2012高中物理 1.4 电势和电势差每课一练1 粤教版选修3-1

用心 爱心 专心1 1 41 4 电势和电势差电势和电势差 每课一练 粤教版选修每课一练 粤教版选修 3 13 1 一 单项选择题 1 两个带异种电荷的物体间距离增大一些时 A 电场力做正功 电势能增加 B 电场力做负功 电势能增加 C 电场力做正功 电势能减少 D 电场力做负功 电势能减少 答案 B 2 在电场强度大小为E的匀强电场中 一质量为m 带电量为q的物体以某一初速沿电场 反方向做匀减速直线运动 其加速度大小为 0 8qE m 物体运动距离s时速度变为零 则 下列说法中不正确的是 A 物体克服电场力做功qEs B 物体的电势能减少了 0 8qEs C 物体的电势能增加了qEs D 物体的动能减少了 0 8qEs 解析 电荷的电势能的变化取决于静电力做的功 本题静电力做负功为qEs 可以判断 A C 项正确 B 项错误 动能的变化取决于合外力所做的功 物体受到的合外力为 0 8qE 可得选项 D 正确 答案 B 3 如图 1 4 13 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 则下列判断正确的是 图 1 4 13 A 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 用心 爱心 专心2 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 可判断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在降低 故有 a b 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 4 图 1 4 14 中虚线所示为静电场中的等势面 1 2 3 4 相邻的等势面之间的电势差相 等 其中等势面 3 的电势为 0 一带正电的点电荷在静电力的作用下运动 经过a b点时 的动能分别为 26 eV 和 5 eV 当这一点电荷运动到某一位置 其电势能变为 8 eV 它的 动能应为 图 1 4 14 A 8 eV B 13 eV C 20 eV D 34 eV 解析 等势面 3 的电势为零 则该电荷在此位置的电势能也为零 由于两相邻等势面的电 势差相等 又因Eka Ekb 则a点的电势能可表示为 2qU U为相邻两等势面的电势差 b点的电势能可表示为qU 由于总的能量守恒 则有 Eka 2qU Ekb qU 即 26 2qU 5 qU 解得qU 7 eV 则总能量为 7 eV 5 eV 12 eV 当电势能为 8 eV 时 动能Ek 12 eV 8 eV 20 eV 答案 C 二 双项选择题 5 如图 1 4 15 中的实线表示电场线 虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹 粒子先经过M点 再经过N点 可以判定 用心 爱心 专心3 图 1 4 15 A M点的电势大于N点的电势 B M点的电势小于N点的电势 C 粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力 D 粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力 解析 由于沿电场线方向电势逐渐降低 故 M N A 项正确 B 项错误 由电场线疏密 程度表示场强大小知 EM EN 电场力F qE 所以粒子在M点受到电场力小于在N点受到 的电场力 C 项错误 D 项正确 答案 AD 6 如图 1 4 16 所示的匀强电场E的区域内 由A B C D A B C D 作为顶 点构成一正方体空间 电场方向与面ABCD垂直 下列说法正确的是 图 1 4 16 A A D两点间电势差UAD与A A 两点间电势差UAA 相等 B 带正电的粒子从A点沿路径A D D 移到D 点 静电力做正功 C 带负电的粒子从A点沿路径A D D 移到D 点 电势能减小 D 带电粒子从A点移到C 点 沿对角线A C 与沿路径A B B C 静电力做功相 同 解析 AD与电场方向垂直 则UAD 0 AA 沿电场方向 则UAA 0 带正电的粒子从A 到D静电力不做功 从D到D 静电力做正功 其电势能是减小的 而带负电的粒子从A 到D静电力不做功 从D到D 静电力做负功 其电势能是增大的 静电力做功与路径无 关 与初 末状态的位置有关 综上所述 B D 选项正确 答案 BD 7 一负电荷仅受电场力的作用 从电场中的A点运动到B点 在此过程中该电荷做初速度 为零的匀加速直线运动 则A B两点电场强度EA EB及该电荷在A B两点的电势能 EpA EpB之间的关系正确的为 A EA EB B EA EB C EpA EpB D EpA EpB 解析 该电荷仅在电场力作用下做初速度为零的匀加速直线运动 所以电场为匀强电场 电场力做正功 电势能减小 答案 AD 8 如图 1 4 17 所示 a b带等量异种电荷 M N是a b连线的中垂线 现有一个带电 用心 爱心 专心4 粒子从M点以一定的初速度v0射出 开始一段轨迹如图中实线所示 不考虑粒子重力 则 在飞越该电场的过程中 图 1 4 17 A 该粒子带负电 B 该粒子的动能先减小后增大 C 该粒子的电势能先增大后减小 D 该粒子运动到无穷远处 速率大小一定仍为v0 解析 由电荷的运动轨迹可看出粒子带负电 故 A 正确 MN是等势面 可延伸到无穷远 故粒子在M点和无穷处的电势差为零 电场力做功为零 故 D 选项正确 答案 AD 9 如图 1 4 18 所示 光滑绝缘半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中 场强为 E 在与 环心等高处放有一质量为m 带电 q的小球 由静止开始沿轨道运动 下列说法正确的是 图 1 4 18 A 小球在运动过程中机械能守恒 B 小球经过环的最低点时速度最大 C 小球电势能增加EqR D 小球由静止释放到达最低点 动能的增量等于mgR EqR 解析 小球在运动过程中除重力做功外 还有电场力做功 所以机械能不守恒 A 错 小 球运动到最低点的过程中 重力与电场力均做正功 重力势能减少mgR 电势能减少EqR 而动能增加mgR EqR 到达最低点时动能最大 所以速度最大 因此 B 正确 C 错误 D 正确 答案 BD 三 非选择题 10 如图 1 4 19 所示为一负点电荷Q产生的电场中的A B两点 两点间的电势差为 150 V 现有电荷量为 7 10 6 C 的电荷从B沿直线移到A 它的电势能变化多少 如果电荷从 B沿图中曲线移到A 则它的电势能又变化多少 试比较A B两点的电势高低 场强大小 用心 爱心 专心5 图 1 4 19 解析 由于电场力做功只与始 末位置有关 与路径无关 因此不论把电荷从B沿直线移 到A 还是从B沿曲线移到A 电场力做的功均等于WBA qUBA 7 10 6 150 J 1 05 10 3 J 根据电场力做功和电势能变化的关系知 把电荷从B移至A 无论沿直线还是沿曲线 电场 力做了 1 05 10 3 J 的正功 所以电荷的电势能均减少了 1 05 10 3 J 根据负电荷产生电场的电场线分布情况知 越靠近负电荷场强越大 故场强EA EB 因负电荷电场的电场线指向负电荷 而沿着电场线的方向电势越来越低 故可判断出电势 B A 答案 1 05 10 3 J 1 05 10 3 J EA EB B A 11 为使带负电的点电荷q在一匀强电场中沿直线匀速地由A运动到B 必须对该电荷施 加一个恒力F 如图 1 4 20 所示 若AB 0 4 m 37 q 3 10 7 C F 1 5 10 4 N A点的电势 A 100 V 不计负电荷受的重力 1 在图中用实线画出电场线 用虚线画出通过A B两点的等势线 并标明它们的电势 2 求q在由A到B的过程中电势能的变化量 图 1 4 20 解析 电荷由A匀速运动到B 说明电荷受到的电场力与恒力F是一对平衡力 等大反向 又因为是负电荷 所以电场 力跟场强的方向相反 可以判断出场强与F同向 再根据电场 线与等势面垂直画出过A B两点的等势线如下图 要求B点的电势和由A到B过程中电荷 电势能的变化量 就要先求出q在由A到B的过程中电场力所做的功 1 电荷由A到B过程中电场力做的功 WAB F ABcos 180 4 8 10 5 J A B两点的电势差 UAB V 160 V WAB q 4 8 10 5 3 10 7 所以 A B 160 V 所以 B A 160 V 100 V 160 V 60 V 用心 爱心 专心6 2 q由A到B过程中 电势能的变化量等于电场力做的功 E qUAB 3 10 7 160 J 4 8 10 5 J 答案 1 略 2 电势能增加 4 8 10 5 J 12 如图 1 4 21 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 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 图 1 4 21 解析 1 EP mgl 4 5 10 3 J EP 电 Eql