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高中物理人教版选修3-1巩固提升 1-4电势能和电势

时间:2016-08-30


课后巩固提升
限时:45分钟 总分:100分

一、单项选择题(每小题 6 分,共 42 分) 1.下列说法中正确的是( )

A.电场线密集处场强大,电势高 B.沿电场线方向场强减小,电势降低 C.在电势高处电荷具有的电势能大 D.场强为零处,电势不一定为零 2. 在点电荷 Q 形成的电场中有一点 A, 当一个-q 的试探电荷从

电场的无限远处被移到电场中的 A 点时, 电场力做的功为 W, 则试探 电荷在 A 点的电势能及电场中 A 点的电势分别为( A.EpA=-W,φA=W/q B.EpA=W,φA=-W/q C.EpA=W,φA=W/q D.EpA=-W,φA=-W/q 3.如图所示,在 O 点的点电荷+Q 形成的电场中,试探电荷+q 由 A 点移到 B 点电场力做功为 W1,以 OA 为半径画弧交 OB 于 C, 再把试探电荷由 A 点移到 C 点电场力做功为 W2, 由 C 点移到 B 点电 场力做功为 W3,则三者关系为( ) )

A.W1=W2=W3<0

B.W1>W2=W3>0 C.W1=W3>W2=0 D.W3>W1=W2=0

4.三个点电荷电场的电场线分布如图所示,图中 a、b 两点处的 场强大小分别为 Ea、Eb,电势分别为 φa、φb,则( A.Ea>Eb,φa>φb B.Ea<Eb,φa<φb C.Ea>Eb,φa<φb D.Ea<Eb,φa>φb 5.a 和 b 为电场中的两个点,如果把 q=-2×10-8 C 的负电荷 从 a 点移动到 b 点,电场力对该电荷做了 4×10-7 J 的正功,则该电 荷的电势能( ) B.增加了 2×10-8 J D.减少了 8×10-15 J )

A.增加了 4×10-7 J C.减少了 4×10-7 J

6.孤立点电荷电场中的一簇等势面如图中虚线所示,其电势分 别为 φ1、φ2、φ3,其中 A、B、C 是某电场线与这簇等势面的交点, 且 AB=BC.现将一负电荷由 A 移到 B,电场力做正功 W1;由 B 移至 C,电场力做正功 W2,则( )

A.W1=W2,φ1<φ2<φ3 B.W1=W2,φ1>φ2>φ3 C.W1>W2,φ1<φ2<φ3 D.W1<W2,φ1>φ2>φ3

7.两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线 所示, 一带负电的粒子以某一速度从图中 A 点沿图示方向进入电场在 纸面内飞行,最后离开电场,粒子只受静电力作用,则粒子在电场中 ( ) A.做直线运动,电势能先变小后变大 B.做直线运动,电势能先变大后变小 C.做曲线运动,电势能先变小后变大 D.做曲线运动,电势能先变大后变小 二、多项选择题(每小题 8 分,共 24 分) 8.某电场的电场线分布如图所示,以下说法正确的是( )

A.c 点场强大于 b 点场强

B.a 点电势高于 b 点电势 C.若将一试探电荷+q 由 a 点释放,它将沿电场线运动到 b 点 D.若在 d 点再固定一点电荷-Q,将一试探电荷+q 由 a 移至 b 的过程中,电势能减小 9.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 点移到 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 10 .图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直 线.两粒子 M、N 质量相等,所带电荷的绝对值也相等.现将 M、N 从虚线上的 O 点以相 课后巩固提升 1.D 电场线密集处场强大,电势不一定高,A 错;沿电场线方 向电势降低,但场强不一定减小,B 错;正电荷在电势高处具有较大 电势能,但对于负电荷正好相反,C 错;场强大小与电势高低无必然 关系,D 对. Ep EpA 2.A 由 W=-EpA,可得:EpA=-W,由 φ= q 得:φA= q =
A

-W W = .故只有 A 正确. -q q

3.C 因 A、C 两点处于同一等势面上,所以 W1=W3>W2=0, 所以 C 正确. 4. C 根据电场线的疏密表示场强的大小可知:Ea>Eb;根据顺

着电场线电势越来越低的规律可知:φa<φb,C 正确. 5.C 电场力做正功电势能减小,而且 W=ΔE,即 C 选项正确. 6.C 由于该电场是由一孤立的点电荷形成的,根据等势面的分 布情况可知,将一负电荷由 A 移到 B 电场力做正功为 W1,则负电荷 受到的电场力方向由 A 指向 B,由此可知该电场为负点电荷形成, EA>EB>EC,由于 AB=BC,所以 W1>W2,沿电场线电势逐渐降低, 故 φ1<φ2<φ3,选项 C 正确. 7. C 根据题中给出的等势面分布情况可以画出电场中电场线的 分布情况,带负电的粒子受电场力作用将向上偏,做曲线运动,电场 力对带电粒子先做正功,但带电粒子最终又离开电场,所以带电粒子 从零势面进入电场最后又到无穷远处,又回到零等势面,所以带电粒 子的动能不变,即电场力后做负功,电势能先减小后增大,故选项 C 正确. 8.BD 电场线疏密表示电场强度的大小,则 Eb>Ec,因此 A 选 项错;沿电场线方向,电势逐渐降低,则 φa>φb,因此 B 选项正确; 由力与运动关系可知 C 选项错;在 d 点再固定一点电荷-Q,将正电 荷由 a 移至 b 的过程中, 电场力做正功, 电势能减小, 则 D 选项正确. 9.AC 根据等量异种电荷的电场分布可知,在 x 轴上还有一点 与 P 点的电场强度相同,即和 P 点关于 O 点对称,故 A 选项正确,B 选项错误; 若将一试探电荷+q 从 P 点移至 O 点, 以无穷远电势为零, 则+q 在 P 点时电势能为负值, 而 O 点的电势为零, 试探电荷在 O 点 的电势能为零,故 C 选项正确.

同速率射出,两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所 示.点 a、b、c 为实线与虚线的交点,已知 O 点电势高于 c 点.若不 计重力,则( )

A.M 带负电荷,N 带正电荷 B.N 在 a 点的速度与 M 在 c 点的速度大小相同 C.N 在从 O 点运动至 a 点的过程中克服电场力做功 D.M 在从 O 点运动至 b 点的过程中,电场力对它做的功等于零 三、非选择题(共 34 分) 11.(16 分)将带电荷量为 6×10-6 C 的负电荷从电场中的 A 点移 到 B 点,克服电场力做功为 3×10-5 J,再从 B 点移到 C 点,电场力 做功为 1.2×10-5 J,求: (1)电荷从 A 移到 B,再从 B 移到 C 的过程中,电势能共改变了 多少? (2)若规定 A 点电势为零,则该电荷在 B 点和 C 点的电势能分别 为多少? (3)若规定 B 点电势为零,则该电荷在 A 点和 C 点的电势能分别

为多少?

12.(18 分)如图所示,在电场强度为 E=1×104 N/C、方向水平 向右的匀强电场中, 用一根长 L=1 m 的绝缘细杆(质量不计)固定一个 质量为 m=0.2 kg、电荷量为 q=5×10-6 C、带正电的小球.细杆可 绕轴 O 在竖直平面内自由转动.现将杆由水平位置 A 轻轻释放,在 小球运动到最低点 B 的过程中. (1)电场力对小球做功多少?小球电势能如何变化? (2)小球在最低点的动能为多少?

课后巩固提升 10.BD 由 O 点电势高于 c 点电势知,场强方向垂直虚线向下, 由两粒子运动轨迹的弯曲方向知 N 粒子所受电场力方向向上, M 粒子 所受电场力方向向下,故 M 粒子带正电、N 粒子带负电,A 错误.N 粒子从 O 点运动到 a 点,电场力做正功.M 粒子从 O 点运动到 c 点 电场力也做正功.因为 UaO=UOc,且 M、N 粒子质量相等,电荷的绝 对值相等,由动能定理易知 B 正确.因 O 点电势低于 a 点电势,且 N 粒子带负电, 故 N 粒子运动中电势能减少, 电场力做正功, C 错误. O、 b 两点位于同一等势线上,D 正确. 11.(1)1.8×105 J (2)3×10-5 J (3)-3×105 J -1.2×105 J

解析:(1)电荷从 A 到 B 点的过程电势能增加 ΔEp1=3×10-5 J 再从 B 点移到 C 点时,电势能减少 ΔEp2=1.2×10-5 J 则电荷从 A 移到 C 的过程中电势能增加了 ΔE=ΔEp1-ΔEp2=3×105 J-1.2×105 J=1.8×105 J (2)若规定 A 点电势为零,则 EpB=0+ΔEp1=3×105 J EpC=0+ΔE=1.8×105 J (3)若规定 B 点电势为零,则由 A 到 B 过程电势能增加 3×105 J ΔEp1=EpB-EpA EpA=EpB-ΔEp1=0-3×105 J=-3×105 J 电荷由 B 到 C 时电势能减少 ΔEp2=1.2×105 J,则 ΔEp2=-(EpC-EpB)=EpB-EpC

EpC=EpB-ΔEp2=0-1.2×10-5 J=-1.2×10-5 J 12.(1)5×10-2 J 电势能减少 (2)2.05 J

解析:(1)电场力做功仅与初末位置有关. W 电=qE· L=5×10-6×1×104×1 J=5×10-2 J. 电场力做正功小球电势能减少. (2)由动能定理得:mgL+W 电=EkB-0 所以 EkB=0.2×10×1 J+5×10-2 J=2.05 J.


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