电势能和电势、电势差(基础篇).pdf

第 1 页 电势能和电势、电势差 一、选择题：1、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、负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加 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 3、图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（）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 4、带电粒子以速度 v0沿竖直方向垂直进入匀强电场 E 中，如图所示，经过一段时间后，其速度变为水平方向，大小仍为 v0，则一定有（）A、电场力与重力大小相等 B、粒子运动的水平位移大小等于竖直位移大小 C、电场力所做的功一定等于重力所做的功 D、电势能的减小一定等于重力势能的增大 5、电场中有 A、B 两点，A 点的电势30AV，B 点的电势10BV，一个电子由 A 点运动到 B 点的过程中，下列几种说法中正确的是（）A、电场力对电子做功 20 eV，电子的电势能减少了 20 eV B、电子克服电场力做功 20 eV，电子的电势能减少了 20 eV C、电场力对电子做功 20 eV，电子的电势能增加了 20 eV D、电子克服电场力做功 20 eV，电子的电势能增加了 20 eV 6、将一正电荷从无穷远处移入电场中的 M 点，电势能减小了98.0 10J，若将另一等量的第 2 页 负电荷从无穷远处移入电场中的 N 点，电势能增加了99.0 10J，则下列判断正确的是（）A、0MN B、0NM C、0NM D、0MN 7、如图所示，在矩形 ABCD 的 AD 边和 BC 边的中点 M 和 N 各放一个点电荷，它们分别带等量的正、负电荷.E、F 是 AB 边和 CD 边的中点，P、Q 两点在 MN 的连线上，MP=QN.对于 E、F、P、Q 四点，其中电场强度相同、电势相等的两点是（）A、E 和 F B、P 和 Q C、A 和 B D、C 和 D 8、如图所示，在 y 轴上关于 O 点对称的 A、B 两点有等量同种点电荷+Q，在 x 轴上 C点有点电荷Q，且 CO=OD，ADO=60.下列判断正确的是（）A、O 点电场强度为零 B、D 点电场强度为零 C、若将点电荷+q 从 O 移向 C，电势能增大 D、若将点电荷q 从 O 移向 C，电势能增大 9、如图所示，Q1和 Q2是两个固定的负点电荷，在它们的连线上有 a、b、c 三点，其中 b点的合场强为零，现将另一正点电荷 q 由 a 点沿连线移动到 c 点，在移动的过程中，点电荷 q 的电势能变化是（）A、不断减少 B、不断增加 C、先增加后减少 D、先减少后增加 二、解答题：1、在静电场中，把一个电荷量5q2.0 10C的负电荷由 M 点移到 N 点，电场力做功46.0 10J，由 N 点移到 P 点，电场力做负功31.0 10J，则 M、N、P 三点电势高低关系是_.2、如果把8 q1.0 10C的电荷从无穷远移到电场中的 A 点，需要克服电场力做功4W1.2 10J，那么：（1）q 在 A 点的电势能和 A 点的电势各是多少？（2）q 在未移入电场前 A 点的电势是多少？3、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，如图所示若740.4 m373 10C1.5 10NABqF，A 点的电势100 VA(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 4、如图所示，在场强0/4E 1N C的水平匀强电场中，有一根长l 15 cm的细线，一端固第 3 页 定在 O 点，另一端系一个质量m 3 g、电荷量62 10Cq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？【答案与解析】一、选择题：1、D 解析：考查电场和电势、电势能的概念以及静电力做功与电势能变化的关系，选 D 2、D 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 3、AD 解析：由电场线的意义，电场线密的地方场强大，电荷在该点受力大，沿电场线方向电势降低所以 M 点的电势高于 N 点电势，M 点的场强小于 N 点的场强，选项 AD 正确，BC 错误.4、ABCD 解析：水平方向2012Eq Lmv，在竖直方向上20102mg Lmv，又由于水平方向和竖直方向都是匀变速运动，初末速度相等，时间相等，由0vvat可知a相等，故mgEq，结合以上两式可知 L=L，故 A、B 正确，C 也正确.又重力势能的增加为 mgL，电势能的减小为 EqL，故 D 正确.所以答案为 ABCD.5、D 解析：由题意知 A 点电势高于 B 点电势，电子由 A 运动到 B 电场力做功()20eVABWq，即克服电场力功 20 eV，电子的电势能增加 20 eV.6、C 解析：取无穷远处电势为 0，则正电荷在 M 点的电势能为.00981J，负电荷在 N 点的电势能为.00991J.由pEq，M、N 点的电势0M，0N，且|NM，即0NM，故 C 正确.7、A 解析：P、Q 两点电场强度相等，电势PQ，A、B 和 C、D 处的场强方向不同，E、F在 MN 连线的垂直平分线上，电势为零、场强方向水平向右，大小相等，故只有 A 正确.8、BD 第 4 页 解析：D 点的电场强度是两个+Q 和一个Q 所产生的场的叠加，它们在 D 点产生的场强大小相等方向互成 120角，由矢量合成法则知，D 点的合场强等于零，B 选项正确.由场强叠加原理和点电荷的电场强度计算2kQEr可知，OC 段上的场强方向是由 O 指向 C，q 由O 移动到 C 电场力做负功，电势能增加，D 选项正确.9、C 解析：根据电场强度是矢量，b 是场强为零的点，由叠加原理可知，a、b 之间的场强方向向左，bc 之间的场强方向向右，故将正点电荷 q 由 a 点移动到 c 点，电场力先做负功再做正功，q 的电势能先增加后减少.二、解答题：1、NMP 解析：由ABABWUq知：456 10V30V2 10MNMNWq ，所以MN 351 10V50 V2 10NPNPWq ，所以NP 两式相加得15VMP，MP 综上可知：NMP 2、（1）1.2104 J 41.2 10 V（2）41.2 10 V 解析：（1）克服电场力做功，电荷电势能增加，可知电荷 q 在 A 点的电势能为正值41.2 10 JpAEW（2）电势是场的性质不因 q 放入与否而变化，故A仍为41.2 10 V.3、(1)见解析 (2)电势能增加54.8 10J 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 A、B 两点的电势差 所以160 VAB 故160 V 100 V 160 V60 VBA 第 5 页(2)q 由 A 到 B 过程中，电势能的变化量等于电场力做的功 4、(1)重力势能减少34.5 10J 电势能增加33 10J(2)3103 J 1.5103 V (3)1 m/s 5102 N 解析：(1)3P4.5 10JEmgl(2)333PP3 103 10JV 1.5 10 V2 10BBEEq6，(3)AB 由动能定理得：212BmglEqlmv，所以/Bv1 m s，在 B 点对小球：22B5 10NTTmvFmgFl