2019-2020学年高中物理 第1章 电场 第4节 电势和电势差课后提能训练 粤教版选修3-1

1 第第 4 4 节节 电势和电势差电势和电势差 基础达标 一 选择题 在每小题给出的四个选项中 第 1 4 题只有一项符合题目要求 第 5 6 题有多项符合题目要求 1 下列说法正确的是 a a b两点的电势差等于将正电荷从a点移到b点时电场力所做的功 b 电势差是一个失量 因有正值与负值之分 c 由于电场力做功跟移动电荷的路径无关 所以电势差也跟移动电荷的路径无关 只 跟这两点的位置有关 d a b两点的电势差是恒定的 不随零电势面的不同而改变 所以uab uba 答案 c 解析 从电势差的定义可知 a 项错误 从电势差的特性可知电势差是标量 有正负 之分 b 项错误 从电场力做功的特性及电势差的定义可知两点间电势差只与两点间的位 置有关 c 项正确 电势差可以反映出两点电势的高低 uab uba 故 d 项错误 2 2018 天津名校检测 如图所示 实线表示某电场的电场线 方向未标出 虚线是 一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹 设m点和n点的电势分别为 m n 粒 子在m和n时加速度大小分别为am an 速度大小分别为vm vn 电势能分别为epm epn 下列判断正确的是 a vm vn am anb vm vn m n c m n epm epnd am an epm n 若粒子从m到n 过程 电场力做负功 动能减小 电势能增加 故带电粒子通过m点时的速度比通过n点 时的速度大 即vm vn 在m点具有的电势能比在n点具有的电势能小 即epm epn 根据电 场线疏密可知em en 根据f eq和牛顿第二定律可知ame5 c e6 e5d e9 e3 答案 a 解析 在圆上均匀固定i i 2 个带等量负电荷的小球 设每个小球电荷量为q 圆 半径为r 则每个小球在圆心产生的电场强度大小为e 方向由圆心指向小球 由对称 kq r2 性可得圆心的合场强为零 即e合 0 将圆中小球分成相邻两份 小球个数分别为 n m n m i 显然e合 en em 0 得en em 方向相反 结合题意e4 e7 可知 i 11 结合这个性质可得e3 e8 e6 e5 故 a 正确 c 错误 当n 时 n个球里面的任 i 2 一个球的电场与合电场en的夹角都小于 90 说明每个球的电场在en方向的分量都 180 2 是正的 对en的贡献都是正的 因此n越大时合场强en也将越大 n 结合此性质可 i 2 知e3 e2 e9 e5 e4 b d 错误 5 2019 泉州名校期中 如图所示 b点为两等量异种点电荷 q和 q连线的中点 以 q为圆心且过b点的虚线圆弧上有a c两点 a c两点关于连线对称 下列说法正确 的是 a a b c三点电势相等 b 电子在a c两处受到的电场力大小相同 c 电子由a点沿虚线圆弧移到b点的过程中电势能一直减小 3 d 电子由a点沿虚线圆弧移到c点的过程中电势能先增大后减小 答案 bd 解析 根据等量异种电荷电场线分布规律可知 a c两点电势相等 且都大于b点 故 a 错误 根据对称性可知 a c两点电场强度大小相等 但方向不相同 故 b 正确 根 据沿着电场线方向电势降低可知 a c b 根据ep q可知电子在a b c三点电 势能关系为epa epc epb 则电子由a点沿虚线圆弧移到c点的过程中电势能先增大后减小 故 c 错误 d 正确 6 如图所示 xoy坐标系中 将一负检验电荷q由y轴上a点移至x轴上b点时 需 克服电场力做功w 若将该检验电荷从a点移至x轴上的c点时 也需克服电场力做功w 那么关于此空间的静电场的说法 正确的是 a 可能是电场强度方向沿x轴正方向的匀强电场 b 可能是电场强度方向沿y轴负方向的匀强电场 c 可能是处于第 象限某位置的正点电荷形成的电场 d 可能是处于第 i 象限某位置的正点电荷形成的电场 答案 bd 解析 负检验电荷从a点移至b点或c点 电场力做相同的负功 所以b c两点是 电势相同 且比a点的电势低 所以可能是电场强度方向沿y轴负方向的匀强电场 也可 能是处于第i象限某位置的正点电荷形成的电场 b d 正确 二 非选择题 7 如图所示是一匀强电场 已知场强e 2 102 n c 现让一个电荷量为 q 4 10 8 c 的电荷沿电场方向从m点移到n点 mn间的距离 l 30 cm 试求 1 电荷从m点移到n点电势能的变化 2 m n两点间的电势差 解析 1 负电荷在该电场中所受电场力f为恒力 方向向左 因此从m点移到n点 电荷克服电场力做功 电势能增加 增加的电势能 ep等于电荷克服电场力做的功w 电荷 克服电场力做功为w qel 4 10 8 2 102 0 3 j 2 4 10 6 j 故电势能增加了 2 4 10 6 j 2 m n两点间的电势差为 4 umn v 60 v wmn q 2 4 10 6 4 10 8 即m n两点间的电势差为 60 v 答案 1 电势能增加了 2 4 10 6 j 2 60 v 8 2019 沁阳校级月考 如图所示的电场 等势面是一簇互相平行的竖直平面 间隔 均为d 各面电势已在图中标出 现有一质量为m的带电小球以速度v0 方向与水平方向 成 45 角斜向上射入电场 要使小球做直线运动 问 1 小球应带何种电荷 电荷量是多少 2 在入射方向上小球最大位移是多少 电场足够大 答案 1 带负电 mgd u 2 2v2 0 4g 解析 1 沿着电场线方向电势逐渐降低 即电场线水平向左 由题意可知 只有小 球受到向右的电场力 电场力和重力的合力才有可能与初速度方向在一条直线上 所以小 球带负电 由图可知 eq mg 又e u d 解得q mgd u 2 由图可知 f合 mg mg 2 qe 2 2 由动能定理得 f合 xmax 0 mv 即xmax 1 22 0 2v2 0 4g 能力提升 9 多选 光滑水平面上放置两个等量同种电荷 其连线中垂线上有a b c三点 如图甲所示 一个质量m 1 kg 的小物块自c点由静止释放 小物块带电荷量q 2 c 其 5 运动的v t图线如图乙所示 其中b点为整条图线切线斜率最大的位置 图中标出了该切 线 则以下分析正确的是 a b点为中垂线上电场强度最大的点 场强e 1 v m b 由c点到a点物块的电势能先减小后变大 c 由c点到a点 电势逐渐升高 d 从a到b克服电场力做功 16 5 j 答案 ad 解析 b点是v t图线斜率最大的一点 斜率表示加速度a m s2 2 v t 4 2 m s2 所以电场力f ma 2 n 电场强度e 1 v m a 正确 由c点到a点 电势逐 f q 渐降低 小物块带正电 电势能也逐渐减小 b c 错 根据动能定理 从a到b电场力做 功wab ekb eka 16 5 j d 正确 10 2018 徐州一模 带电球体的半径为r 以球心为原点o建立坐标轴x 轴上各点 电势 随x变化如图所示 下列说法正确的是 a 球体带负电荷 b 球内电场强度最大 c a b两点电场强度相同 d 正电荷在b点的电势能比在c点的大 答案 d 解析 从球出发向两侧电势降低 而电场线从正电荷出发 沿着电场线电势降低 故球带正电荷 故 a 错误 球是等势体 故内部任意两点间的电势为零 故场强为零 故 b 错误 a点与b点的电场强度大小相等 但方向相反 故不同 故 c 错误 从b到c 电 势降低 故正电荷电势能降低 故 d 正确 11 如图所示 在场强e 104 n 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 电荷量q 2 10 6 c 的带正电小球 当细 线处于水平位置时 小球从静止开始释放 g取 10 m s2 求 6 1 小球到达最低点b的过程中重力势能 电势能分别变化了多少 2 若取a点电势为零 小球在b点的电势能 电势分别为多大 3 小球到b点时速度为多大 绳子张力为多大 解析 1 ep mgl 4 5 10 3 j ep 电 qel 3 10 3 j 2 ep 3 10 3 j ep q b b v 1 5 103 v 3 10 3 2 10 6 3 a b由动能定理得mgl eql mv 1 22b 所以vb 1 m s 在b点对小球有ft mg mv2b l ft 5 10 2 n 答案 1 重力势能减少 4 5 10 3 j 电势能增加 3 10 3 j 2 3 10 3 j 1 5 103 v 3 1 m s 5 10 2 n 12 2017 甘肃兰州模拟 如图所示的匀强电场中 有a b c三点 ab 5 cm bc 12 cm 其中ab沿电场线方向 bc和电场线方向成 60 角 一个电荷量为 q 4 10 8 c 的正电荷从a移到b电场力做功为w1 1 2 10 7 j 求 1 匀强电场的场强e 2 电荷从b移到c 电场力做功w2 3 a c两点间的电势差uac 解析 1 设a b间距离为d 由题设条件有w1 qed e v m 60 v m w1 qd 1 2 10 7 4 10 8 5 10