高中物理 課時(shí)跟蹤檢測四電勢能和電勢含解析新人教選修31

電勢能和電勢1．在靜電場中，將一正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場力做了負(fù)功，則()A．b點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定比a點(diǎn)大B．電場線方向一定從b指向aC．b點(diǎn)的電勢一定比a點(diǎn)高D．該電荷的動(dòng)能一定減小解析：選C電場力做負(fù)功，該電荷電勢能增加。正電荷在電勢高處電勢能較大，C正確。電場力做負(fù)功同時(shí)電荷可能還受其他力作用，總功不一定為負(fù)。由動(dòng)能定理可知，動(dòng)能不一定減小，D錯(cuò)。電勢高低與場強(qiáng)大小無必然聯(lián)系，A錯(cuò)。b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，但a、b可能不在同一條電場線上，B錯(cuò)。2．(2016·全國卷Ⅲ)關(guān)于靜電場的等勢面，下列說法正確的是()A．兩個(gè)電勢不同的等勢面可能相交B．電場線與等勢面處處相互垂直C．同一等勢面上各點(diǎn)電場強(qiáng)度一定相等D．將一負(fù)的試探電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面，電場力做正功解析：選B在靜電場中，兩個(gè)電勢不同的等勢面不會相交，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電場線與等勢面一定相互垂直，選項(xiàng)B正確；同一等勢面上的電場強(qiáng)度可能相等，也可能不相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，移動(dòng)負(fù)試探電荷時(shí)，電場力做負(fù)功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.如圖所示，實(shí)線是某電場中的一條電場線，虛線是該電場中的兩條等勢線，由圖可以得出的正確結(jié)論是()A．M點(diǎn)的電勢一定低于N點(diǎn)的電勢B．M點(diǎn)的場強(qiáng)一定小于N點(diǎn)的場強(qiáng)C．由M點(diǎn)向N點(diǎn)移動(dòng)電荷時(shí)，電勢能的改變量與零電勢的選取無關(guān)D．某電荷在M點(diǎn)或N點(diǎn)具有的電勢能與零電勢的選取無關(guān)解析：選C沿著電場線方向電勢逐漸降低，可知M點(diǎn)的電勢大于N點(diǎn)的電勢，A錯(cuò)誤；根據(jù)電場線與等勢面垂直，可以作出如圖所示電場線，可得EM＞EN，B錯(cuò)誤；M、N兩點(diǎn)的電勢能之差與零電勢的選取無關(guān)，C正確；而Ep＝qφ，所以電勢能的大小與零電勢的選取有關(guān)，D錯(cuò)誤。4．在電場中，把電荷量為4×10－9C的正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服靜電力做功6×10－8J，以下說法中正確的是()A．電荷在B點(diǎn)具有的電勢能是6×10－8JB．B點(diǎn)電勢是15VC．電荷的電勢能增加了6×10－8JD．電荷的電勢能減少了6×10－8J解析：選C電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能具有相對性，只有確定了零勢點(diǎn)，B點(diǎn)的電勢、電荷在B點(diǎn)的電勢能才是確定的數(shù)值，故A、B錯(cuò)誤；由于電荷從A移到B的過程中克服靜電力做功6×10－8J，故電荷電勢能應(yīng)該增加了6×10－8J，故C正確，D錯(cuò)誤。5．[多選]如圖甲所示，AB是電場中的一條直線，電子以某一初速度從A點(diǎn)出發(fā)，僅在電場力作用下沿AB運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，其v-t圖像如圖乙所示。關(guān)于A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度EA、EB和電勢φA、φB的關(guān)系，下列判斷正確的是()A．EA＞EB B．EA＜EBC．φA＞φB D．φA＜φB解析：選AC由v-t圖像可知：電子做的是加速度越來越小的變減速運(yùn)動(dòng)，電子受到的電場力就是其所受的合外力，即電場力越來越小，由F＝Eq可知，電場強(qiáng)度越來越小，即EA＞EB，A選項(xiàng)正確；由于電子帶負(fù)電，其所受的電場力方向與場強(qiáng)方向相反，則電場強(qiáng)度的方向應(yīng)為由A指向B，由沿電場線方向電勢越來越低，可得φA＞φB，C選項(xiàng)正確。6．如圖虛線表示某點(diǎn)電荷電場中的等勢面，一帶電粒子僅在電場力作用下由A運(yùn)動(dòng)到B的軌跡如圖中實(shí)線所示。粒子在A、B點(diǎn)的加速度大小分別為aA、aB，電勢能分別為EA、EB，下列判斷正確的是()A．a(chǎn)A＞aB，EA＞EBB．a(chǎn)A＞aB，EA＜EBC．a(chǎn)A＜aB，EA＞EBD．a(chǎn)A＜aB，EA＜EB解析：選D根據(jù)粒子軌跡的彎曲方向可知帶電粒子受到的是靜電斥力，從外向內(nèi)，電勢降低，所以該電場是負(fù)的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場，則粒子帶負(fù)電；根據(jù)U＝Ed知，等差等勢面越密的位置場強(qiáng)越大，B處等差等勢面較密集，則場強(qiáng)大，帶電粒子所受的電場力大，加速度也大，即aA＜aB，從A到B，電場線對帶電粒子做負(fù)功，電勢能增加，則知B點(diǎn)電勢能大，即EA＜EB；故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。7．如圖所示勻強(qiáng)電場E的區(qū)域內(nèi)，在O點(diǎn)處放置一點(diǎn)電荷＋Q。a、b、c、d、e、f為以O(shè)為球心的球面上的點(diǎn)，aecf平面與電場平行，bedf平面與電場垂直，則下列說法中正確的是()A．b、d兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同B．a(chǎn)點(diǎn)的電勢等于f點(diǎn)的電勢C．點(diǎn)電荷＋q在球面上任意兩點(diǎn)之間移動(dòng)時(shí)，電場力一定做功D．將點(diǎn)電荷＋q在球面上任意兩點(diǎn)之間移動(dòng)，從a點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)電勢能的變化量一定最大解析：選Db、d兩點(diǎn)的場強(qiáng)為＋Q產(chǎn)生的電場與勻強(qiáng)電場E的合場強(qiáng)，由對稱性可知，其大小相等、方向不同，A錯(cuò)誤；a、f兩點(diǎn)雖在＋Q的同一等勢面上，但在勻強(qiáng)電場E中此兩點(diǎn)不等勢，B錯(cuò)誤；在bedf面上各點(diǎn)電勢相同，點(diǎn)電荷＋q在bedf面上移動(dòng)時(shí)，電場力不做功，C錯(cuò)誤；從a點(diǎn)移到c點(diǎn)，＋Q對它的電場力不做功，但勻強(qiáng)電場對＋q做功最多，電勢能變化量一定最大，D正確。8.[多選]如圖所示，在x軸上相距為L的兩點(diǎn)固定兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷＋Q、－Q，虛線是以＋Q所在點(diǎn)為圓心、為半徑的圓，a、b、c、d是圓上的四個(gè)點(diǎn)，其中a、c兩點(diǎn)在x軸上，b、d兩點(diǎn)關(guān)于x軸對稱。下列判斷正確的是()A．b、d兩點(diǎn)處的電勢相同B．四個(gè)點(diǎn)中c點(diǎn)處的電勢最低C．b、d兩點(diǎn)處的電場強(qiáng)度相同D．將一試探電荷＋q沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn)，＋q的電勢能減小解析：選ABD等量異種點(diǎn)電荷的電場線及等勢線的分布如圖所示。由于b、d兩點(diǎn)關(guān)于x軸對稱，故b、d兩點(diǎn)電勢相等，A項(xiàng)正確；a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中，只有c點(diǎn)電勢為零，其余各點(diǎn)的電勢均大于零，故B項(xiàng)正確；b、d兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等，方向不同，故C項(xiàng)錯(cuò)；將一正的試探電荷由a點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)的過程中，由于a點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)電勢，故該電荷的電勢能減小，D項(xiàng)正確。9．如圖所示，在等量的異種點(diǎn)電荷形成的電場中，有A、B、C三點(diǎn)，A點(diǎn)為兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)，B點(diǎn)為連線上距A點(diǎn)距離為d的一點(diǎn)，C點(diǎn)為連線中垂線上距A點(diǎn)距離也為d的一點(diǎn)，則下面關(guān)于三點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小、電勢高低的比較，正確的是()A．EA＝EC＞EB；φA＝φC＞φBB．EB＞EA＞EC；φA＝φC＞φBC．EA＜EB，EA＜EC；φA＞φB，φA＞φCD．因?yàn)榱汶妱蔹c(diǎn)未規(guī)定，所以無法判斷電勢的高低解析：選B根據(jù)電場線的疏密分布知，A點(diǎn)的電場線比C點(diǎn)密，B點(diǎn)的電場線比A點(diǎn)密，則EB＞EA＞EC；等量的異種電荷的中垂線為等勢線，則A點(diǎn)的電勢與C點(diǎn)的電勢相等，沿著電場線方向電勢逐漸降低，則A點(diǎn)的電勢大于B點(diǎn)電勢。所以φA＝φC＞φB。故B正確。10．如圖為某示波管內(nèi)的聚焦電場，實(shí)線和虛線分別表示電場線和等勢線，則()A．場強(qiáng)Ea>Eb，Eb<EcB．電勢φa>φb，φc>φbC．沿cba路徑移動(dòng)質(zhì)子與電子，電荷的電勢能改變是一樣的D．沿bc直線方向射入的電子一定做直線運(yùn)動(dòng)解析：選D根據(jù)電場線的疏密表示電場強(qiáng)度的相對大小，可知Ea＞Eb＞Ec，故A錯(cuò)誤；沿著電場線方向電勢是降低的，同一等勢面上各點(diǎn)的電勢相等，則知φc＞φb＝φa，故B錯(cuò)誤；沿cba路徑移動(dòng)質(zhì)子與電子，根據(jù)公式W＝qU，知由于電子與質(zhì)子的電性相反，電場力對質(zhì)子做正功，質(zhì)子的電勢能減小，對電子做負(fù)功，電子的電勢能增大，故C錯(cuò)誤；沿bc直線方向射入的電子，所受的電場力沿bc方向，電子做直線運(yùn)動(dòng)，故D正確。11．如果把q＝1.0×10－8C的電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場中的A點(diǎn)，靜電力做功W＝－1.2×10－4J，那么：(1)q在A點(diǎn)的電勢能和A點(diǎn)的電勢各是多少？(2)q在移入電場前，A點(diǎn)的電勢是多少？解析：(1)靜電力做負(fù)功，電勢能增加，無限遠(yuǎn)處的電勢為0，電荷在無限遠(yuǎn)處的電勢能也為0，電勢能的變化量等于靜電力所做的功，即W＝Ep∞－EpA＝0－EpA，所以EpA＝－W＝1.2×10－4J，φA＝＝V＝1.2×104V。(2)A點(diǎn)的電勢是由電場本身決定的，跟A點(diǎn)是否有電荷存在無關(guān)，所以q在移入電場前，A點(diǎn)的電勢仍為1.2×104V。答案：(1)1.2×10－4J1.2×104V(2)1.2×104V12.如圖所示，勻強(qiáng)電場的電場線與AC平行，把10－8C的負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做功6×10－8J，AB長6cm，AB與AC成60°角。求：(1)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向；(2)設(shè)B處電勢為1V，則A處電勢為多少？電子在A處的電勢能為多少