高中物理 第1章 静电场 4 电势能 电势与电势差学业分层测评 教科版选修3-1

4 电势能 电势与电势差 (建议用时：45分钟)学业达标1.一正点电荷仅在电场力作用下，从A点运动到B点，其速度大小随时间变化的图象如图148所示，下列关于A、B两点电场强度E的大小和电势的高低的判断，正确的是()图148AEAEB，ABBEAEB，ABCEABDEABCBACABDCBA【解析】设B0，由UABAB75 V可得：A75 V，由UBCBC200 V可得，C200 V，故有：CAB，C正确【答案】C3(2016德州高二检测)如图149所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，先把q的试探电荷依次放在三点上，然后把q的试探电荷依次放在三点上，关于电荷的电势能的说法正确的是() 【导学号：33410028】图149A放上q时，EpAEpBEpCB放上q时，EpAEpBEpBEpCD无论放q，还是q，EpAEpBBC，又由电势定义式可知，对正电荷有EpAEpBEpC，对负电荷有EpAEpBEQ，PQBEPEQ，PQCEPQDEPEQ，PN，所以EpMEpN，C正确；电子在电场中受电场力的方向沿NM指向M，故从M移动到N，电场力做负功，D错误【答案】AC6(2016烟台高二检测)如图1412所示，a、b是电场线上的两点，将一点电荷q从a移到b，电场力做功为W，且知a、b间的距离为d，以下说法正确的是() 【导学号：33410030】图1412Aa、b两点间的电势差为Ba处的电场强度为ECb处的电场强度为EDa点的电势为【解析】由WqU知，U，且a点的电势比b点的高，所以A项正确由于不知是否是匀强电场，所以a、b两点的电场强度不能使用E进行计算，所以B、C项错如果取b点的电势为零，a点的电势才是，而题中并没有说明何处为零电势点，所以D项错【答案】A7一个带正电的质点，电荷量q2.0109 C，在静电场中由a点移到b点，在这过程中，除电场力外，其他力做的功为6.0105 J，质点的动能增加了8.0105 J，则a、b两点间电势差ab为()A3.0104 VB1.0104 VC3.0104 VD1.0104 V【解析】在a点移到b点的过程由动能定理有WabW其他Ek得a到b电场力所做的功Wab2.0105 J，则abUab V1.0104 V.【答案】B8有一带负电的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功6104 J从B点移到C点时，电场力做功9104 J，问：(1)若以A为零势能点，B、C两点的电势能各为多少？A、C间的电势能之差为多少？(2)若以B为零势能点，A、C两点的电势能各为多少？A、C间的电势能之差为多少？【解析】(1)从A点移到B点，克服电场力做功6104 J，电势能增加6104 J，由于A点的电势能为零，故B点电势能为6104 J从B点移到C点，电场力做功9104 J，电势能减少9104 J，故C点电势能为3104 J由于A为零势能点，故A、C间的电势能之差为3104 J.(2)以B点为零势能点，将电荷从A点移到B点，电势能增加6104 J，B点电势能为零，故A点电势能为6104 J从B点移到C点，电势能减少9104 J，故C点电势能为9104 J，A、C间的电势能之差为3104 J.【答案】(1)6104 J3104 J3104 J(2)6104 J9104 J3104 J能力提升9空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中P点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如图1413所示，a、b、c、d为电场中的4个点则()图1413AP、Q两点处的电荷等量同种Ba点和b点的电场强度相同Cc点的电势低于d点的电势D负电荷从a到c，电势能减少【解析】因为电场线与等势面垂直，根据这一特点画出电场线分布图，电场线从P出发终止于Q，所以Q必是负电荷，A错误；a、b两点电场强度方向不同，B错误；沿着电场线方向电势降低，所以c点电势高于d点电势，C错误；由于c点电势高于a点电势，故负电荷从a到c电势能减少，D正确【答案】D10(多选)如图1414所示，实线是一个电场中的电场线，虚线是一个负的试探电荷在这个电场中仅在电场力作用下运动的轨迹若电荷是从A处运动到B处，以下判断正确的是() 【导学号：33410031】图1414A电荷从A到B加速度减小B电荷从A到B加速度增大C电荷从A到B电势能减少D电荷从A到B电势能增加【解析】根据电场线的疏密程度可以判断在A处的电场强度大于B处的电场强度，也就是说试探电荷在A处受到的电场力大于在B处的电场力，由牛顿第二定律可知电荷在A处的加速度大于在B处的加速度，所以选项A正确；根据带电粒子做曲线运动的条件，曲线向力的方向弯曲，可判定，在A、B两点所受到的电场力的方向都应在电场线上并大致向左，由此判断电场线方向发散向外，电荷在电场中从A向B点运动，电场力对电荷做负功，电势能不断增大，选项D正确【答案】AD11有一个带电荷量q3106 C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服电场力做6104 J的功，从B点移到C点，电场力对电荷做9104 J的功，问；(1)AB、BC、CA间的电势差各为多少？(2)若以B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？【解析】(1)电荷由A移到B克服电场力做功，即电场力做负功，WAB6104 JUAB V200 VUBC V300 VUCAUCBUBAUBC(UAB)300 V200 V100 V.(2)若B0，由UABAB得AUAB200 V，由UBCBC得CBUBC0(300) V300 V.【答案】(1)UAB200 VUBC300 VUCA100 V(2)A200 VC300 V12如图1415所示，在电场强度E104 N/C的水平匀强电场中，有一根长l15 cm的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m3 g、电荷量q2106 C的带正电小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，g取10 m/s2. 【导学号：33410032】图1415(1)小球到达最低点B的过程中重力势能、电势能分别变化了多少？(2)若取A点电势为零，小球在B点的电势能、电势分别为多大？(3)小球到B点时速度为多大？绳子张力为多大？【解析】(1)根据功能关系有Epmgl4.5103 JEp电Eql3103 J.(2)Ep电EpBEpAEpB3103 JEpAAqEpBBqB V1.5103 V.(3)小球从A到B的过程，由动能定理得mglEqlmv所以vB1 m/s在B点对小球分析得Tmg代入数据解得T5102 N.【答案】(1)重力势能变化了4.5103 J电势能变化了3103 J(2)3103 J1.5103 V(3)1 m/s5102 N