资源描述
专题28 电势能、电势、电势差（练）1（多选）下列说法中正确的是： （ ）A无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能就越大B无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷在该点的电势能越大C无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越多，电荷在该点的电势能就越大D无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大【答案】AC【名师点睛】对于电场力做功与电势能变化的关系，可运用类比的方法加深理解，将它们的关系类比成重力做功与重力势能变化的关系，即可容易理解，也便于掌握2（多选）x轴上有两个点电荷Q1和Q2，Q1和Q2之间连线上各点电势高低如图曲线所示，选无穷远处电势为零，从图中可以看出： （ ）AQ1的电荷量小于Q2的电荷量 BQ1和Q2一定是异种电荷CP处的电场强度为零 DQ1和Q2之间连线上各点电场强度方向都指向Q2【答案】BD【解析】在两个电荷的连线上的P点的电势也是零，P离Q1较远， Q1的电荷量大于Q2的电荷量故A错误；由题意知，无穷远处电势为零，而Q1附近电势大于零，Q2附近电势小于零，则知，Q1和Q2一定是异种电荷故B正确；由-x图象的斜率看出，P处的电场强度不为零故C错误；从Q1到Q2之间连线上电势逐渐降低，连线上各点电场强度方向都指向Q2，故D正确【名师点睛】本题主要考查了电势、电场强度。属于中等难度的题目。本题考查的就是点电荷的电场的分布及特点，这要求学生对于基本的几种电场的情况要了解，尤其几种典型电场的电势和电场线分布特点。 本题还要理解-x图象的斜率大小等于场强大小。3有一静电场，电场线平行于x轴，其电势随x 坐标的改变而改变，变化的图线如图所示。若将一带负电粒子（重力不计）从坐标原点 O由静止释放，电场P、Q两点的坐标分别为1mm、4mm。则下列说法正确的是： （ ）A粒子将沿x轴正方向一直向前运动 B粒子在P点与Q点加速度大小相等、方向相反 C粒子经过P点与Q点时，动能相等D粒子经过P点与Q点时，电场力做功的功率相等【答案】C【名师点睛】本题考查了-x图象以及电势等知识点；要知道顺着电场线方向电势降低，由此可判断出电场线的方向，确定出粒子所受的电场力方向，分析其运动情况知道-x图象的斜率大小等于场强E由此确定电场线方向，判断粒子的运动情况4将一带电量为+Q的点电荷固定在空间中的某一位置处，有两个质量相等的带电小球A、B分别在Q下方不同高度的水平面内做匀速圆周运动，且运动轨迹处在以Q为球心的同一球面上，如图所示若A、B所带电量很少，两者间的作用力忽略不计，取无穷远处电势为零，则下列说法中正确的是： （ ）A小球A、B所带电荷量相等B小球A、B运动轨迹上的各点场强相同C小球A、B运动轨迹上的各点电势相等D库仑力刚好提供小球做匀速圆周运动所需的向心力【答案】C【名师点睛】AB两个小球都做匀速圆周运动，合外力提供向心力，小球受到重力和库仑力，合力提供向心力，据此分析库仑力的大小，从而分析电量关系，电场强度是矢量，有大小也有方向，以Q为球心的同一球面是等势面。5（多选）如图，Q1、Q2为两个固定的点电荷，Q1带负电、Q2带正电，且。a、b为它们连线延长线上的两点，a、b两点的场强和电势分别表示为Ea、Eb和。设无限远处电势为零，则下列说法正确的是： （ ）A若Ea=0，则Eb方向向右 B若Ea=0，则C若，则D若，则【答案】BC【解析】设Q1、Q2两个点电荷电荷量的绝对值分别为Q1、Q2Q1、Q2到a、b两点的距离分别为ra和rba、b间的距离为r若Ea=0，则有：，两个电荷在b点电场强度大小之差为，联立化简得到 Ea-Eb0，所以b点的合场强向左，则ab故B正确在a点右侧，Q1产生的场强比Q2产生的场强大，所以Eb方向向左，故A错误若a=0，则有两个电荷在b点的电势之差，化简可得 a-b0，所以有b0若，则故D错误，C正确故选BC【名师点睛】此题是对电场强度及电势和电势差的考查；解决本题的关键要掌握电场的叠加原理分析各点场强的方向，从而判断出电势的高低；根据a点的场强为零，确定电场线的方向，根据顺着电场线方向电势降低，分析电势的高低。1（多选）如图所示，高为h的光滑绝缘曲面处于匀强电场中，匀强电场的方向平行于竖直平面，一带电荷量为+q，质量为m的小球，以初速度v0从曲面底端的A点开始沿曲面表面上滑，到达曲面顶端B点的速度大小仍为v0，则： （ ）hh Bv0AAA电场力对小球做功为mgh+mv02BA、B两点的电势差为C电场强度的最小值为D小球在B点的电势能小于在A点的电势能【答案】BD【名师点睛】小球从曲面底端的A点开始沿曲面表面上滑过程中，重力做负功，电场力做正功，动能变化量为零，由动能定理求解电场力做功由电场力做功公式W=qU求出电势差由U=Ed分析场强的最小值根据电场力做功正负，判断电势能的变化。2（多选）两个等量同种电荷固定于光滑水平面上，其连线中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示，一个电荷量为C，质量为01kg的小物块（可视为质点）从C点静止释放，其运动的v- t图象如图乙所示，其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置（图中标出了该切线）。则下列说法正确的是： （ ）A由C到A的过程中物块的电势能先减小后变大BB点为中垂线上电场强度最大的点，场强E=100 V/mC由C点到A点电势逐渐降低DA、B两点间的电势差【答案】BC【名师点睛】明确等量同种电荷电场的特点是解本题的关键，两个等量的同种正电荷，其连线中垂线上电场强度方向由O点沿中垂线指向无穷远；由v-t图获取加速度、速度、动能等物理量是解本题的突破口。3（多选）某空间区域的竖直平面内存在电场，其中竖直的一条电场线如图1中虚线所示。一个质量为m、电荷量为q的带正电小球，在电场中从O点由静止开始沿电场线竖直向下运动。以O为坐标原点，取竖直向下为x轴的正方向，小球的机械能E与位移x的关系如图2所示，则（不考虑空气阻力）： （ ）A电场强度大小恒定，方向沿x轴负方向B从O到x1的过程中，小球的速率越来越大，加速度越来越大C从O到x1的过程中，相等的位移内，小球克服电场力做的功越来越大D到达x1位置时，小球速度的大小为【答案】BD【名师点睛】从图象中能找出电场力的做功情况，根据电场力的做功情况判断出小球的受力情况，进而判断出电场方向，在利用牛顿第二定律分析加速度由动能定理研究小球的速度。4两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势均为零，ND段中的C点电势最高，则： （ ）AN点的电场强度大小为零 BA点的电场强度大小为零CNC间场强方向向x轴正方向 D将一负点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后做负功【答案】D【解析】C点电势的拐点，若正点电荷从D到N点，电势能先增大后减小则C点电场强度为零，故A错误；由图知A点的电势为零，则O点的点电荷的电量比M点的点电荷的电量大，且O点的电荷带正电，M点电荷带负电，A点合场强向右，不为零故B错误；由图可知：OM间电场强度方向沿x轴正方向，MC间电场强度方向沿x轴负方向，NC间场强方向向x轴负方向故C错误；因为MC间电场强度方向沿x轴负方向，CD间电场强度方向沿x轴正方向，则将一负点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后负功故D正确；故选D【名师点睛】此题考查了电势及电场强度的关系；要弄清图像反映的物理意义：-x图象的斜率等于电场强度E沿着电场线电势降低，电势为零处，电场强度不一定为零电荷在电场中与电势的乘积为电势能电场力做功的正负决定电势能的增加与否5（多选）如图所示,MPQO为有界的竖直向下的匀强电场,电场强度为E,ACB为光滑固定的半圆形轨道,圆轨道半径为R,AB为圆水平直径的两个端点,AC为圆弧一个质量为m、电荷量为q的带电小球,从A点正上方高为H处由静止释放,并从A点沿切线进入半圆轨道不计空气阻力及一切能量损失,关于带电小球的运动情况,下列说法正确的是： （ ）A 小球一定能从B点离开轨道B 小球在AC部分可能做匀速圆周运动C 若小球能从B点离开,上升的高度一定小于HD 小球到达C点的速度可能为零【答案】BC【名师点睛】本题要分析带电小球所受的电场和重力的关系，再分析其可能的运动情况，综合运用了动能定理、牛顿第二定律等知识，综合性强，对学生的能力要求较高。1【2016全国新课标卷】关于静电场的等势面，下列说法正确的是： （ ）A两个电势不同的等势面可能相交B电场线与等势面处处相互垂直C同一等势面上各点电场强度一定相等D将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功【答案】B【解析】等势面相交，则电场线一定相交，故在同一点存在两个不同的电场强度方向，与事实不符，A错误；电场线与等势面垂直，B正确；同一等势面上的电势相同，但是电场强度不一定相同，C错误；将一负电荷从高电势处移动到低电势处，受到的电场力的方向是从低电势指向高电势，所以电场力的方向与运动的方向相反，电场力做负功，D错误。【方法技巧】电场中电势相等的各个点构成的面叫做等势面；等势面与电场线垂直，沿着等势面移动点电荷，电场力不做功，等势面越密，电场强度越大，等势面越疏，电场强度越小。2【2016江苏卷】一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图所示容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点，下列说法正确的是： （ ）AA点的电场强度比B点的大B小球表面的电势比容器内表面的低CB点的电场强度方向与该处内表面垂直D将检验电荷从A点沿不同路径移到B点，电场力所做的功不同【答案】C【方法技巧】掌握根据电场线的疏密判断电场强弱的方法以及由电场线的方向比较电势的高低，电场线与等势面垂直的关系，在等势面上移动电荷电场力不做功的特点，本题重点考查电场的基本性质，考试的热点，每年必考。3【2015全国新课标15】如图所示，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为、。一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，则： （ ）A直线a位于某一等势面内，B直线c位于某一等势面内，C若电子有M点运动到Q点，电场力做正功D若电子有P点运动到Q点，电场力做负功【答案】B【解析】电子带负电荷，从M到N和P做功相等，说明电势差相等，即N和P的电势相等，匀强电场中等势线为平行的直线，所以NP和MQ分别是两条等势线，从M到N，电场力对负电荷做负功,说明MQ为高电势，NP为低电势。所以直线c和d都是位于某一等势线内，但是，选项A错，B对。若电子从M点运动到Q点，初末位置电势相等，电场力不做功，选项C错。电子作为负电荷从P到Q即从低电势到高电势，电场力做正功，电势能减少，选项D错。【名师点睛】匀强电场和点电荷的电场以及等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场线及等势面分布情况要熟记。4【2015上海8】两个正、负点电荷周围电场线分布如图所示，P、Q为电场中两点，则： （ ）A正电荷由P静止释放能运动到QB正电荷在P的加速度小于在Q的加速度C负电荷在P的电势能高于在Q的电势能D负电荷从P移动到Q，其间必有一点电势能为零【答案】D【名师点睛】本题考查静电场知识，涉及电场线、电场强度、电势和电势能等知识点，意在考查考生的理解能力。电场线的理解和应用是高考必考内容，必须熟练掌握。特别注意两点应用：根据电场线的疏密可以比较电场强度的大小，根据电场线的方向可以比较电势的变化等。5【2014海南9】（多选）如图（a），直线MN表示某电场中的一条电场线，a、b是线上的两点，将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，粒子从a运动到b过程中的v-t图线如图（b）所示。设a、b两点的电势分别为、，场强大小分别为Ea、Eb，粒子在a、b两点的电势能分别为Wa、Wb，不计重力，则有： （ ）A BEaEb CEaWb【答案】BD【犯法技巧】本题重点在利用v-t图像分析粒子的运动，加速度减小，从而判断电场的强弱；结合电荷的电性判断电场的方向，电势的高低。
展开阅读全文