高中物理课时达标训练（选修3－1）：第一章静电场 第5课时 电势能和电势 .doc

1. 静电力做功的特点在电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。在匀强电场中，电场力做的功W=qEd，其中d为沿电场线方向的位移。 2. 电势能定义：电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫电势能。静电力做功与电势能的关系：静电力做的功等于电势能的减少量，或等于电势能变化量的负值，即WAB=EAp EBp=Ep。电势能是相对的，与零电势能面有关。通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功。正电荷顺着电场线移动，电场力做正功，电势能减少；负电荷顺着电场线移动，电场力做负功，电势能增加；正电荷逆着电场线移动，电场力做负功，电势能增加；负电荷逆着电场线移动，电场力做正功，电势能减少。3. 电势定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。公式：。 单位：伏特。符号：V。1 V=1 J/C。对电势的理解：电势的相对性：某点电势的大小是相对于零电势点而言的。零电势的选择是任意的，一般选地面和无穷远为零势能面。电势的固有性：电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。电势是标量。计算时Ep、q、都带正负号。4. 等势面定义：电场中电势相等的各点构成的面。特点：电场线跟等势面垂直，即场强的方向跟等势面垂直。在等势面上移动电荷时电场力不做功。电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。等差等势面越密的地方电场强度越大；反之越小。任意两等势面不相交。一质量为m的带电小球,在竖直方向的匀强电场中以初速度v0水平抛出,小球的加速度大小为 ,则小球在下落h高度过程中( )A.动能增加了 B.电势能增加了C.重力势能减少了D.机械能减少了如图所示，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的试验电荷依次放在三点上，关于它所具有的电势能的正确说法是( )A放上+q时，它们的电势能EPAEPBEPCB放上+q时，它们的电势能EPAEPBEPCC放上q时，它们的电势能EPAEPBEPCD放上q时，它们的电势能EPAEPBEPC为了比较点电荷在不同位置时的电势能大小，可根据电荷在这些位置移动时电场力做功情况来判断。具体判断时可以用重力做功判断重力势能大小的方法进行类比。答案：AD解析：若将+q从A移到B，再由B移到C都是电场力做正功，电荷的电势能都是减少，可见EPAEPBEPC，A选择正确；若将-q从A移到B，再由B移到C都是电场力做负功，电荷的电势能都是增加，可见EPAEPBEPC，D选择正确。在真空中A、B两点分别放置等量异种电荷，在电场中通过A、B两点的竖直平面内对称位置取一个矩形路径abcd，如图所示，现将一电子沿abcd移动一周，则下列判断正确的是（）A由ab电场力做正功，电子的电势能减小B由bc电场对电子先做负功，后做正功，总功为零C由cd电子的电势能一直增加D由da电子的电势能先减小后增加，电势能总增加量为零A、由ab，电势降低，电场力做负功，电子的电势能增加，故A错误；B、由bc，电势先降低再升高，则电场对电子先做负功，后做正功，根据对称性可知，b、c两点的电势相等，电场力做的总功为零，故B正确；C、由cd，电势升高，电场力做正功，电子的电势能减小，故C错误；D、由da，电势先升高再降低，则电场对电子先做正功，后做负功，电子的电势能先减小后增加，电势能总增加量为零，d、a两点的电势相等，电场力做的总功为零，故D正确。在静电场中，把一个电荷量q=2.010-5C的负电荷由M点移到N点，电场力做功6.010-4J，由N点移到P点，电场力做负功1.010-3J，则M、N、P三点电势高低关系是怎样的？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（如图所示），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量是多少？（电场足够大）（1）互相平行的竖直平面的等势面，与水平方向成45角斜向上射入匀强电场，要使小球做直线运动，则重力与电场力的合力与初速度共线，由此可确定小球带电电性，及电荷量。（2）小球在入射方向先做匀减速直线运动，后反向做匀加速直线运动，由位移与速度的关系可确定小球的最大位移。解析：（1）如图所示，电场线水平向左，由题意可知， ，由动能定理，得： 所以。 1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 2关于静电场，下列说法正确的是（ ）A电势等于零的物体一定不带电B电场强度为零的点，电势一定为零C同一电场线上的各点，电势一定相等D负电荷沿电场线的方向移动时，电势能一定增加3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（ ）A1、2两点的电场强度相等B1、3两点的电场强度相等C1、2两点的电势相等D2、3两点的电势相等 4. 如图所示,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、B两点的场强方向与x轴同向B .A、B两点的场强方向与x轴反向C .A点的场强大于B点的场强D .A点的场强小于B点的场强 5如图所示，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为、。一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，则（ ）A直线a位于某一等势面内，B直线c位于某一等势面内，C若电子有M点运动到Q点，电场力做正功D若电子有P点运动到Q点，电场力做负功 6两个正、负点电荷周围电场线分布如图所示，P、Q为电场中两点，则（ ）A正电荷由P静止释放能运动到QB正电荷在P的加速度小于在Q的加速度C负电荷在P的电势能高于在Q的电势能D负电荷从P移动到Q，其间必有一点电势能为零 7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 8（2017天津卷）如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB，电势能分别为EpA、EpB。下列说法正确的是（ ）A电子一定从A向B运动B若aA>aB，则Q靠近M端且为正电荷C无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpA<EpBDB点电势可能高于A点电势9（2017江苏卷）在x轴上有两个点电荷q1、q2，其静电场的电势在x轴上分布如图所示下列说法正确有（ ）Aq1和q2带有异种电荷Bx1处的电场强度为零C负电荷从x1移到x2，电势能减小D负电荷从x1移到x2，受到的电场力增大10如图所示为一个平面直角坐标系xOy，在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量的异种点电荷+Q和Q，y轴上有一点P，PN是一条平行于x轴的直线。下列判断正确的是（ ）A在N点放一个点电荷可能使P点的电场强度为零B在P点放一个点电荷可能使N点的电场强度为零C若将一个试探电荷+q从P点移至N点，电势能增大D若将一个试探电荷+q从P点移至N点，电势能减小11如图甲所示，两个点电荷Q1、Q2固定在x轴上距离为L的两点，其中Q1带正电荷位于原点O，a、b是它们的连线延长线上的两点，其中b点与O点相距3L。现有一带正电的粒子q以一定的初速度沿x轴从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用)，设粒子经过a，b两点时的速度分别为va、vb，其速度随坐标x变化的图象如图乙所示，则以下判断正确的是AQ2带负电且电荷量大于Q1Bb点的场强一定为零Ca点的电势比b点的电势高D粒子在a点的电势能比b点的电势能小12将带电荷量为6106 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做功为3105 J，再从B点移到C点，电场力做功为1.2105 J，求：（1）电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中，电势能共改变了多少？（2）若规定A点电势为零，则电场中C点的电势为多少？参考答案与解析1. B2D3. D4. AD5.B6.D7.BC8BC解析：电子在电场中做曲线运动，虚线AB是电子只在 静电力作用下的运动轨迹，电场力沿电场线直线曲线的凹侧，电场的方向与电场力的方向相反，如图所示，由所知条件无法判断电子的运动方向，故A错误；若aA>aB，说明电子在M点受到的电场力较大，M点的电场强度较大，根据点电荷的电场分布可知，靠近M端为场源电荷的位置，应带正电，故B正确；无论Q为正电荷还是负电荷，一定有电势，电子电势能，电势能是标量，所以一定有EpA<EpB，故C正确，D错误。【名师点睛】本题考查的知识点较多，应从曲线运动的特点和规律出发判断出电子的受力方向，再利用相关电场和带电粒子在电场中的运动规律解决问题。9AC解析：由图知x1处的电势等于零，所以q1和q2带有异种电荷，A正确，图象的斜率描述该处的电场强度，故x1处场强不为零，B错误；负电荷从x1移到x2，由低电势向高电势移动，电场力做正功，电势能减小，故C正确；由图知，负电荷从x1移到x2，电场强度越来越小，故电荷受到的电场力减小，所以D错误【名师点睛】本题的核心是对x图象的认识，要能利用图象大致分析出电场的方向及电场线的疏密变化情况，依据沿电场线的方向电势降低，还有就是图象的斜率描述电场的强弱电场强度10AC12（1）电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中，电势能共增加了1.8105 J；（2）若规定A点的电势为零，则电场中C点的电势为30 V。解析：（1）电荷从A点到B点的过程电势能增加Ep1=3105 J再从B点移到C点时，电势能减少Ep2=1.2105 J则电荷从A点移到C点的过程中电势能增加了E=Ep1Ep2=3105 J1.2105 J=1.8105 J（2）若规定A点的电势为零，则在C点电势能为EpC=1.8105 JC点的电势为