第4节 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( B )
A.若Q为正电荷,则有?A?B>?C C.若Q为负电荷,则有?A>?B>?C D.若Q为负电荷,则有?A=?B
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( D )
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. (2024·浙江嘉兴期中)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( B )
A.EA>EB>EC C.EA=EB=EC
B.?A>?B>?C D.?A=?B=?C
解析:根据电场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EC>EB>EA,故A,C错误;顺着电场线方向电势降低,可知?A> ?B>?C,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( C )
- 1 -
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.?a>?b>?c D.?a
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. (2024·浙江杭州选考模拟)如图为一头大一头小的导体周围等势面和电场线(带有箭头的线为电场线)示意图,已知两个相邻等势面间的电势之差相等,则( B )
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,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. (2024·浙江宁波北仑中学期中)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
①带电粒子带正电
②带电粒子在a,b两点的受力方向竖直向下 ③带电粒子的运动轨迹是一段抛物线
④带电粒子在a点的水平速度等于在b点的水平速度 ⑤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( B )
A.②③ B.②③④ C.③④⑤ D.①③⑤
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②正确,①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,③正确;粒子在水平方向不受力,则水平方
- 2 -
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,④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b处速度较大,故⑤错误。故选B。 电势、电势能、等势面
7. (2024·浙江金华十校模拟)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 )
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,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.(2024·浙江“超级全能生”联考)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( C )
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?O>?B>?A,A错误;由电场线越密,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( D )
- 3 -
新人教版高中物理选修3-1第一章静电场第4节电势能和电势课时训练含解析
