上,关于它们所具有的电势能的正确说法是( ) A.放上+q 时,它们的电势能 EpA>EpB>EpC B.放上+q 时,它们的电势能 EpA查看更多
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