第二讲 电势 电势差 电势能与电场力做功的关系
一、单项选择题
1.如图所示，在－Q形成的电场中，有a、b、c三点，它们到点电荷的距离为ra A．a点电势高于c点电势 B．a点场强比c点场强大 C．同一负电荷放在c点比放在a点的电势能大 D．同一负电荷由a点移到b点，比由b点移到c点电场力做功多 解析 由孤立负点电荷电场线和等势面的分布知B正确；因φc>φa，同一负电荷在电势低处电势能大，故C错；因Uab＝Ubc，据W＝qU知Wab＝Wbc，D错． 答案 B 2.如图所示，以坐标原点O为圆心，半径为r的圆与坐标轴交于a、b、c、d.在O点固定一个正点电荷Q，另有一沿x轴正方向，场强大小为E的匀强电场，当点电荷＋q在电场中移动时( ) A．从a移到b，电场力不做功 B．从a移到c，电场力做正功 C．从d到b，电场力做功为2qEr D．从d到a，电场力做功为2qEr 解析 点电荷Q所形成的电场与匀强电场叠加时，场强遵循矢量合成法则，电势遵循代数相加法则．具体处理问题时，亦可应用独立作用原理，即求电荷q在电场中所受电场力，可先分别求出点电荷Q和匀强电场对该电荷的作用力，再求它们的矢量和．求电荷在电场中具有的电势能或在电场中移动时电场力所做的功，可先分别求出在点电荷Q和匀强电场对该电荷的作用力，再求它们的矢量和．求电荷在电场中具有的电势能或在电场中移动时电场力所做的功，可先分别求出在点电荷Q形成的电场和匀强电场中的电势能或在这两个电场中移动所做的功，再求和．a、b、c、d位于以＋Q为球心的球面上，它们在＋Q形成的电场中的电势是相等的．而在匀强电场中，这四个点的电势高低关系是φd>φa＝ φc>φb，且Uda＝Udc＝Uab＝Uc b＝Er.由此可断定Wdb＝2qEr. 答案 C 3．如图所示，三条平行且等间距的虚线表示电场中的三个等势面，其电势分别为10 V、20 V、30 V．实线是一带负电的粒子仅在电场力的作用下在该区域内运动的轨迹，对于轨迹上的a、b、c三点，下列说法中正确的是( ) A．带电粒子一定是先过a，再到b，然后到c B．带电粒子在三点所受电场力的大小Fb>Fa>Fc C．带电粒子在三点动能Ekc>Eka>Ekb D．带电粒子在三点电势能的大小相等 解析 运动可能由a，再到b，然后到c，也有可能反过来运动，所以A错误；由于是平行且等间距的等势面，所以此区域内是匀强电场，电场力的大小相等，所以B错误；粒子在b点动能最小，在C点动能最大，所以C正确；带电粒子从电势高的地方到电势低的地方电场力做正功，电势能减小，所以D错误． 答案 C 4.如图所示，abcd是正方形，将一负电荷q从a点移到b点时，需克服电场力做功W，若将同一负电荷q从a点移到d点，也需克服电场力做功W，则关于此空间存在的电场可能是( ) ①方向由a指向c的匀强电场 ②方向由b指向d的匀强电场 ③处于c点的正点电荷产生的电场 ④处于c点的负点电荷产生的电场 A．①③ C．②③ B．②④ D．①④ 解析 因负电荷q从a→b和从a→d电场力做功相同，据W＝qUab＝qUad得φb＝φd.若电场为由b指向d的匀强电场时，φb≠φd，故②错．若电场是点电荷产生的，因Wab和Wad都是克服电场力做功，所以c处不可能是正点电荷，④对③错． 答案 D 5.如图所示，水平固定的小圆盘A带电量为Q，电势为零，从盘心处O释放一质量为m的带电量为＋q的小球，由于电场力的作用，小球竖直上升的高度可达盘中心竖直线上的C点，OC＝h1.又知过竖直线上B点时小球速度最大，已知重力加速度为g，由此可确定( ) ①B点的场强 ②C点的场强 ③B点的电势 ④C点的电势 A．①③ C．①④ B．②④ D．②③ 解析 带电小球在Q形成的电场中，从O点沿竖直线上升的过程中，受到向上的电场力和向下的重力共同作用，电场力做正功，重力做负功．在到达B点之前电场力大于重力，小球加速运动，到达B点时，电场力和重力大小相等，加速度为零，速度达最大，而运动到B点上方后，电场力小于重力，速度减小，到达最高点C时，减少的电势能完全转化为重力势能，则有qEB＝mg，所以EB＝ 答案 C 二、多项选择题 6.如图所示，一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称，O、M、N是y轴上的三个点，且OM＝MN.P点在y轴右侧，MP⊥ON.则( ) mgmgh1 ；q(φ0－φC)＝mgh1，又φ0＝0，所以φC＝－. qq A．M点的电势比P点的电势高 B．将负电荷由O点移动到P点，电场力做正功 C．M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差 D．在O点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿y轴做直线运动 解析 在静电场中，沿着电场线方向，电势降低，A项正确；负电荷在电场中受力方向与电场线的切线方向相反，故由O向P运动时，电场力做负功，B项错；由电场线的疏密程度可知，OM段的任意点场强均大于MN段任意点场强，故OM两点间电势差大于MN两点间电势差，C项错；根据电场线关于y轴对称，故y轴上场强方向处处沿y轴正方向，故静电荷受力始终沿y轴正方向，故粒子做直线运动，D项正确． 答案 AD 7．如图所示，在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷＋Q和－Q，x轴上的P点位于－Q的右侧．下列判断正确的是( ) A．在x轴上还有一点与P点电场强度相同 B．在x轴上还有两点与P点电场强度相同 C．若将一试探电荷＋q从P点移至O点，电势能增大 D．若将一试探电荷＋q从P点移至O点，电势能减小 解析 由点电荷产生的场强公式E＝2和场强叠加知识得，若－Q与O点的距离为x，P点与－Q的距离为a，则可得P点场强为EP＝2－ kQrkQakQ2x＋a2 ，方向水平向左，同理可得，P关于O的对称点场强大小及方向与P点相同，因此A正确，B错；根据等量异种电荷形成的电场特点知，O点电势为零，而P点电势小于零，故将＋q从P点移至O点，电场力做负功，其电势能一定增大． 答案 AC 8．化学变化过程中伴随着电子的得失，使系统的电势能发生了变化，则( ) A．中性钠原子失去电子的过程中系统的电势能增大 B．中性钠原子失去电子的过程中系统的电势能减小 C．钠离子和氯离子结合成氯化钠分子的过程中系统的电势能减小 D．氯化钠分子电离为钠离子和氯离子的过程中系统的电势能减小 解析 原子失去电子过程中，带正电的原子核与带负电的电子分离，克服电场力做功，电势能增大；正负离子结合成分子的过程中电场力做正功，电势能减小． 答案 AC 9．真空中，两个相距L的固定点电荷E、F所带电荷量分别是QE和QF，在它们共同形
高三物理一轮复习 62 电势 电势差 电势能与电场力做功的关系课时检测 新人教版
