高二物理培优练习
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高二物理培优(3) 电场 (电势能 、电势、电势差)
1. 在点电荷 Q 形成的电场中有一点A,当一个-q 的检验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,则检验电荷在A 点的电势能及电场中A 点的电势分别为( )
A.E A =−W ,ΦA =W
q
B. E A =W ,ΦA =−W q
C. E A =W ,ΦA =W q
D. E A =W ,ΦA =−W q
2、如图所示,实线表示电场线,虚线表示等势线,a 、b 两点的电势分别为V V b a 20,50-=Φ-=Φ,则a 、b 连线的中点c 的电势C Φ应为( )
A. V C 35-=Φ
B. V C 35-〉Φ
C. V C 35〈-Φ
D. 无法判断C Φ的高低
3、如图所示,在匀强电场中分布着A 、B 、C 三点,当把一个电量 q=10−5C 的正电荷从A 点沿AB 线移到B 点时,电场力做功为零;从B 点到C 点时,电场力做功为 −1.73×10−3J ,试判断该电场的方向,算出场强的大小.
4、有一个电荷量q =-3×10 −6 C 的点电荷,从某电场中的A 点移到B 点,电荷克服电场力做功6×10 −4 J ,从B 点移到C 点,电场力对电荷做功9×10 −4 J.求A 、C 两点间的电势差是多少?说明A 、C 两点哪点的电势较高.
5、如图所示,在两个等量异号的点电荷连线的中垂线上有与连线中点O 等距离的两点a 、b ,在连线上有距中点O 等距离的两点c 、d ,则下列场强大小关系式正确的是( )
A.ΦA >ΦB ,E A =E B
B. ΦA
=ΦB ,E A =E B C. ΦC
>ΦD ,E C =E D D. E A
=E B =E C =E D
6、将一正电荷从无穷远处(电势为0)移向电场中M 点,电场力做功为6.0×10-9J ,若将一个等量的负电荷从电场中N 点移向无穷远处,电场力做功为7.0×10-9J ,则M 、N 两点的电势ΦM 、ΦN 、有如下关系( )。
A: 0〈Φ〈ΦN M B: 0〉Φ〉ΦM N
C: 0〈Φ〈ΦM N D: 0〉Φ〉ΦN M
7、 图中A 、B 、C 、D 是匀强电场中一正方形的四个顶点,已知A .B .C 三点的电势分别为ΦA =15v ,ΦB =3v ,ΦC =-3V ,由此可得D 点电势ΦD 为多少?
8、如图所示,在光滑绝缘平面上有A 、B 两小球,带同种电荷,相距无穷远,A 的质量为m ,且静止;B 的质量为4m ,以速度v 正对着A 运动,求A 、B 系统具有最大电势能时的速度分别是多大?系统的最大电势能是多少?
9、 如图是表示在一个电场中a 、b 、c 、d 四点分别引入检验电荷时,测得的检验电荷的电荷量跟它所受电场力的函数关系图象,那么下列叙述正确的是
( )。
A: 这个电场是匀强电场
B: a 、b 、c 、d 四点的场强大小关系是E d >E a >E b >E c
C: a 、b 、c 、d 四点的场强大小关系是E a >E b >E d >E c
D: 无法确定这四个点的场强大小关系
10、 两端绝缘的弹簧各固定一个质量为m 的金属球,当把其中一端固定在绝缘天花板上后,弹簧伸长量为原长的1
2,当使两球带上等量的同种电荷q 时,弹簧伸长量恰好等于原长,现想使弹簧恢复原长,则应在竖直方向上加一个多大的匀强电场?方向如何?(本题中的弹簧伸长均在弹性限度以内)
7.【答案】分析:连接AC,在AC上找出与B点等电势点,作出等势线,再过D作出等势线,在AC线上找出与D等势点,再确定D点的电势.
解答:解:连接AC,将AC三等分,标上三等分点E、F,则根据匀强电场中沿电场线方向相等距离,电势差相等可知,E点的电势为3V,F点的电势为9V.连接BE,则BE为一条等势线,根据几何知识可知,DF∥BE,则DF也是一条等势线,所以D点电势U D=9V.
8.答案
A、B的速度相等时,A、B靠得最近,电场力做负功最多,电势能最大,由动量守恒定律有
4mv=(m+4m)v′
所以v′=v
系统减少的动能全部转化成了电势能,取无穷远处的电势能为零,此时的最大电势能为
E p=·4mv2-·5mv′2=mv2.