2013高考物理复习训练1-4 电场力做功与电势能的关系

2013高考物理复习训练1-4 电场力做功与电势能的关系

‎(时间：60分钟)‎ 知识点一　电场力做功与电势能的关系 ‎1．下列关于电势高低的判断，正确的是 (　　)．‎ A．负电荷从A移到B时，外力做正功，A点的电势一定较高 B．负电荷从A移到B时，电势能增加，A点的电势一定较低 C．正电荷从A移到B时，电势能增加，A点的电势一定较低 D．正电荷只在电场力作用下从静止开始，由A移到B，A点的电势一定较高 解析　根据电场力做功和电势能变化的关系，不管是正电荷还是负电荷，只要电场力做正功电势能就减少；只要电场力做负功电势能就增加．正、负电荷在电势高低不同的位置具有的电势能不同，正电荷在电势高处具有的电势能大；负电荷在电势低处具有的电势能大，可以确定选项C、D正确．‎ 答案　CD ‎2．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 解析　电场力做功和电荷运动路径无关，所以选项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，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，C正确；电荷在电场中虽然有电场力做功，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，D错．‎ 答案　BC ‎3．将一正电荷从无穷远处移至电场中M点，电场力做功为6.0×10－9 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＜0 B．φN＞φM＞0‎ C．φN＜φM＜0 D．φM＞φN＞0‎ 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．‎ 答案　C 知识点二　电场强度、电势、电势能 图1－4－9‎ ‎4．如图1－4－9所示，把电荷量为－5×10－‎9 C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能________(选填“增大”“减小”或“不变”)；若A点的电势φA＝15 V，B点的电势φB＝10 V，则此过程中电场力做的功为________．‎ 解析　电荷由A点移到B点，电场力做负功，故电势能增大．由电场力做功与电势能变化的关系知，电场力做的功为WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)＝(－5×10－9)×(15－10) J＝－2.5×10－8 J.‎ 答案　增大　－2.5×10－8 J ‎5.‎ 图1－4－10‎ 如图1－4－10所示，在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷＋Q和－Q，x轴上的P点位于－Q的右侧．下列判断正确的是 (　　)．‎ A．在x轴上还有一点与P点电场强度相同 B．在x轴上还有两点与P点电场强度相同 C．若将一试探电荷＋Q从P点移至O点，电势能增大 D．若将一试探电荷＋Q从P点移至O点，电势能减小 解析　根据等量异种点电荷电场分布及电势分布可知，在x轴上与P点场强大小及方向相同的点在＋Q左侧还有一处，故选项A正确；O点电势跟无穷远等电势，从P到无穷远点移动，电场力做负功，电势能增大，故C正确．‎ 答案　AC 知识点三　电势、电势能、等势面 ‎6．关于等势面的说法，正确的是 (　　)．‎ A．电荷在等势面上移动时，由于不受电场力作用，所以说电场力不做功 B．在同一个等势面上各点的场强大小相等 C．两个不等电势的等势面可能相交 D．若相邻两等势面的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映场强的大小 解析　等势面由电势相等的点组成，等势面处的电场线跟等势面垂直，因此电荷在等势面上移动时，电场力不做功，但并不是不受电场力的作用，A错．等势面上各点场强大小不一定相等，等势面不可能相交，B、C错．等差等势面的疏密反映场强的大小，D对．‎ 答案　D 图1－4－11‎ ‎7．如图1－4－11所示，甲是某电场中的一条电场线，A、B是这条电场线上的两点，若将一负电荷从A点自由释放，负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度－时间图象如图乙所示，比较A、B两点电势φ的高低和场强E的大小可得 (　　)．‎ A．φA＞φB B．φA＜φB ‎ C．EA＞EB D．EA＝EB 解析　电子速度在增加，说明电场力方向由A指向B，场强方向由B指向A，所以φB＞φA，B对．又知加速度在减小，所以EA＞EB，C对．‎ 答案　BC 图1－4－12‎ ‎8．如图1－4－12所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则 (　　)．‎ A．A点场强小于B点场强 B．A点场强方向指向x轴负方向 C．A点场强大于B点场强 D．A点电势高于B点电势 解析　由于电场线与等势面总是垂直，所以B点电场线比A点密，B点场强大于A点场强，故A正确、C错误．电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，故B错误．由图中数据可知D正确．‎ 答案　AD 图1－4－13‎ ‎9．如图1－4－13所示，MN是点电荷产生的电场中的一条电场线．一个带电粒子(不计重力)从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示．下列结论中正确的是 (　　)．‎ A．带电粒子从a到b过程中动能逐渐减小 B．电场线的方向由N指向M C．带电粒子在a点的电势能大于在b点的电势能 D．带电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度 解析　由带电粒子运动的轨迹可以看出其受力方向指向凹侧，则电场力做正功，带电粒子的动能增加，电势能减小，A 错误、C正确；由于不知带电粒子的电性，无法判断电场线方向，B错误；由于带电粒子从a到b的过程中弯曲的幅度越来越大，说明受到的电场力越来越大，故加速度越来越大，D正确．‎ 答案　CD ‎10．电荷量为q＝1×10－‎4C的带正电小物块置于粗糙的绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向的匀强电场，场强E与时间t的关系及物块速度v与时间t的关系如图1－4－14所示，若重力加速度g取‎10 m/s2，求：‎ 图1－4－14‎ ‎(1)物块的质量m.‎ ‎(2)物块与水平面之间的动摩擦因数．‎ ‎(3)物块运动2 s过程中，其电势能的改变量．‎ 解析　(1)由图象可知：‎ E1＝3×104 N/C，E2＝2×104 N/C，a1＝‎2 m/s2.‎ E1q－μmg＝ma1①‎ E2q－μmg＝0②‎ 由①②代入数据得：‎ m＝‎0.5 kg，μ＝0.4.‎ ‎(2)由(1)问可知μ＝0.4.‎ ‎(3)ΔEp＝－E1ql1－E2ql2‎ ‎＝－J ‎＝－7 J.‎ 电势能减少7 J.‎ 答案　(1)‎0.5 kg　(2)0.4　(3)电势能减少7 J