2019_2020学年高中物理第一章静电场第4节电势能和电势课时训练含解析新人教版选修3_.pdf

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1、.第第 4 4 节节电势能和电势电势能和电势基础训练电势高低的判断1.如图所示,真空中一个点电荷Q 在空间激发电场,在以 Q 为圆心的同心圆上,分别有 A,B,C 三点。比较这三点的电势,有以下几个判断,其中正确的是A.若 Q 为正电荷,则有ABBCC.若 Q 为负电荷,则有ABCD.若 Q 为负电荷,则有A=BC解析:顺着电场线方向电势降低,反之电势升高,故选项 B 正确,A,C,D 错误。2.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,静电力做正功,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

2、增加,A 点的电势一定较高D.正电荷只在静电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:根据静电力做功和电势能变化的关系,不管是正电荷还是负电荷,只要静电力做正功,电势能就减少;只要静电力做负功,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。选项 A,B,C错误,D 正确。3.如图所示为电场中的三条电场线,A,B,C 是其中一条电场线上的三个点。现用 EA,EB,EC表示这三点的电场强度,A,B,C表示这三点的电势,则必有A.EAEBECC.EA=EB=ECB.ABCD.A=B=C解析:根据电场

3、线的疏密表示电场强度的大小,电场线越密电场强度越大,所以 ECEBEA,故 A,C错误;顺着电场线方向电势降低,可知ABC,故 B 正确,D 错误。对静电力做功与电势能变化关系的理解4.如图所示,虚线 a,b,c 是某静电场中的三个等势面,一正粒子的运动轨迹如图中实线 KLMN所示。由图可知.A.粒子从 K 到 L 的过程中,静电力做负功,电势能减小B.粒子从 L 到 M 的过程中,静电力做负功,电势能增加C.abcD.abc解析:由等势面的分布规律可知,该电场为点电荷产生的电场。由运动轨迹可知,运动的正粒子跟场源电荷的相互作用是斥力,所以场源电荷是正电荷。根据电场线与等势面垂直,电场线的分布

4、是发散状辐射向外的。正粒子从 K 到 L 受静电力的方向背离圆心,与移动方向夹角为钝角,静电力做负功,粒子的电势能增加,选项A 错误;从 L 到 M,可看做轨迹与L 所在等势面的另一交点运动到 M,粒子受到的静电力与移动方向夹角为锐角,静电力做正功,粒子的电势能减少,选项 B 错误;根据电场线的方向是电势降低的方向可知选项C 正确,D 错误。5.如图为一头大一头小的导体周围等势面和电场线示意图,已知两个相邻等势面间的电势之差相等,则A.a 点和 d 点的电场强度一定相同B.a 点的电势一定低于 b 点的电势C.将负电荷从 c 点移到 d 点,静电力做正功D.将正电荷从 c 点沿虚线移到 e 点

5、,电势能先减小后增大解析:a点和d点的电场强度方向不同,则这两点的电场强度不同,故A错误;沿着电场线的方向,电势越来越低,由图示可知,a 点电势比 b 点电势低,故 B 正确;由图示可知,c 与 d 两点在同一个等势面上,将负电荷从c 点移到 d 点,静电力不做功,故 C 错误;将正电荷从 c 点沿虚线移到e点,静电力先做负功,后做正功,因此电荷的电势能先增大后减小,故 D 错误。6.图中实线是一簇未标明方向的匀强电场的电场线,虚线是一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a,b 是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受静电力作用,且在 a 点速度垂直于电场线,则根据此图可知带电粒子带正电带电粒子

6、在 a,b 两点的受力方向竖直向下带电粒子的运动轨迹是一段抛物线带电粒子在 a 点的水平速度等于在 b 点的水平速度带电粒子在 a 点的速度大于在 b 点的速度以上判断正确的是A.B.C.D.解析:假设粒子由 a 到 b 运动。由图可知,粒子向下偏转,则说明粒子所受的静电力方向竖直向下,由于不知电场线方向,故无法判断粒子电性,故正确,错误;由图可知,粒子从 a 到 b 的过程中,受恒定的静电力,运动轨迹为一段抛物线,正确;粒子在水平方向不受力,则水平方.向做匀速运动,即带电粒子在 a 点的水平速度等于在b 点的水平速度,正确;粒子从 a 到 b 的过程中,静电力做正功,说明粒子速度增大,故可知

7、 b 处速度较大,故错误。故选 B。电势、电势能、等势面7.如图所示为范德格拉夫起电机,直流高压电源的正电荷通过电刷E、传送带、电刷 F,源源不断地传到球壳的外表面,并均匀地分布在球壳的外表面上,从而在球壳和大地间形成高电压。当达到某稳定的高压时,一个电子仅在静电力作用下,从金属球壳外空间中 A 点运动到 B 点。下列说法正确的是A.电子在 A 点的电势能小于 B 点的电势能B.电子在 A 点的加速度小于 B 点的加速度C.电子在 A 点的速度小于 B 点的速度D.A 点的电势比 B 点的电势低解析:由于金属球壳带正电,因此 A 点电势高,电场强度大,所以电子在 A 点电势能小,选项 A 正确

8、,D 错误;由于 A 点电场强度大,所以电子在 A 处的加速度大,所以选项 B 错误;电子在仅有静电力作用下,由静止从 A 点加速向 B 运动,所以选项 C 错误。8.如图所示为等量点电荷周围的电场线分布图,A,B,O 位于两点电荷连线上,其中 O 为两点电荷连线的中点,C,D 是连线的中垂线上的两点。关于各点的电场性质的描述,下列说法正确的是A.A,B,O 三点的电势大小相等B.O,C,D 三点的电场强度相等C.若将带正电的试探电荷q 从 C 点移到 B 点,电势能减小D.若将带负电的试探电荷q 从 A 点移到 D 点,静电力做负功解析:沿电场线方向电势降低,则OBA,A 错误;由电场线越密

9、,电场强度越大,电场线越稀疏,电场强度越小可知,B错误;等量异种点电荷连线的中垂线为等势线,将正试探电荷从C点移动到 B 点,即从高电势到低电势,静电力做正功,电势能减小,C 正确;负试探电荷从 A 点移到 D点,静电力做正功,D 错误.能力提升9.如图所示,一带电粒子在电场中沿曲线 AB 运动,从 B 点穿出电场,a,b,c,d 为该电场中的等势面,这些等势面都是互相平行的竖直平面,不计粒子所受重力,则.A.该粒子一定带负电B.此电场不一定是匀强电场C.该电场的电场线方向一定水平向左D.粒子在电场运动过程中动能不断减少解析:由于不能确定电场线方向,故不能确定粒子所带电性,选项 A,C 错误;

10、等势面互相平行,故一定是匀强电场,选项 B 错误;粒子所受静电力一定沿电场线指向轨迹凹侧,而电场线和等势面垂直,由此可确定静电力一定做负功,故动能不断减少,选项 D 正确。10.将一原来不带电的半径为R 的金属放入电荷量为+Q 的小球的电场中,由于金属球对电场的影响,最终所形成的电场线分布如图所示。设两球球心间的距离为 3R,金属球表面的电势处处相等,a,b 为电场中的两点,则A.金属球将带负电B.金属球和小球间的库仑力为引力,其大小为 F=kC.检验电荷-q 在 a 点的电势能比在 b 点的大D.将一电子从 a 点移到 b 点的过程中,静电力做负功解析:金属球左侧感应出负电荷,右侧感应出正电荷,整个金属球处于静电平衡状态,所以选项 A 错误;根据已知条件,两球已经不能再看做质点,所以不能用库仑定律公式求解,选项 B 错误;根据沿电场线方向电势降低,ab,所以负电荷在 a 处的电势能要小,所以选项 C 错误;电子从 a 到 b 过程中,电势能增加,所以静电力做负功,选项 D 正确。.