课时作业4 电势能和电势
高中物理 1. 电势能和电势 课后练习、课时练习
一、单选题(选择题)1. 如图所示，ABCDEF是同一圆周上的六个点，O为圆心，AB、CD两直径相互垂直，EF连线与AB平行，两个等量正点电荷分别固定在A、B两点．下列说法中错误的是（）A．E、F两点的电势相同B．E、F两点的电场强度相同C．将一个电子在C点由静止释放，仅在电场力作用下该电子将在CD间做往复运动D．在C点给电子一个适当的初速度，仅在电场力作用下该电子可能做匀速圆周运动2. 如图所示，两个等量异种点电荷分别位于P、Q两点，P、Q两点在同一竖直线上，水平面内有一正三角形ABC，且PQ连线的中点O为三角形ABC的中心，M、N为PQ连线上关于O点对称的两点，则下列说法中正确的是（）A．A、B、C三点的场强大小相等且方向相同B．A、C两点的电势相等且大于B点的电势C．M点场强小于A点场强D．将一正点电荷从N点移到B点，电场力做正功3. 如图所示，实线为某电场的电场线，虚线为带正电的粒子，仅受电场力作用下，从A点运动到B点的运动轨迹，下列说法正确的是（）A．该电场可能是负点电荷电场B．A点电势比B点电势高C．粒子在A点的加速度小于B点的加速度D．粒子从A点运动到B点的过程中，动能增加4. 关于静电场，下列说法正确的是（）A．只有体积小的带电体才能被看成点电荷B．电荷在电势高处电势能大，电势低处电势能小C．元电荷的数值与一个电子电荷量的数值相等，且带负电D．公式，适用于任何情况的静电场，且φ与E p和q均无关5. 如图，为某一点电荷Q的一条电场线，一电子以某一速度沿电场线由A点运动到B点的过程中，电势能减小，则（）A．场强大小E A＞E B B．场强大小E A＜E BC．场强方向由B指向A D．场强方向由A指向B6. 如图所示，带箭头的线表示某一电场的电场线。
在电场力作用下，一带电粒子（不计重力）经A点飞向B点，径迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（）A．粒子带正电B．粒子在A点加速度小C．粒子在B点动能大D．粒子在A点电势能大7. 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也大D．场强为零处，电势不一定为零8. 如图所示，两等量异种点电荷固定在、两点，以、连线的中点为原点，沿、连线的中垂线建立轴。
课时作业23：1.4电势能和电势
1.4 电势能和电势1．关于同一电场的电场线，下列表述正确的是()A．电场线是客观存在的B．电场线越密，电场强度越小C．沿着电场线方向，电势越来越低D．电荷在沿电场线方向移动时，电势能减小2．(多选)某电场中有M、N两点，它们的电势分别为φM＝－10 V，φN＝－2 V，则下列说法错误的是()A．M点电势低B．无论电荷是正还是负，同一电荷在M点的电势能总比在N点电势能小C．将1 C的正电荷从M点移到N点，静电力做8 J功D．将1 C的负电荷从M点移到N点，静电力做8 J功3．如图所示，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点，虚线为等势线．取无穷远处为零电势点，若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是()A．A点电势高于B点电势B．A、B两点的电场强度相等C．q1的电荷量小于q2的电荷量D．q1在A点的电势能小于q2在B点的电势能4.如图所示，实线是某电场中的一条电场线，虚线是该电场中的两条等势线，由图可以得出的正确结论是()A．M点的电势一定低于N点的电势B．M点的场强一定小于N点的场强C．由M点向N点移动电荷时，电势能的改变量与零电势的选取无关D．某电荷在M点或N点具有的电势能与零电势的选取无关5．(多选)如图所示，虚线a、b、c为三个同心圆面，圆心处为一个点电荷．现从c外面一点P以相同的速率发射两个电荷量、质量都相等的带电粒子，分别沿PM、PN运动到M、N，M、N两点都位于圆周c上，下列判断正确的是()A ．两粒子带同种电荷B ．两粒子带异种电荷C ．到达M 、N 时两粒子速率仍相等D ．到达M 、N 时两粒子速率不相等6．如图所示，A 、C 是以正点电荷Q 为圆心的某一圆周上的两点，B 是线段AC 的中点．现将一正电荷从A 沿直线经B 移动到C ，则( )A ．从A 到C ，电场力对该电荷一直做正功B ．从A 到C ，电场力对该电荷一直不做功C ．该电荷在A 、B 、C 三点时的电势能大小关系是E p B >E p A ＝E p CD ．该电荷在A 、C 两点时所受电场力相同7．如图所示匀强电场E 的区域内，在O 点处放置一点电荷＋Q .a 、b 、c 、d 、e 、f 为以O 为球心的球面上的点，aecf 平面与电场平行，bedf 平面与电场垂直，则下列说法中正确的是( )A ．b 、d 两点的电场强度相同B ．a 点的电势等于f 点的电势C ．点电荷＋q 在球面上任意两点之间移动时，电场力一定做功D ．将点电荷＋q 在球面上任意两点之间移动，从a 点移动到c 点电势能的变化量一定最大8．(多选)如图所示，在x 轴上相距为L 的两点固定两个等量异号点电荷＋Q 、－Q ，虚线是以＋Q 所在点为圆心、L2为半径的圆，a 、b 、c 、d 是圆上的四个点，其中a 、c 两点在x轴上，b 、d 两点关于x 轴对称．下列判断正确的是( )A ．b 、d 两点处的电势相同B ．四个点中c 点处的电势最低C．b、d两点处的电场强度相同D．将一试探电荷＋q沿圆周由a点移至c点，＋q的电势能减小9．如图所示，一带电粒子在电场中沿曲线AB运动，从B点穿出电场，a、b、c、d为该电场中的等势面，这些等势面都是等间距、互相平行的竖直平面，不计粒子所受重力，则()A．该粒子一定带负电B．此电场不一定是匀强电场C．该电场的电场线方向一定水平向左D．粒子在电场运动过程中动能不断减少10．(多选)一粒子从A点射入电场，从B点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力．下列说法正确的有()A．粒子带负电荷B．粒子的加速度先不变，后变小C．粒子的速度不断增大D．粒子的电势能先减小，后增大11.如图所示，匀强电场的电场线与AC平行，把10－8 C的负电荷从A点移到B点，静电力做功6×10－8 J，AB长6 cm，AB与AC成60°角.求：(1)匀强电场的场强方向；(2)设B处电势为1 V，则A处电势为多少？电子在A处的电势能为多少？12．电荷量为q＝1×10－4C的带正电小物块置于粗糙的绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向的匀强电场，场强E与时间t的关系及小物块速度v与时间t的关系分别如图甲、乙所示，若重力加速度g取10 m/s2，求：(1)物块的质量m；(2)物块与水平面之间的动摩擦因数；(3)物块运动2 s的过程中，其电势能的改变量．【参考答案】1.【答案】C【解析】电场是客观存在的，而电场线是假想的，A错；电场线越密的地方电场越强，B错；沿着电场线的方向电势逐渐降低，C对；负电荷沿着电场线方向移动时电场力做负功，电势能增加，D错.2.【答案】BC【解析】电势是标量，正负代表大小，故M点电势低，选项A正确；正电荷在N点时，电势能较大，负电荷在M点时，电势能较大，选项B错误；将1 C的正电荷从M点移至N 点，克服静电力做功8 J，将1 C的负电荷从M点移至N点，静电力做功8 J，选项C错误，D正确．3.【答案】C【解析】由题意知点电荷Q带负电，在负的点电荷电场中离负电荷越远处电势越高，因此A点电势低于B点电势，选项A错误；离点电荷越远处电场强度越小，选项B错误；根据W＝E p1－E p2知两电荷移到无穷远处克服电场力做功相等，有q1φA－0＝q2φB－0即两电荷电势能相同，选项D错误；又因为φA＜φB，且电势为负值，故q1<q2，选项C正确．4.【答案】C【解析】沿着电场线方向电势逐渐降低，可知M点的电势大于N点的电势，A错误；根据电场线与等势面垂直，可以作出如图所示电场线，可得E M＞E N，B错误；M、N两点的电势能之差与零电势的选取无关，C正确；而E p＝qφ，所以电势能的大小与零电势的选取有关，D错误.5.【答案】BD【解析】由两个粒子轨迹的弯曲情况可以看出，到达M的粒子受的是库仑斥力，到达N的粒子受的是库仑引力，所以两个粒子电性一定不同，选项A错误，B正确．因为P和M、N不在同一个等势面上，所以由P到M和由P到N时电场力都要做功，但因P到M的过程中是在斥力作用下靠近，电场力做负功，所以动能减少，故v M<v P；由P到N的过程中是在引力作用下靠近，电场力做正功，所以动能增加，故v N＞v P，因此到达M、N两点时速率v M＜v N，选项C错误，D正确．6.【答案】C【解析】从A到C，电场力对该电荷先做负功，后做正功，选项A、B错误；电场力先做负功，后做正功，则电势能先增加后减小，A、C在同一等势面上，因此有E p B>E p A＝E p C，选项C正确；该电荷在A、C两点时所受电场力都是背离圆心的斥力，即两力的方向不同，选项D错误．7.【答案】D【解析】b、d两点的场强为＋Q产生的电场与匀强电场E的合场强，由对称性可知，其大小相等、方向不同，A错误；a、f两点虽在＋Q的同一等势面上，但在匀强电场E中此两点不等势，B错误；在bedf面上各点电势相同，点电荷＋q在bedf面上移动时，电场力不做功，C错误；从a点移到c点，＋Q对它的电场力不做功，但匀强电场对＋q做功最多，电势能变化量一定最大，D正确.8.【答案】ABD【解析】由等量异种点电荷的电场线分布及等势面特点知，选项A、B正确，C错误．四个点中a点电势最高、c点电势最低，正电荷在电势越低处电势能越小，选项D正确．9.【答案】D【解析】由于不能确定电场线方向，故不能确定粒子所带电性，选项A、C错误；等势面等间距、互相平行，故一定是匀强电场，选项B错误；粒子所受电场力一定沿电场线指向轨迹凹侧，而电场线和等势面垂直，由此可确定电场力一定做负功，故动能不断减少，选项D正确．10.【答案】AB【解析】根据电场线与等势面垂直并指向电势低的等势面，可大致画出电场线的形状，粒子在静电力的作用下轨迹向下弯曲，根据曲线运动的特点，说明静电力指向轨迹内侧，与电场强度方向相反，粒子带负电，选项A正确；等势面先是平行等距，后变得稀疏，则电场先是匀强电场，后是非匀强电场，即静电力先不变，后变小，选项B正确；根据W＝qU，静电力做负功，所以粒子的速度减小，选项C错误；静电力始终做负功，由功能关系可知，粒子的电势能始终增大，选项D错误．11.【解析】(1)将负电荷从A点移至B点，静电力做正功，所以电荷所受静电力方向沿A至C.又因为是负电荷，场强方向与负电荷受力方向相反，所以场强方向由C指向A.(2)由W AB＝E p A－E p B＝q(φA－φB)得φA＝W ABq＋φB＝⎝⎛⎭⎪⎫6×10－8－10－8＋1V＝－5 V则电子在A点的电势能为E p A＝qφA＝(－e)×(－5 V)＝5 eV.【答案】(1)由C指向A(2)－5 V 5 eV12.【解析】(1)由题图可知E1＝3×104 N/C，E2＝2×104 N/C，a1＝2 m/s2，E1q－μmg＝ma1，①E2q－μmg＝0，②由①②代入数据得m＝0.5 kg，μ＝0.4.(2)由(1)可知μ＝0.4.(3)ΔE p＝－E1ql1－E2ql2＝－(3×104×1×10－4×12×2×1＋2×104×1×10－4×2×1) J＝－7 J，电势能减少7 J.【答案】(1)0.5 kg(2)0.4(3)电势能减少7 J。
2021年高中物理 第一章 第4节 电势能和电势课时作业(含解析)新人教版选修3-1
2021年高中物理第一章第4节电势能和电势课时作业（含解析）新人教版选修3-11．关于静电场，下列说法正确的是( )A．电势等于零的物体一定不带电B．电场强度为零的点，电势一定为零C．同一电场线上的各点，电势一定相等D．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加解析：选D.零电势的位置是人为选定的，与物体是否带电无关，A错误．电场强度是电势随空间的变化率，二者的大小之间无直接联系，B错误．沿电场线的方向电势是逐渐降低的，C错误．由于负电荷在电势越低处电势能越大，D正确．故选D.2．(x x·襄阳调研)电场中等势面如图所示，下列关于该电场描述正确的是( )A．A点的电场强度比C点的小B．负电荷在A点的电势能比在C点的电势能大C．电荷沿等势面AB移动的过程中，电场力始终不做功D．正电荷由A移动到C，电场力做负功解析：选C.由等势面与电场线密集程度的关系可知，等势面越密集的地方电场强度越大，故A点的电场强度比C点的大，A错误；负电荷在电势越高的位置电势能越小，B错误；沿等势面移动电荷，电场力不做功，C正确；正电荷由A移动到C，电场力做正功，D错误．故选C.3．某静电场的电场线分布如图所示，一负点电荷只在电场力作用下先后经过电场中的M、N两点．过N点的虚线是电场中的一条等势线，则( )A．M点的电场强度小于N点的电场强度B．M点的电势低于N点的电势C．负点电荷在M点的电势能小于在N点的电势能D．负点电荷在M点的动能大于在N点的动能解析：选CD.M点的电场线比N点电场线密集，所以M点的电场强度大于N点电场强度，选项A错误；沿电场线方向电势降低，所以M点的电势高于N点的电势，选项B错误；负电荷从M点移动到N点，电场力做负功，动能减小，电势能增加．选项C、D均正确．4．(xx·高考重庆卷)如图所示，高速运动的α粒子被位于O点的重原子核散射，实线表示α粒子运动的轨迹，M、N和Q为轨迹上的三点，N点离核最近，Q点比M点离核更远，则( )A．α粒子在M点的速率比在Q点的大B ．三点中，α粒子在N 点的电势能最大C ．在重核产生的电场中，M 点的电势比Q 点的低D ．α粒子从M 点运动到Q 点，电场力对它做的总功为负功解析：选B.利用动能定理可判断α粒子的速率大小．由电势的高低可判断电势能的大小．重原子核带正电，离核越近，电势越高，选项C 错误；同一正电荷，电势越高，其电势能越大，选项B 正确；带正电的α粒子在从M 点到Q 点的过程中，电场力做的总功为正功，据动能定理知，其速率增大，选项A 错误，选项D 错误．附加题5．(xx·高考重庆卷)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所示，a 、b 、c 、d 为电场中的4个点，则( )A ．P 、Q 两点处的电荷等量同种B ．a 点和b 点的电场强度相同C ．c 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：选D.由电场的等势面分布图可判断P 、Q 为等量异种点电荷，Q 带负电，A 项错误．a 、b 两点的电场强度方向不同，B 项错误．由正电荷到负电荷电势逐渐降低知φc ＞φd ，C 项错误．负电荷从a 到c ，电场力做正功，电势能减小，D 项正确．故选D.6．将带电荷量为1×10－8 C 的电荷，从无限远处移到电场中的A 点，要克服静电力做功1×10－6 J ，(取无限远处电势为零)问：(1)电荷的电势能是增加还是减少？电荷在A 点具有多少电势能？(2)A 点的电势是多少？解析：(1)因静电力做负功，则电荷的电势能增加．因无限远处电势能为零，所以电荷在A 点具有的电势能为1×10－6 J.(2)A 点电势为φA ＝E p A q ＝1×10－61×10－8V ＝100 V. 答案：(1)增加 1×10－6 J (2)100 V 33386 826A 艪27581 6BBD 殽S40445 9DFD 鷽 33470 82BE 芾a38659 9703 霃 24009 5DC9 巉365968EF4 軴36873 9009 选3-a。
高中物理 第一章 第4节 电势能和电势课时作业 新人教版选修31
第4节 电势能和电势1．静电力做功与电势能变化的关系静电力做正功，电荷的电势能一定减少，静电力做负功时，电荷的电势能一定增加，静电力做的功是电荷电势能变化的量度，若电荷在电场中从A 点移动到B 点，则W AB ＝E PA －E PB .2．电荷在电场中某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时电场力做的功，若规定电荷在B 点的电势能为零，E PB ＝0则E PA ＝W AB .3．电势反映了电场的能的性质．电势与电势能的关系是：φ＝E P q.电势的大小仅由电场本身决定，与电荷q 的大小、电性无关．电势是标量，但有正负之分，电势降落最快的方向就是电场线的方向．4．电场中电势相等的各点构成的面叫等势面，等势面的性质有：(1)在等势面上移动电荷，电场力不做功，说明电场力方向与电荷移动方向垂直，即等势面必定与电场线垂直．(2)沿着电场线的方向，电势降低，显然，电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．5．下列说法正确的是( )A ．电荷从电场中的A 点运动到了B 点，路径不同，电场力做功的大小就可能不同B ．电荷从电场中的某点开始出发，运动一段时间后，又回到了该点，则说明电场力做功为零C ．正电荷沿着电场线运动，电场力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，电场力对负电荷做正功D ．电荷在电场中运动，因为电场力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立答案 BC解析 电场力做的功和电荷的运动路径无关，所以选项A 错误；电场力做功只和电荷的初末位置有关，所以电荷从某点出发又回到了该点，电场力做功为零，B 正确；正电荷沿电场线的方向运动，则正电荷受到的电场力和电荷的位移方向相同，故电场力对正电荷做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，电场力对负电荷做正功，C 正确；电荷在电场中运动，虽然有电场力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能间的转化满足能量守恒定律，D 错．6．外力克服电场力对电荷做功时( )A ．电荷的动能一定增大B ．电荷的动能一定减小C ．电荷一定从电势能大处移到电势能小处D ．电荷一定从电势能小处移到电势能大处答案 D7．如图1所示，Q是带正电的点电荷，P1、P2为其电场中的两点．若E1、E2为P1、P2两点的电场强度的大小，φ1、φ2为P1、P2两点的电势，则( )图1A．E1>E2，φ1>φ2 B．E1>E2，φ1<φ2C．E1<E2，φ1>φ2 D．E1<E2，φ1<φ2答案 A8．图2中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定( )图2A．M点的电势大于N点的电势B．M点的电势小于N点的电势C．粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力D．粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力答案AD解析本题考查考生对电场线的掌握情况．由于沿电场线方向电势逐渐降低，故φM>φN，A项正确，B项错误；由电场线疏密程度表示场强大小知，E M<E N，电场力F＝qE，所以粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力，C项错误，D项正确．【概念规律练】知识点一电场力做功的特点图31．如图3所示，在电场强度为E的匀强电场中有相距为L的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点．若沿直线AB移动该电荷，电场力做的功W1＝________；若沿路径ACB移动该电荷，电场力做的功W2＝________；若沿曲线ADB移动该电荷，电场力做的功W3＝________.由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是____________________．答案qELcos θqELcos θqELcos θ电场力做功的大小与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关解析路径AB、ACB、曲线ADB在电场线方向上的投影都是BC＝Lcos θ.因此沿这三条路径电荷由A运动到B，电场力做的功都是qELcos θ.因此电场力做功的特点是：与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关．点评电场力做功的大小与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关．知识点二电场力做功与电势能变化的关系2．如图4所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa、φb和φc，φa>φb>φc，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示．由图可知( )图4A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功C．粒子从K到L的过程中，电势能增加D．粒子从L到M的过程中，动能减少答案AC解析因为运动的粒子带正电，从其轨迹弯曲情况可判定受到的是库仑斥力，所以场源电荷必定为正电荷，即电势高低关系为φa>φb>φc.因此φK＝φN<φM<φL.所以由K到L过程中电场力做负功．电势能增加，A、C正确．由L到M过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增加，B、D错误．点评(1)电场力做功与路径无关，所以当电场中两点的位置确定后，在两点间移动电荷时电场力做功是确定的值，也就是说电荷的电势能变化量是确定的．(2)电场力做功一定伴随着电势能的变化，电势能的变化只有通过电场力做功才能实现，其他力做功不会引起电势能的变化．(3)电场力对电荷做正功，电势能一定减少；电场力对电荷做负功，电势能一定增加．电场力做了多少正功，电势能就减少多少；电场力做了多少负功，电势能就增加多少．3．如图5所示，两个等量的正电荷分别置于P、Q两位置，在P、Q连线的垂直平分线上有M、N两点，另有一试探电荷q，则( )图5A ．若q 是正电荷，q 在N 点的电势能比在M 点的电势能大B ．若q 是负电荷，q 在M 点的电势能比在N 点的电势能大C ．无论q 是正电荷，还是负电荷，q 在M 、N 两点的电势能一样大D ．无论q 是正电荷还是负电荷，q 在M 点的电势能都比在N 点的电势能小答案 AB解析 由两个等量的正点电荷周围的电场线的分布情况可知，两点电荷连线的中垂线上的电场方向是：由连线的中点沿中垂线指向无穷远处．正电荷从N 点移到M 点，电场力做正功，电势能减小；负电荷从N 点移到M 点，电场力做负功，电势能增大．选项A 、B 正确．知识点三 电势4．关于电势，下列说法正确的是( )A ．电场中某点的电势，其大小等于单位正电荷由该点移动到零电势点时，电场力所做的功B ．电场中某点的电势与零电势点的选取有关C ．由于电势是相对的，所以无法比较电场中两点的电势高低D ．电势是描述电场能的性质的物理量答案 ABD解析 由电势的定义可知A 正确．由于电势是相对量，电势的大小与零电势点的选取有关，故B 正确．虽然电势是相对的，但电势的高低是绝对的，因此C 错误．电势与电势能相联系，它是描述电场能的性质的物理量，故D 正确．点评 (1)电势是表征电场中某点能的性质的物理量，仅与电场中某点性质有关，与电场力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无关，电势的大小为φ＝E p q. (2)电势是相对的，电势零点的选取是任意的，但以方便为原则．如果没有特别规定，一般选无穷远或大地的电势为零．(3)电势是标量，只有大小，没有方向，在规定了零电势点后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值，正值表示该点电势比零电势点电势高，负值表示该点电势比零电势点电势低，所以，同一电场中，正电势一定高于负电势．5．如果把q ＝1.0×10－8 C 的电荷从无穷远移到电场中的A 点，需要克服静电力做功W＝1.2×10－4 J ，那么，(1)q 在A 点的电势能和A 点的电势各是什么？(2)q 未移入电场前A 点的电势是多少？答案 (1)1.2×10－4 J 1.2×104 V (2)1.2×104 V解析 (1)静电力做负功，电势能增加，无穷远处的电势为零，电荷在无穷远处的电势能也为零，即φ∞＝0，E p∞＝0.由W ∞A ＝E p∞－E pA 得E pA ＝E p∞－W ∞A ＝0－(－1.2×10－4 J)＝1.2×10－4 J再由φA ＝E PA q得φA ＝1.2×104 V (2)A 点的电势是由电场本身决定的，跟A 点是否有电荷存在无关，所以q 移入电场前，A 点的电势仍为1.2×104 V.知识点四 等势面6．如图6所示，实线表示一簇关于x 轴对称的等势面，在轴上有A 、B 两点，则( )图6A．A点场强小于B点场强B．A点场强方向指向x轴负方向C．A点场强大于B点场强D．A点电势高于B点电势答案AD解析由电场线与等势面的关系可知，电场线一定与等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面，作出相对应的电场线分布，如右图所示，则可知A、B两点处的场强方向应与x轴同向，由电场线的疏密可知，A点处的场强E A小于B点处的场强E B，故正确选项为A、D.7．如图7所示，虚线a、b、c为三个同心圆面，圆心处为一个点电荷．现从c外面一点P以相同的速率发射两个电荷量、质量都相等的带电粒子，分别沿PM、PN运动到M、N，M、N两点都位于圆周c上，以下判断正确的是( )图7A．两粒子带同种电荷B．两粒子带异种电荷C．到达M、N时两粒子速率仍相等D．到达M、N时两粒子速率不相等答案BD解析由两个粒子轨迹的弯曲情况可看出，到达M的粒子受的是库仑斥力，到达N的粒子受的是库仑引力，所以两个粒子电性一定不同，A错误，B正确；因为P和M、N不在同一个等势面上，所以由P到M和由P到N时电场力都要做功，但因P到M的过程中是在斥力作用下靠近，电场力做负功，所以动能减少，故v M<v P；由P到N的过程中是在引力作用下靠近，电场力做正功，所以动能增加，故v N>v P，因此到达M、N两点时速率v M<v N，C错误，D 正确．【方法技巧练】电场中电势高低的判断方法8．在静电场中，把一个电荷量q＝2.0×10－5C的负电荷由M点移到N点，静电力做功6.0×10－4J，由N点移到P点，静电力做负功1.0×10－3J，则M、N、P三点电势高低关系是怎样的？答案φN>φM>φPN静电力做正功，而负电荷受静电力与场强方向相反，即逆着电场线移动，则可确定N 点在M点左侧．由N→N静电力做正功，而负电荷受静电力与场强方向相反，即逆着电场线移动，则可确定N点在M点左侧．由N→P静电力做负功，即沿着电场线方向移动，又因1.0×10－3J>6.0×10－4 J，所以肯定移过了M点，所以P点位于M点右侧．这样，M、N、P三点电势的高低关系是φN>φM>φP.方法总结电场中两点电势高低的比较方法：(1)根据电场力做功判断①在两点间移动正电荷，如果电场力做正功，则电势是降低的，如果电场力做负功，则电势升高．②在两点间移动负电荷，如果电场力做正功，则电势升高，如果电场力做负功，则电势降低．(2)根据电场线确定电场线的方向就是电势降低最快的方向．(3)根据电荷电势能的变化判断①如果在两点间移动正电荷时：电势能增加，则电势升高；电势能减少，则电势降低．②如果在两点间移动负电荷时：电势能增加，则电势降低；电势能减少，则电势升高．1．下列关于电势高低的判断，正确的是( )A．负电荷从A点移到B点时，电场力做负功，A点的电势一定较高B．负电荷从A点移到B点时，电势能增加，A点的电势一定较低C．正电荷从A点移到B点时，其电势能增加，A点的电势一定较低D．正电荷只在电场力作用下，从A点移到B点，A点的电势一定较高答案AC2．若带正电荷的运动小球只受到电场力的作用，则它在任意一段时间内( )A．一定沿电场线由高电势处向低电势处运动B．一定沿电场线由低电势处向高电势处运动C．不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动D．不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动答案 D解析由于不知小球的初速度情况，故不能确定小球运动方向．图83．如图8所示，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹．M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点．不计重力，下列表述正确的是( )A．粒子在M点的速率最大B．粒子所受电场力沿电场方向C．粒子在电场中的加速度不变D．粒子在电场中的电势能始终在增加答案 C解析粒子带负电，所受电场力沿电场反方向，在接近M点的过程中电场力做负功，离开M点的过程中电场力做正功，所以在M点粒子的速率应该最小，A、B错误，粒子在匀强电场中运动，所受电场力不变，加速度不变，C正确，因为动能先减小后增加，所以电势能先增加后减小，D错误．4．某电场的部分电场线如图9所示，A、B是一带电粒子仅在电场力作用下运动轨迹(图中虚线)上的两点，下列说法中正确的是( )图9A．粒子一定是从B点向A点运动B．粒子在A点的加速度小于它在B点的加速度C．粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能D．电场中A点的电势高于B点的电势答案 C5．如图10所示，虚线a、b、c表示O处点电荷的电场中的三个等势面，设两相邻等势面的间距相等，一电子射入电场后的运动轨迹如图中实线所示，其中1、2、3、4是运动轨迹与等势面的一些交点．由此可以判定( )图10A．电子在每个位置具有的电势能与动能的总和一定相等B．O处的点电荷一定带正电C．a、b、c三个等势面的电势关系是φa>φb>φcD．电子运动时的电势能先增大后减小答案AD解析电子在运动过程中只有电场力做功，只有电势能和动能的转化，因而电势能与动能的总和不变，A正确．从运动轨迹的弯曲情况可知电子受排斥力作用，所以可判断O点处的电荷为负电荷，根据负点电荷的电场分布可知D正确，C错误．6．下列4个图中，a、b两点电势相等、电场强度矢量也相等的是( )答案 D解析匀强电场的等势面是一系列的平行平面，A中a、b两点不在同一等势面上，所以，这两点的电势是不相等的，但这两点的场强相等；B中a、b两点在同一个等势面上，电势相等，但这两点的场强矢量大小相等、方向不同；C中a、b两点对称于两电荷的连线，所以电势相等，但在中垂线上场强矢量的方向是平行于中垂线的，而且都指向外侧，故两点的场强矢量的方向不同；在D中，a、b两点的电势相等，场强矢量的方向是沿连线的，而且方向相同，故本题选D.7．如图11所示，实直线是某电场中的一条电场线，虚线是该电场中的三条等势线，由图可以得出的正确结论是( )图11A．M点的电势一定高于N点的电势B．M点的场强一定大于N点的场强C．由M点向N点移动电荷时，电势能的改变量与零电势的选取无关D．某电荷在M点或N点具有电势能与零电势的选取无关答案ABC8．如图12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( )图12A．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点移至O点，电势能增大D．若将一试探电荷＋Q从P点移至O点，电势能减小答案AC解析在＋Q、－Q连线上及延长线上三个区间内场强方向如图所示，由对称关系可知，在Q左侧与P(－Q)间等距的P′点应与P点场强相同，故选项A正确．在（-Q）、+Q之间各处场强均大于（-Q）、P之间各处场强，故试探电荷+Q从P移至O 点过程中，P→(－Q)做正功W1，由(－Q)→O电场力做负功W2，由上面分析知，|W2|>W1，故电势能增大．C正确．9．在光滑的绝缘平面上，有一个正方形abcd，顶点a、c处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图13所示．若将一个带负电的粒子置于 b点，自由释放，粒子将沿着对角线bd往复运动．粒子从 b点运动到d点的过程中( )图13A．先做匀加速运动，后做匀减速运动B．先从高电势到低电势，后从低电势到高电势C．电势能与机械能之和先增大，后减小D．电势能先减小，后增大答案 D解析这是等量同种电荷形成的电场，根据这种电场的电场线分布情况，可知在直线bd上正中央一点的电势最高，所以B错误．等量同种电荷形成的电场是非匀强的，所以A 错误．负电荷由b到d运动的过程中先加速后减速，动能先增大后减小，则电势能先减小后增大，而由能量守恒定律可知电势能与机械能之和保持不变，所以C错误，D正确．10．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6×10－4J．从B点移到C点，电场力做功9×10－4 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？ 答案 见解析解析 电场力做功和电势能变化的关系，既适用于正电荷，又适用于负电荷．(1)电荷从A 点移到B 点，克服电场力做功6×10－4 J ，电势能增加6×10－4 J ．故B 点电势能为6×10－4 J.从B 点移到C 点，电场力做功9×10－4 J ，电势能减少9×10－4 J ，故C 点电势能为－3×10－4 J.由于A 为零势能点，故A 、C 间的电势能之差为3×10－4 J.(2)由(1)知，以B 点为零势能点，电荷从A 点移到B 点，电势能增加6×10－4 J 后电势能成为零，故A 点电势能为－6×10－4 J.从B 点移到C 点，电势能减少9×10－4 J ，故C 点电势能为－9×10－4 J ．A 、C 间的电势能之差为3×10－4 J.11．图14为电场的电场线，现将一电荷量q ＝－3.0×10－9 C 的负电荷从A 点移到B 点、从B 点移到C 点，从C 点移到D 点电场力做功分别为：W AB ＝3.0×10－8 J 、W BC ＝1.5×10－8 J 、W CD ＝9.0×10－9 J ．若取C 点电势为零，试求A 、B 、D 三点电势．图14答案 －15 V －5 V 3 V解析 根据电势的概念求解：电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零势能点时，电场力所做的功．由于本题中移动的是负电荷，故不难理解：A 、B 、D 三点的电势应等于单位负电荷由该点移到零势能点(C 点)时，电场力所做的功的负值，即φA ＝－W AC |q|＝－W AB ＋W BC |q|＝－3.0×10－8＋1.5×10－83.0×10－9 V ＝－15 V φB ＝－W BC |q|＝－1.5×10－83.0×10－9 V ＝－5 V φD ＝－W DC |q|＝W CD |q|＝9.0×10－93.0×10－9 V ＝3 V.。
第1节 电势能和电势 课时作业
(限时：35分钟)【合格考练】1．某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为E P和E Q，电势分别为φP和φQ，则()A．E P＜E Q，φP＞φQ B．E P＞E Q，φP＜φQC．E P＞E Q，φP＞φQ D．E P＜E Q，φP＜φQ解析：选A。
由题图知Q点电场线密，电场强度大，E Q＞E P，P、Q在同一条电场线上，沿电场线的方向电势降低，φP＞φQ。
2．在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则() A．该电荷的电势能一定减小B．b点的电势一定比a点高C．电场线方向一定从b指向aD．b点的电场强度一定比a点大解析：选B。
电场力做负功，电势能一定增加，A错误；由φ＝E pq知，正电荷在电势越高处电势能越大，B正确；b点电势高于a点，但电场线方向不一定从b指向a，C错误；电场强度大小与电势高低无关，D错误。
3．(多选)如图所示的电场中有A、B两点，下列判断正确的是()A．电势φA<φB，电场强度E A>E BB．电势φA>φB，电场强度E A<E BC ．将电荷量为q 的正电荷从A 点移到B 点，电场力做正功，电势能减少D ．将电荷量为q 的负电荷分别放在A 、B 两点，电荷具有的电势能E p A <E p B 解析：选BCD 。
沿电场线方向电势降低，则电势φA >φB ，电场线越密集电场强度越大，则电场强度E A <E B ，A 错误，B 正确；将电荷量为q 的正电荷从A 点移到B 点，电场力做正功，电势能减少，C 正确；负电荷在高电势点的电势能较小，则将电荷量为q 的负电荷分别放在A 、B 两点，电荷具有的电势能E p A <E p B ，D 正确。
4．将一电荷量为－q 的试探电荷从无穷远处移到电场中的A 点，该过程中电场力做功为W ，若规定无穷远处的电势为零，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 ．－W ，W qB ．W ，－W qC ．W ，W qD ．－W ，－W q解析：选A 。
电势能和电势(精选练习)(解析版)
10.1 电势能和电势精选练习一、夯实基础1．（2021·浙江高二期中）如图所示，相距很近的一对带等量异号电荷的平行金属极板，它们之间的电场具有对称性，且除边缘外，可看做匀强电场。
图中MN为极板中垂线，O点为极板中点。
电场中有四个位置，1、2位于极板间，分别在O点的左上方和右下方且相对O 点对称，3、4位于边缘且相对MN对称。
下列说法正确的是（）A．1、2两点电势相等B．3、4两点电场相同C．3、4两点电势相等D．负点电荷在1位置时的电势能小于在2位置时的电势能【答案】C【解析】A．根据沿电场线方向电势降低可知，1点的电势比2点电势低，故A错误；B．根据电场线的疏密表示场强大小可知，3、4两点电场大小相同，由图可知，3、4两点的方向不同，故B错误；C．根据沿电场线方向电势降低可知，3、4两点电势相等，故C正确；D．1点的电势比2点电势低，则负点电荷在1位置时的电势能大于在2位置时的电势能，故D错误。
故选C。
2．（2021·桃江县第一中学高二开学考试）某静电场的电场线分布如图所示，M、N为电场中的两点，则（）A．M点的电势比N点的电势高B．M点的电场强度比N点的电场强度小C．负电荷从M点运动到N点，电场力做正功D．正电荷在M点的电势能比在N点的电势能大【答案】C【解析】A．沿着电场线方向电势降低，可知N点的电势高于M点的电势，A错误；B．电场线越密的地方电场强度越大，M点电场线密，所以M点的电场强度比N点的电场强度大，B错误；C．负电荷受到的电场力方向与电场强度方向相反，所以负电荷从M点运动到N点，受电场力方向与运动方向相同，电场力做正功，C正确；D．正电荷在电场中具有的电势能E P=qφ，N点的电势高于M点的电势，则正电荷在N点的电势能比在M点的电势能大，D错误。
故选C。
3．（2020·黑龙江哈尔滨市第六中学校高二月考）下列说法正确的是（）A．静电力做功与重力做功相似，均与路径无关B．正电荷具有的电势能一定是正的，负电荷具有的电势能一定是负的C．静电力做功为零，电荷的电势能也为零D．电场中电场强度为零的地方电势一定为零【答案】A【解析】A．静电力做功只与初末位置有关，与路径无关，故A正确；B．根据电势能表达式E p=qφ可知，正电荷在电势为负值地方，电势能为负，负电荷在电势为负值地方，电势能为正，故B错误；C．静电力做功为零，电荷的电势能变化量为零，故C错误；D．电场中电场强度为零，电势不一定为零，电场强度由电场线疏密表示，沿电场线方向电势逐渐降低，故D错误。
4电势能和电势
类比方法，加深理解
静电力做功←→重力做功 电势能 ←→重力势能 ←→重力做功与重力势能变化间的关系 电势 等势面 ←→高度 ←→等高线
静电力做功与电势能变化的关系
课堂检测
1．在静电场中，关于场强和电势的说法 正确的是( ) A．电场强度大的地方电势一定高 B．电势为零的地方场强也一定为零 C．场强为零的地方电势也一定为零 D．场强大小相同的点电势不一定相同
答案 A
4．如图所示，在场强E＝104 N/C的水平匀 强电场中，有一根长l＝15 cm的细线，一端 固定在O点，另一端系一个质量m＝3 g、电 荷量q＝2×10－6 C的小球，当细线处于水 平位置时，小球从静止开始释放，则小球 到达最低点B时的速度是多大？
解析：根据动能定理得：
mgl－qEl＝ mv2，
5、电势能和电势
+
E
一、静电力做功（类比重力做功）：
只与电荷的起始位置和终点位置 有关，与电荷经过的路径无关。 拓展：该特点对于非匀强电场中也是 成立的
二、电势能（类比重力势能）
1、标量，有正、负之分
2、 静电力做正功，电势能减小
静电力做负功，电势能增大
W AB E PA E PB
3、相对性，取决于零电势能位置。
4、电势能是电荷和电场所共有，
既与电场有关，由于电荷有关。
三、电势
1. 定义:电荷电场中在某一点的电势能与 它的电荷量的比值 2. 公式:
EP q
(计算时要代入正负号)
3. 单位: 伏特(V) 1 V = 1 J/C
4. 标量 (有正负) 5. 电势具有相对性：确定电势,应先规定 电场中某处的电势为零.(通常规定离场源 电荷无限远处或大地的电势为零.)
2019-2020学年物理人教版选修3-1课时作业：(四) 电势能和电势
课时作业(四) 电势能和电势一、单项选择题1．关于同一电场的电场线，下列表述正确的是( )A．电场线是客观存在的B．电场线越密，电场强度越小C．沿着电场线方向，电势越来越低D．电荷在沿电场线方向移动时，电势能减小解析：电场是客观存在的，而电场线是假想的，A错；电场线越密的地方电场越强，B错；沿着电场线的方向电势逐渐降低，C对；负电荷沿着电场线方向移动时电场力做负功，电势能增加，D错．答案：C2．在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则( )A．b点的电场强度一定比a点大B．电场线方向一定从b指向aC．b点的电势一定比a点高D．该电荷的动能一定减小解析：电场力做负功，该电荷电势能增加．正电荷在电势高处电势能较大，C正确．电场力做负功同时电荷可能还受其他力作用，总功不一定为负．由动能定理可知，动能不一定减小，D错．电势高低与场强大小无必然联系，A错．b点电势高于a点，但a、b可能不在同一条电场线上，B错．答案：C3.如图所示，P、Q是等量的正点电荷，O是它们连线的中点，A、B是中垂线上的两点，OA<OB，用E A、E B和φA、φB分别表示A、B两点的电场强度和电势，则( )A．E A一定大于E B，φA一定大于φBB．E A不一定大于E B，φA一定大于φBC．E A一定大于E B，φA不一定大于φBD．E A不一定大于E B，φA不一定大于φB解析：P、Q所在空间中各点的电场强度和电势由这两个点电荷共同决定，电场强度是矢量，P、Q两点电荷在O点的合场强为零，在无限远处的合场强也为零，从O点沿PQ的中垂线向远处移动，场强先增大，后减小，所以E A不一定大于E B，A、C错误．电势是标量，由等量同种点电荷的电场线分布图可知，从O点向远处，电势是一直降低的，故φA一定大于φB，B正确，D错误．答案：B4.沿着电场线方向电势逐渐降低，可知M点的电势大于根据电场线与等势面垂直，可以作出如图所示电场线，可得两点的电势能之差与零电势的选取无关，C正确；而错误．点附近电场的等势面分布如图所示，a、b、c、d为电场中的两点处的电荷等量同种点的电场强度相同点的电势，电势能减少如图所示，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作和N是轨迹上的两点，其中右点．不计重力，下列表述正确的是( )．粒子所受电场力沿电场方向．粒子在电场中的加速度不变D．粒子在电场中的电势能始终在增加解析：粒子带负电，所受电场力沿电场反方向，在接近M点的过程中电场力做负功，离开M点的过程中电场力做正功，所以在M点粒子的速度应该最小，A、B错误，粒子在匀强电场中运动，所受电场力不变，加速度不变，C正确，因为动能先减小后增加，所以电势能先增加后减小，D错误．答案：C二、多项选择题7.两点，下列判断正确的是A点移到B点，电场力做正功，电势能减少的负电荷分别放在A、B两点，电荷具有的电势能处的两个带有不等量负电荷的点电荷在平面内的电势分布如图所10.如图所示，虚线同心圆是一簇某静电场中的等势面，其电势分别是φa、φb和φc，一带正电粒子射入电场中，运动轨迹如图中实线KLMN所示．由图可知( )的过程中，静电力做负功，电势能增加的过程中，静电力做负功，电势能增加如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以先后在电场中运动的轨迹，a、的交点．不计重力．下列说法正确的是( )a点的动能点的电势能等于它在e点的电势能如图所示的匀强电场中，有A、B、C三点，AB＝5 cm，BC＝12 cm，其中AB沿电场方向，BC和电场方向成60°角．一个电荷量为q＝4×10－8C的正电荷从A移到B，电场力做功其大小为1.2×10－7 J．求：(1)匀强电场的电场强度E的大小．(2)电荷从B到C，电荷的电势能改变多少？解析：(1)由W1＝qE·AB得，该电场的电场强度大小为：W1 1.2×10－7。
高中物理课时作业4电势和电势差含解析粤教版选修311116174
高中物理课时作业4电势和电势差含解析粤教版选修311116174(时间：40分钟分值：100分)[基础达标练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则( )A．b点的电场强度一定比a点大B．电场线方向一定从b指向aC．b点的电势一定比a点高D．该电荷的动能一定减小C[将正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，说明正电荷的电势能增加，电势升高，故b点的电势一定比a点高，C正确；但是a、b两点不一定在同一条电场线上，故B错误；从做功情况反映不出电场力的大小，也不能反映电场的强弱，故A错误；动能的变化取决于合外力做功，电场力做了负功不代表合外力也做负功，所以动能不一定减小，故D错误．]2.(多选)如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则( )A．A点场强小于B点场强B．A点场强方向指向x轴负方向C．A点场强大于B点场强D．A点电势高于B点电势AD[B点电场线比A点密，B点场强大于A点场强，故A正确，C错误．电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，故B错误．由图中数据可知D正确．]3.(多选)如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称．忽略空气阻力．由此可知( )A．Q点的电势比P点高B．油滴在Q点的动能比它在P点的大C．油滴在Q点的电势能比它在P点的大D．油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小AB [带电油滴在电场中受重力、电场力作用，据其轨迹的对称性可知，电场力方向竖直向上，且电场力大于重力，电场力先做负功后做正功．则电场强度方向向下，Q 点的电势比P 点高，选项A 正确；油滴在P 点的速度最小，选项B 正确；油滴在P 点的电势能最大，选项C 错误；油滴运动的加速度大小不变，选项D 错误．]4．如图所示，表示某静电场等势面的分布，电荷量为1.6×10－9C 的正点电荷从A 点经B 点、C 点到达D 点，从A 点至D 点，电场力对电荷做的功为( )A ．4.8×10－8JB ．－4.8×10－8J C ．8.0×10－8J D ．－8.0×10－8J B [由于U AD ＝φA －φD ＝－40 V －(－10)V ＝－30 V ，所以从A 点至D 点，电场力对电荷做的功：W AD ＝qU AD ＝1.6×10－9×(－30) J ＝－4.8×10－8J ，B 正确．]5．电场中有A 、B 两点，一个点电荷在A 点的电势能为1.2×10－8 J ，在B 点的电势能为8.0×10－9 J ．已知A 、B 两点在同一条电场线上，如图所示，该点电荷的电荷量为1.0×10－9 C ，那么( )A ．该电荷为负电荷B ．该电荷为正电荷C ．A 、B 两点的电势差U AB ＝4.0 VD ．把电荷从A 移到B ，电场力做功为W ＝4.0 JA [点电荷在A 点的电势能大于在B 点的电势能，从A 到B 电场力做正功，所以该电荷一定为负电荷，且W AB ＝E pA －E pB ＝1.2×10－8 J －8.0×10－9 J ＝4.0×10－9 J ，故A 项正确，B 、D 项错误；U AB ＝W AB q ＝4.0×10－9－1.0×10－9V ＝－4.0 V ，所以C 选项错误．] 6．(多选)某电场在直角坐标系中的电场线分布情况如图所示，O 、M 、N 为电场中的三个点，则由图可得( )A ． M 点的场强小于N 点的场强B ．M 点的电势低于N 点的电势C ．将一负电荷由O 点移到M 点电势能增加D ．将一正电荷从O 点分别移到M 点和N 点，电场力做功相同BC [M 点的电场线较N 点密集，故M 点的场强大于N 点的场强，选项A 错误；顺着电场线电势降低，故M 点的电势低于N 点的电势，选项B 正确；O 点电势高于M 点，故将一负电荷由O 点移到M 点电势能增加，选项C 正确；M 点的电势低于N 点的电势，故O M 与ON 之间的电势差不等，故将一正电荷从O 点分别移到M 点和N 点，电场力做功不相同，选项D 错误；故选B 、C.]二、非选择题(14分)7．如图所示是一匀强电场，已知场强E ＝2×102 N/C ，现让一个电荷量为q ＝－4×10－8C 的电荷沿电场方向从M 点移到N 点，MN 间的距离l ＝30 cm.试求：(1)电荷从M 点移到N 点电势能的变化．(2)M 、N 两点间的电势差．[解析] (1)负电荷在该电场中所受电场力F 为恒力，方向向左，因此从M 点移到N 点，电荷克服电场力做功，电势能增加，增加的电势能ΔE p 等于电荷克服电场力做的功W .电荷克服电场力做功为W ＝qEl ＝4×10－8×2×102×0.3 J＝2.4×10－6J ，故电势能增加了2.4×10－6 J.(2)M 、N 两点间的电势差为 U MN ＝W MN q ＝－2.4×10－6－4×10－8 V ＝60 V ，即M 、N 两点间的电势差为60 V. [答案] (1)电势能增加了2.4×10－6 J (2)60 V[能力提升练]一、选择题(本题共4小题，每小题6分)1．如图所示，真空中O 点处有一点电荷，在它产生的电场中有a 、b 两点，a 点的场强大小为E a ，与ab 连线成53°角，b 点的场强大小为E b ，与ab 连线成37°角．关于a 、b 两点E a 、E b 及φa 、φb 的关系，正确的是( )A ．25E a ＝9E b ，φa >φbB ．16E a ＝9E b ，φa <φbC ．9E a ＝25E b ，φa >φbD ．9E a ＝16E b ，φa <φbD [设a 、b 两点到点电荷的距离分别为r a 和r b .根据几何知识得r b ＝43r a .根据点电荷场强公式E ＝k Q r 2得E a ＝169E b ；由图可知，该电场是由负点电荷产生的，故在点电荷的周围越靠近场源电荷电势越低，则有φa <φb ，故D 正确，A 、B 、C 错误．]2．如图所示，正点电荷Q 固定在光滑绝缘水平面上，带负电的试探电荷q 在水平面上沿椭圆轨道绕它运动．正点电荷位于椭圆的一个焦点上，a 、b 为椭圆半长轴上的两端点，c 、d 两点位于椭圆上且以a 、b 连线为对称轴对称，则( )A ．c 、d 两点的场强相同B ．c 、d 两点的电势相同C ．试探电荷q 在a 点的电势能小于在d 点的电势能D ．试探电荷q 从a 运动到b 的过程中，电场力做负功B [根据电场线从正电荷出发到无穷远终止，c 、d 两点电场强度方向不同，则电场强度不同，故A 错误．c 、d 两点到正点电荷的距离相等，电势相同，故B 正确．根据正点电荷的电场分布规律可知，d 点的电势高于a 点的电势，则带负电的试探电荷在a 点的电势能大于在d 点的电势能，故C 错误．带负电的试探电荷从a 运动到b 的过程中，电场力与速度夹角为锐角，所以电场力做正功，故D 错误．]3．在维护和检修高压供电线路时，为了不影响城市用电，电工经常要在高压线上带电作业．为了保障电工的安全，电工全身要穿上用金属丝线编织的衣服(如图甲)．图乙中电工站在高压直流输电线的A 供电线上作业，其头顶上方有B 供电线，B 供电线的电势高于A 电线的电势．虚线表示电工周围某一截面上的等势线，c 、d 、e 、f 是等势线上的四个点．以下说法中正确的是( )甲 乙A ．在c 、d 、e 、f 四点中，c 点的电场最强B ．在c 、d 、e 、f 四点中，f 点的电势最高C ．若将某电子由c 移到f ，其电势能将增大D ．将某电子在d 点由静止释放，它会向e 点所在等势面运动C [依据等差等势线的疏密可知，在c 、d 、e 、f 四点中，f 点的电场最强，故A 错误；沿着电场线方向，电势是降低的，因B 供电线的电势高于A 电线的电势，则在c 、d 、e 、f 四点中，c 点的电势最高，故B 错误；若将某电子由c 移到f ，即从高电势到低电势，其电势能将增大，故C 正确；将某电子在d 点由静止释放，在电场力作用下，它会向c 点所在等势面运动，故D 错误．]4.如图所示，实线表示某电场的电场线(方向未标出)，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M 点和N 点的电势分别为φM 、φN ，粒子在M 点和N 点时加速度大小分别为a M 、a N ，速度大小分别为v M 、v N 电势能分别为E pM 、E pN .下列判断正确的是( )A ．v M <v N ，a M <a NB ．v M <v N ，φM <φNC ．φM <φN ，E pM <E pND ．a M <a N ，E pM <E pND [电场线越密，电场强度越大，同一个粒子受到的电场力越大，根据牛顿第二定律可知其加速度越大，故有a M <a N ；若粒子从M 运动到N 点，则根据带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，可知在某点的电场力方向和速度方向如图甲所示，故电场力做负功，电势能增大，动能减小，即v M >v N ，E pM <E pN ，负电荷在低电势处电势能大，故φM >φN .若粒子从N 运动到M ，则根据带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，可知在某点的电场力方向和速度方向如图乙所示，故电场力做正功，电势能减小，动能增大，即v M >v N ，E pM <E pN ，负电荷在低电势处电势能大，故φM >>φN .综上所述，D 正确．]二、非选择题(26分)5．(13分)把带电荷量2×10－8C 的正点电荷从无限远处移到电场中A 点，要克服电场力做功8×10－6J ，若把该电荷从无限远处移到电场中B 点，需克服电场力做功2×10－6J ，取无限远处电势为零．求：(1)A 点的电势；(2)A 、B 两点的电势差；(3)若把2×10－5C 的负电荷由A 点移到B 点电场力做的功． [解析] (1)U ∞A ＝W ∞A q ＝－8×10－62×10－8V ＝－400 V ，U ∞A ＝φ∞－φA ，且φ∞＝0 V ，所以φA ＝400 V.(2)U ∞B ＝W ∞B q ＝－2×10－62×10－8V ＝－100 V ， U ∞B ＝φ∞－φB ，且φ∞＝0 V ，所以φB ＝100 VU AB ＝φA －φB ＝300 V.(3)W AB ＝qU AB ＝－2×10－5×300 J＝－6×10－3J .[答案] (1)400 V (2)300 V (3)－6×10－3J6．(13分)如图所示，a 、b 、c 表示点电荷电场中的三个等势面，它们的电势分别为φ、23φ、14φ，一带电粒子从等势面a 上某处由静止释放后，仅受电场力的作用而运动．已知它经过等势面b 时的速率为v ，则它经过等势面c 时的速率为多少？[解析] 从a 到b 过程中电场力做功W ab ＝qU ab ＝q (φa －φb )＝q (φ－23φ)＝13qφ①在从a 到b 过程中由动能定理得： W ab ＝12mv 2－0② 由①②两式可得 q ＝3mv 22φ③ 从a 到c 过程中电场力做功W ac ＝qU ac ＝q (φa －φc )＝q (φ－14φ)＝34qφ④ 由动能定理得：W ac ＝12mv 2c －0 ⑤由③④⑤式可得：v c ＝32v [答案] 32v。
课时作业5：1.4 电势能和电势
1.4 电势能和电势1．(2011·兴义高二检测)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 ．E p A ＝－W ，φA ＝W qB ．E p A ＝W ，φA ＝－W q2．在静电场中下列说法正确的是( )A ．电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零B ．电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同C ．电场强度的方向总是跟等势面垂直D ．沿着电场强度的方向，电势总是不断降低的3．(2011·焦作市高二期末)如图所示，某区域电场线左右对称分布，M 、N 为对称线上的两点．下列说法正确的是( )A ．M 点电势一定高于N 点电势B ．M 点场强一定大于N 点场强C ．正电荷在M 点的电势能大于在N 点的电势能D ．将电子从M 点移动到N 点，电场力做正功4.(2010·天津红桥区高二检测)如图所示的电场中有A 、B 两点，下列判断正确的是( )A ．电势φA >φB ，场强E A >E BB．电势φA>φB，场强E A<E BC．将电荷量为q的正电荷从A点移到B点，电场力做正功，电势能减少D．将电荷量为q的负电荷分别放在A、B两点，电荷具有的电势能E p A>E p B5．如图所示，虚线为某电场的等势面，今有两个带电粒子(重力不计)，以不同的速率，沿不同的方向，从A点飞入电场后，沿不同的轨迹1和2运动，由轨迹可以断定()A．两个粒子带电量一定不同B．两个粒子的电性一定不同C．粒子1的动能和粒子2的电势能都是先减少后增大D．经过B、C两点，两粒子的速度可能不等6.(2010·吉安高二检测)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>0C．W1＝W3>W2＝0 D．W3>W1＝W2＝07．(2010·河北夷陵高二联考)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零8．(2010·台州高二检测)如果把q＝1.0×10－8C的电荷从无穷远处移至电场中的A点，需要克服电场力做功W＝1.2×10－4J，选取无穷远处为零势能点，那么：(1)A点的电势及q在A点的电势能各是多少？(2)q未移入电场前A点的电势是多少？能力提升1.(2011·桂林模拟)如图所示的直线是真空中某电场的一条电场线，A、B是这条直线上的两点，一带正电的粒子以速度v A向右经过A点向B点运动，经过一段时间后，粒子以速度v B经过B点，且v B与v A方向相反，不计粒子重力，下面说法正确的是()A．此电场一定是负电荷形成的电场B．A点的电势一定低于B点的电势C．粒子在A点的速度一定小于在B点的速度D．粒子在A点的电势能一定小于在B点的电势能2.如图所示，甲是某电场中的一条电场线，A、B是这条电场线上的两点，若将一负电荷从A点自由释放，负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度图线如图乙所示，比较A、B两点电势φ的高低和场强E的大小，可得()A．φA>φB B．φA<φBC．E A>E B D．E A＝E B3．如图所示某区域电场线关于O1、O2对称，正方形ABCD也关于O1O2对称．关于A、B、C、D四点场强的大小和电势的高低关系中，正确的是()A．E A＝E B＝E C＝E DB．E A＝E B>E C＝E DC．φA＝φD>φB＝φCD．φA>φD>φC>φB4．如图所示，实线是一个电场中的电场线，虚线是一个负试探电荷在这个电场中的轨迹，若电荷是从a处运动到b处，以下判断正确的是()A．电荷从a到b加速度减小B．b处电势能大C．b处电势高D．电荷在b处速度小5.(2011·潍坊模拟)如图所示，实线是两个等量点电荷P、Q形成电场的等势面，虚线是一带电粒子仅在电场力作用下运动的轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，b位于P、Q连线的中点．则()A．两点电荷P、Q电性相反B．a点的电场强度大于b点的电场强度C．带电粒子在a点的电势能大于在c点的电势能D．带电粒子在a点的动能小于在b点的动能6．如图所示，一质量为m的塑料球形容器放在桌面上，它的内部有一劲度系数为k的轻弹簧，弹簧直立地固定于容器内壁的底部，弹簧上端经绝缘体系住一只带正电q、质量也为m的小球．从加一个竖直向上的场强为E的匀强电场起，到容器对桌面压力减为零时为止，求：(1)小球的电势能改变量；(2)容器对桌面压力减为零时小球的速度大小．7．如图所示，BC是半径为R的1/4圆弧形的光滑且绝缘的轨道，位于竖直平面内，其下端与水平绝缘轨道平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中，电场强度为E.今有一质量为m、带正电q的小滑块(体积很小可视为质点)，从C点由静止释放，滑到水平轨道上的A点时速度减为零．若已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为μ，求：(1)滑块通过B 点时的速度大小．(2)水平轨道上A 、B 两点之间的距离．C ．E p A ＝W ，φA ＝W qD ．E p A ＝－W ，φA ＝－W q详解答案1答案：A解析：由W ＝－E p A ，可得：E p A ＝－W ，由φ＝E p q 得：φA ＝E p A q A ＝－W －q ＝W q.故只有A 正确． 2答案：CD解析：针对A ：当静电场中的导体处于静电平衡时，其内部电场强度处处为零，但该导体为等势体，其电势不为零，故A 错．针对B ：在匀强电场中，电场强度处处相等，但电势沿电场线方向降低，故B 错． 针对C ：电场线方向处处与等势面垂直，即电场线上各点的切线方向与等势面垂直，各点电场强度方向就是电场线各点切线方向，故C 正确．针对D ：电场强度方向是电势降落最快的方向，故D 正确．3答案：AC解析：从图示电场线的分布示意图可知，MN 所在直线的电场线方向由M 指向N ，则M 点电势一定高于N 点电势；由于N 点所在处电场线分布密，所以N 点场强大于M 点场强；正电荷在电势高处电势能大，故在M 点电势能大于在N 点电势能；电子从M 点移动到N 点，要克服电场力做功．综上所述，A 、C 选项正确．4答案：BC解析：顺着电场线电势逐渐降低，即φA >φB ，由电场线疏密可知，E A <E B ，故A 错、B 对．由电场力做功与电势能变化的关系可知，＋q 从A 移到B ，电场力做正功，电势能减少，C 对，负电荷从A 移到B ，电场力做负功，电势能增加，E p A <E p B ，故D 错．5答案：BCD解析：由等势线的形状知，这是一个位于圆心的点电荷产生的电场，两个粒子与点电荷的作用情况是相反的，所以两个粒子电性一定不同．粒子1的动能先减小后增大，粒子2的电势能先减小后增大．到B 、C 两点时两个粒子的速度可能相同也可能不同，无法确定．6答案：C解析：因A 、C 两点处于同一等势面上，所以W 1＝W 3>W 2＝0，所以C 正确．7答案：BD解析：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U aO＝U Oc，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．8答案：(1)1.2×104V 1.2×10－4J(2)1.2×104V解析：(1)根据电势能的改变量等于电场力做的功可知q在A点的电势能E p A＝W＝1.2×10－4J正电荷在A点的电势φA>0φA＝E p Aq＝1.2×10－4J1.0×10－8C＝1.2×104V(2)A点的电势由电场本身决定，跟A点是否有电荷无关，所以q未移入电场前，A点的电势为1.2×104V.能力提升1答案：BD解析：由于只有一条电场线，故无法确定电场是由何种电荷形成的，A错误．由速度反向可知，粒子受到的电场力方向向左，所以A到B，电场力做负功，电势能增加，D正确．由运动的对称性，可知C是错误的．由于粒子带正电，说明电场强度方向向左，所以B点的电势高，B正确．2答案：BC解析：由乙图可看出，电荷运动过程中，加速度越来越小，所以电荷所受的静电力越来越小，所以可判定E A>E B，故C对D错．因为负电荷自由释放后，沿AB运动所以电场方向从B指向A，由此可判定B对A错．3答案：BD解析：根据电场线的分布情况可知，该区域的电场是等量异种点电荷形成的电场，由对称性可知：E A＝E B，E C＝E D，由电场线的疏密程度可知：E A>E D，E B>E C，故A错B对，根据沿电场线电势降低得φA>φB，φD>φC，又由等势面与电场线垂直得：φA>φD，φC>φB.所以C 错D对．4答案：BD解析：由题图可知b处的电场线比a处的电场线密，说明b处的场强大于a处的场强．根据牛顿第二定律，试探电荷在b处的加速度大于在a处的加速度，A选项错．由题图可知，电荷做曲线运动，必受到不等于零的合外力，即F≠0，且F的方向应指向运动轨迹的凹向．因为试探电荷带负电，所以电场线指向是从疏到密．再利用“电场线方向为电势降低最快的方向”判断a、b处电势高低关系是φa>φb，C选项不正确．根据试探电荷的位移与所受电场力的夹角大于90°，可知电场力对试探电荷做负功．功是能量变化的量度，可判断由a →b 电势能增加，B 选项正确．又因电场力做功与路径无关，系统的能量守恒，电势能增加则动能减小，即速度减小，D 选项正确．5答案：BD解析：题图为等量同种电荷的等势面，故A 选项错，由图中等势面的疏密知B 选项正确；由运动轨迹的弯曲情况、电场力的做功情况和动能的变化情况知C 错，D 正确．6答案：(1)2Eqmg k (2)2g (Eq －mg )k解析：(1)初状态，对小球进行受力分析，得弹簧压缩量：mg ＝kx 1，x 1＝mg k；当容器对桌面压力为零时，对容器受力分析，说明弹簧伸长且拉力为mg ，弹簧伸长量x 2＝x 1＝mg k； 该过程电场力做功：W ＝Eq (x 1＋x 2)＝2Eqmg k ，所以小球电势能减少2Eqmg k； (2)对小球用动能定理，该过程弹簧做功是零：(Eq －mg )(x 1＋x 2)＝12m v 2，v ＝2g (Eq －mg )k. 7答案：(1)v B ＝2(mg －qE )R m (2)L ＝(mg －qE )μmg ＋qER 解析：(1)小滑块从C 到B 的过程中，只有重力和电场力对它做功，mgR －qER ＝12m v 2B，解得：v B ＝2(mg －qE )R m . (2)小滑块在AB 轨道上运动时，所受摩擦力为F f ＝μmg 小滑块从C 经B 到A 的过程中，重力做正功，电场力和摩擦力做负功．设小滑块在水平轨道上运动的距离(即A 、B 两点间的距离)为L ，则根据动能定理有：mgR －qE (R ＋L )－μmgL ＝0解得：L ＝(mg －qE )μmg ＋qE R。
第四节 电势能和电势习题及答案
第四节电势能和电势1、如图所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把+ q和－ q的试验电荷依次放在三点上，关于它所具有的电势能的正确说法是 ( ) A．放上+q时，它们的电势能E A＞E B＞E CB．放上+q时，它们的电势能E A＜E B＜E CC．放上－q时，它们的电势能E A＞E B＞E CD．放上－q时，它们的电势能E A＜E B＜E C2、一个点电荷，从静电场的a点移到b点，其电势变化为零，则（）A.a、b两点场强一定相等B.该点电荷一定沿等势面移动C.作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的D.a、b两点的电势一定相等3、在电场中，A点的电势高于B点的电势，则（）A．把负电荷从A点移到B点，电场力作负功B．把负电荷从A点移到B点，电场力作正功C．把正电荷从A点移到B点，电场力作负功D．把正电荷从A点移到B点，电场力作正功6．有一电场的电场线如图所示，场中A、B两点的场强和电势分别用E A、E B和φA、φA 表示，则A．E A>E B、φA>φA B．E A>E B、φA<φAC．E A<E B、φA>φA D．E A<E B、φA<φA4．下列说法正确的是（）A．正电行在电场中的电势能为正，负电行在电场中的电势能为负B．电荷在电势为正的点电势能为正，电荷在电势为负的点电势能为负C．电荷克服电场力做多少功，它的电势能就等于多少D．不管是否存在其他力对电荷做功，电场力对电荷做多少正功，电荷的电势能就减少多少8．在静电场中，关于场强和电势的说法正确的是（）A．电场强度大的地方电势一定高B．电势为零的地方场强也一定为零C．沿电场线方向电势越来越低，场强越来越小D．场强和电势都跟电场中是否存在试探电荷无关9．带正电的小球只受电场力作用，则它在任意一段时间内（）A．一定沿着电场线由高电势向低电势方向运动B．一定沿着电场线向电势能减小的方向运动C．不一定沿着电场线运动，但一定向低电势方向运动D．不一定沿着电标线运动，也不一定向电势能减小的方向运动10．对U AB=1V的理解，正确的是（）A．从A到B移动q C的电荷，电场力做功1JB ．从A 到B 移动1C 的正电荷，电场力做功1JC ．从A 到B 移动1C 的负电荷，克服电场力做功1JD ．从A 到B 移动1C 的负电荷，外力做功1J11．如图所示，a 、b 、c 是某电场中一条电场线上的三个点，电场方向由a 指向c ，b 恰在a 、c 的正中间，a 、b 、c 三点的电势和场强分别用A ϕ、B ϕ、C ϕ和a E 、b E 、c E 表示，则下列关系正确的是（）A ．c b a ϕϕϕ>>B ．c b a E E E >>C ．c b b a ϕϕϕϕ-=-D ．c b aE E E ==12．如图所示，A 、B 为两等量异种点电荷，A 带正电，B 带负电，在AB 的连线上有a 、b 、c 三点，b 为连线的中点，ab=bc ，则（）A ．a 点与c 点的电场强度相同B ．a 点与c 点的电势相同C ．a 、b 间的电势差与b 、c 间的电势差相等D ．点电荷q 沿A 、B 连线的中垂线移动，电场力不做功13．如图所示的电场中有A 、B 两点，下列判断正确的是（）A ．电势B A ϕϕ>，场强B A E E >B ．电势B A ϕϕ>，场强B A E E <C ．将电荷量为q 的正电荷从A 点移到B 点，电场力做正功，电势能减少D ．将电荷量为q 的负电荷分别放在A 、B 两点，电荷具有电势能B A εε>二、填空题14．如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，相邻两等势线间的电势差相等，一正的点电荷经过等势线3ϕ时，具有动能20J ，运动到等势线1ϕ时动能为零，令02=ϕ，则当该电荷的电势能为4J 时，动能为______J ．15．如图所示，带电导体表面A 点附近场强N/C 1000=A E ，B 点附近场强N/C 10=B E ，现将一个带与导体同种电荷的点电荷分别放在A 、B 两处，并从静止开始释放，则点电荷在A 、B 两处加速度大小之比为________，点电荷分别所能获得的最大速率之比为________．若将该点电荷由A 移到B ，电场力做功为_________。
2021高中人教版物理选修3-1课时分层作业：1.4 电势能和电势含解析
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课时分层作业四电势能和电势(20分钟50分)一、选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分)1.下列关于静电场中场强与电势能、电势的关系说法正确的是( )A.电荷在电势高处电势能也一定大B.场强越大的地方电势一定越高C.场强为零的地方电势必为零D.电势为零的地方场强可以不为零【解析】选D。
只有正电荷在电势高处电势能一定大,而负电荷在电势高处电势能一定小,故A错误;场强越大的地方电势不一定越高,两者没有直接关系,故B错误;场强为零的地方电势不一定为零,电势为零是人为选取的,故C错误;电势为零是人为选取的,则电势为零的地方场强可以不为零,故D正确。
2.某导体置于电场后周围的电场分布情况如图所示,图中虚线表示电场线,实线表示等势面,A、B、C为电场中的三个点。
下列说法错误的是( )A.A点的电场强度小于B点的电场强度B.A点的电势高于B点的电势C.将负电荷从A点移到B点,电场力做正功D.将正电荷从A点移到C点,电场力做功为零【解析】选C。
电场线的疏密表示电场强度的大小,A处电场线比B处稀疏,A正确;在同一等势面上电势相等且沿着电场线的方向电势逐渐降低,所以A点的电势高于B点的电势,B正确;将负电荷从A点移到B 点,电场力做负功,C错误;A点、C点在同一个等势面上,将正电荷从A 点移到C点,电场力做功为零,D正确。
3.两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【解析】选C。
带负电的粒子以速度v进入电场后,电场力的方向与v的方向不在一条直线上,故带负电的粒子做曲线运动,先由低电势面运动到高电势面,然后离开电场,所以电势能先减小后增大,选项C正确,选项A、B、D错误。
电势能和电势 课时作业
1.4电势能和电势每课一练（人教版选修3-1）知识点基础中档稍难功能关系1、5等势面应用28电场力做功3、49、12电势116、10电场线特点71. (多选)带电小球在从A点运动到B点的过程中，重力做功为3 J，电场力做功为1 J，克服空气阻力做功为0.5 J，则在A点的() A．重力势能比B点大3 JB．电势能比B点小1 JC．动能比B点小3.5 JD．机械能比B点小0.5 J答案：ACD解析：带电小球在从A点运动到B点的过程中，重力做功为3 J，说明重力势能减小3 J，选项A正确．电场力做功1 J，说明电势能减小1 J，选项B错误．由动能定理可知动能的变化量等于合外力所做的功，即动能的变化量为3.5 J，选项C正确．机械能的变化量等于除重力之外的力所做的功，即机械能变化量为0.5 J，选项D正确．2. [2013·湖北黄冈中学高二期中](多选)如图所示，实线是某电场中的一条电场线，虚线是该电场中的两条等势线，由图可以得出的正确结论是()A．M点的电势一定高于N点的电势B．M点的场强一定大于N点的场强C．由M点向N点移动电荷时，电势能的改变量与零电势的选取无关D．某电荷在M点或N点具有的电势能与零电势的选取无关答案：ABC解析：可画出电场线，可知E M＞E N，沿电场线方向φM＞φN，故A、B正确，C项，电势能是相对的，但电势能增量是绝对的，故C 正确，D项，由电势能E p＝q·φ知电势能与电势有关，而电势的高低与零电势点的选取有关，所以D错误．3. 若带正电的小球只受电场力的作用，则它在任意一段时间内()A．一定沿着电场线由高电势向低电势运动B．一定沿着电场线由低电势向高电势运动C．不一定沿电场线运动，但一定由高电势向低电势运动D．不一定沿电场线运动，也不一定由高电势向低电势运动答案：D解析：由于小球的初速度无法确定，所以小球可能沿电场线方向做加速运动，也可能逆着电场线的方向做减速运动，还可能做曲线运动，其运动方向无法确定，选项D正确．4. 如图所示，电场中a、b、c三点，ab＝bc，则把点电荷＋q从a点经b点移到c点的过程中，电场力做功的大小关系有() A．W ab＞W bc B．W ab＝W bcC．W ab＜W bc D．无法比较答案：C解析：由电场线的疏密可知，a点的场强最小，c点的场强最大，位移相同时，电荷在bc段受到的平均电场力大，所以有W ab＜W bc，故C正确．5. (多选)质量为m的带电小球射入匀强电场后，以方向竖直向上、大小为2g的加速度向下运动，在小球下落h的过程中() A．小球的重力势能减少了2mghB．小球的动能减少了2mghC．电场力做负功2mghD．小球的电势能增加了3mgh答案：BD解析：选项透析过程结论A 由W G＝－ΔE p，重力势能减少了mgh×B 由动能定理W总＝ΔE k，动能减少了2mgh√C 由受力分析F电＝3mg，方向向上，W电＝－3mgh×D 由电场力做功－3mgh，电势能增加3mgh√上的两点，若将一负电荷从A点自由释放，负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度图象如图乙所示，比较A、B两点电势的高低和电场强度大小可知()A．φA＞φB B．φA＜φBC．E A＞E B D．E A＜E B答案：BC解析：由v－t图象可知，v变大，a变小，则：电场力方向向右，且为负电荷，故电场线由B→A，E A＞E B，故B、C正确．7. [2014·湛江高二检测]某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为E P和E Q，电势分别为φP和φQ，则()A．E P＜E Q，φP＜φQ B．E P＞E Q，φP＜φQC．E P＜E Q，φP＞φQ D．E P＞E Q，φP＞φQ答案：D解析：电场线的疏密程度对应电场强弱，所以E P＞E Q.沿电场线的方向电势降低，所以φP＞φQ，D项正确．8. (多选)位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示，图中实线表示等势线，则()A．a点和b点的电场强度相同B．正电荷从c点移到d点，电场力做正功C．负电荷从a点移到c点，电场力做正功D．正电荷从e点沿图中虚线移到f点，电势能先减小后增大答案：CD解析：a、b两点场强方向不同，A错．c点电势低于d点，正电荷从c点移到d点，即正电荷向高电势处移动、电场力做负功，B错．a 点电势低于c点，从a到c，把负电荷向高电势处移动，电场力做正功，C对．从e到f，电势先变低后变高，故沿此方向移动正电荷，电场力先做正功，后做负功，电势能先减小后增大，D对．9. [2014·泉州高二检测]某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点，电场线、粒子在A点的初速度方向及运动轨迹如图所示，可以判定()A．粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度B．粒子在A点的动能小于它在B点的动能C．粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能D．电场中A点的电势低于B点的电势答案：B解析：由电场线的疏密可知电场强度E B>E A，所以粒子的加速度a B>a A；由定性画出的等势面(如图中虚线所示)，并根据沿电场线方向电势降低，可知电势φA＞φB；由粒子运动轨迹的弯曲趋向可知电场力做正功，所以动能、电势能的变化情况为E k B>E k A，E p B<E p A，选项B正确．10. 两个等量异种点电荷位于x轴上，相对于原点对称分布，下列图中能正确描述电势φ随位置x变化规律的是()答案：A解析：等量异种点电荷形成的电场在x轴上的电场线如图所示，因为沿着电场线方向电势降低，所以，以正电荷为参考点，左右两侧电势都是降低的；因为逆着电场线方向电势升高，所以，以负电荷为参考点，左右两侧电势都是升高的．可见，在x轴上，正电荷所在位置电势最高，负电荷所在位置电势最低，符合这种电势变化情况的只有A选项．11. 如果把q＝1.0×10－8C的电荷从无穷远处移到电场中的A点，需要克服电场力做功W＝1.2×10－4 J，那么：(1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少？(2)q在未移入电场前A点的电势是多少？答案：(1)1.2×10－4 J 1.2×104 V(2)1.2×104 V解析：(1)电场力做负功，电势能增加，无穷远处的电势为零，电荷在无穷远处的电势能也为零，电势能的变化量等于电场力做的功，即W∞A＝E p∞－E p A＝0－E p A.所以E p A＝－W∞A＝W＝1.2×10－4J，φA＝E p Aq ＝1.2×10－41.0×10－8V＝1.2×104 V.(2)A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电荷存在无关，所以q在移入电场前，A点的电势仍为1.2×104 V.12. 如图所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的正点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点．现有一质量为m、电荷量为－q、套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑．已知重力加速度为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点时的速度大小为2gR.求：(1)小球滑至C 点时的速度大小；(2)若以C 点作为参考点(零电势点)，试确定A 点的电势．答案：(1)v C ＝7gR (2)－mgR 2q解析：(1)因为B 、C 两点电势相等，故小球从B 到C 的过程中电场力做的总功为零，由几何关系可得BC 的竖直高度h BC ＝3R 2，根据动能定理有mg ×3R 2＝m v 2C 2－m v 2B 2，解得v C ＝7gR . (2)小球从A 到C ，重力和电场力均做正功，所以由动能定理有mg ×3R ＋W 电＝12m v 2C ，得W 电＝12mgR ，电场力做正功，电势能减小．又因为C 点为零电势点，所以电荷－q 在A 点有电势能E p A ＝12mgR ，有φA ＝E p A －q＝－mgR 2q .。
4 电势能和电势
量——“电势”来表示它。
三、电势 1.定义: 电荷在电场中某一点的电势能与它的 电荷量的比值。
E P (计算时要代入正负号)。 2.公式: q
3. 单位: 伏特 ( V ) 1V=1J/C。
电 势 概 念 的 建 立
电势的性质
1.电势具有相对性,要确定电势,应先规定电场中某处 的电势为零。(通常取离场源电荷无限远处或大地表 面的电势为零) 2.电势是标量,有正负,数值取决于零电势面的选取。
讨论:
1.将电荷q从A点移到B点。若取B点的电势能为零， 则A点的电势能为多少？
E PA qELcosθ
2.若电荷的电量为2q、
3q „ 则A点的电势能为多 少? L
B
E
A q
+
ө
F
M
2qEL cos 3qEL cos
q
3.求 E PA ，比值是否与电荷量有关？
E PA ELcosθ 与电荷量无关 q
M
对AM: W1 qE AM
对MB: W2 0 对全程: W W1 W2 qE AM
3.将电荷q从A沿曲线移至B:
B A q+ ө
E
q+ q + X2 F
F X3
q+
B
FE
F
M
q+
W1 qE x1
W2 qE x 2
A
X1
F
M
W3 qE x 3
x1 x 2 x 3
1.静电力做功的特点 静电力做的功与电荷经过的路径无关，与电荷的 起始位置和终止位置有关。 2.电势能 电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移 动到零势能位置时所做的功。 3.电势
1.4电势能和电势(第2课时：等势面)
2、如图所示,虚线a、b、c表示静电场中三个等势
面,它们的电势分别是 a、 b、 c 且a b c,
一 中带KL正M电N所的示粒.子由射图入可电知场( 中A,C其运) 动轨迹如图
A.粒子从K到L的过程中,电场力做负功
10V
大小为Eka<Ekb<Ekc
b
D.粒子在三点的电势
20V
能大小为Epa>Epb>Epc
a
c
30V
（3）等量异种电荷连线的中垂线是一个零势面
（4）等量同种电荷连线的中垂线不是等势面
（5）匀强电场的等势面是一系列与电场线垂 直的平行等间距的平面。
匀强电场的等势面
（6）带电导体周围的电场和等势面
课堂练习
1、（多选）关于等势面正确的说法是
（ CD）
A．电荷在等势面上移动时不受电场力 作用，所以电场力不做功
第4节 电势能和电势 （第3课时）
一、等势面的定义
电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
注意 等势面是为了形象描述电场中各点电势面 人为画出的曲面
注意 同一导线连接的各点电势相同。
二、等势面的特点 1.沿同一等势面移动电荷静电力不做功
2.等势面与电场线垂直
3.两个不同的等势面不相交 4.电场线方向由高等势面指向低等势面
B.粒子从M到N的过程中,电场力做负功
C.粒子从K到L的过
程中,电势能增加 D.粒子从M到N的过
c
b
a
程中,动能减少
LM N
K
3.（多选）如图所示,将带正电的粒子 从电场中的A点无初速地释放,不计重
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课时作业4电势能和电势
时间：45分钟分值：100分
一、选择题(每小题6分，共48分)
1．(2010·天津卷)在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则() A．b点的电场强度一定比a点大
B．电场线方向一定从b指向a
C．b点的电势一定比a点高
D．该电荷的动能一定减小
2．如图，A、B、C为电场中同一电场线上的三点，设电荷在电场中只受电场力作用，则下列说法中正确的是()
A．若在C点由静止释放正电荷，则正电荷向B运动，电势能减小
B．若在C点由静止释放正电荷，则正电荷向B运动，电势能增大
C．若在C点由静止释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能增大
D．若在C点由静止释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能减小
3．(2009·全国卷Ⅱ)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
4．(2011·江苏卷)一粒子从A点射入电场，从B点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如x2图所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力．下列说法正确的
有()
A．粒子带负电荷
B．粒子的加速度先不变，后变小
C．粒子的速度不断增大
D．粒子的电势能先减小，后增大
5．电场中有A、B两点，A点的电势φA＝30 V，B点的电势φB＝10 V，一个电子由A点运动到B点的过程中，下面几种说法中正确的是()
A．电场力对电子做功20 eV，电子的电势能减少了20 eV
B．电子克服电场力做功20 eV，电子的电势能减少了20 eV
C．电场力对电子做功20 eV，电子的电势能增加了20 eV
D．电子克服电场力做功20 eV，电子的电势能增加了20 eV
6．如下图所示匀强电场E的区域内，在O点放置一点电荷＋Q，a、b、c、d、e、f 为以O点为球心的球面上的点，aecf平面与电场线平行，bedf平面与
电场线垂直，则下列说法中正确的是()
A．b、d两点的电场强度相同
B．a点的电势等于f点的电势
C．点电荷＋q在球面上任意两点之间移动时，电场力一定做功
D．将点电荷＋q在球面上任意两点之间移动，从球面上a点移动到c点的电势能变化量最大
7如图所示，空间有一水平匀强电场，在竖直平面内有初速
度为v0的带电微粒，沿图中虚线由A到B，其能量变化情况是
()
A．动能减少，重力势能增加，电势能减少
B．动能减少，重力势能增加，电势能增加
C．动能不变，重力势能增加，电势能减少
D．动能增加，重力势能增加，电势能减少
8．带电粒子M只在电场力作用下由P点运动到Q点，在此过程中克服电场力做了2.6×10－8J的功．那么()
A．M在P点的电势能一定小于它在Q点的电势能
B．P点的场强一定小于Q点的场强
C．P点的电势一定高于Q点的电势
D．M在P点的动能一定大于它在Q点的动能
二、解答题(共52分)
9．(16分)将带电量为1×10－8C的电荷，从无限远处移到电场中的A点，要克服电场力做功1×10－6J.问：
(1)电荷的电势能是增加还是减少？电荷在A点具有多少电势能？
(2)A点的电势是多少？
(3)若电场力可以把带电量为2×10－8C的电荷从无限远处移到电场中的A点，说明电荷带正电还是带负电？电场力做了多少功？(取无限远处为电势零点)
10．(16分)某电场的电场线如图所示，电场中有A，B，C三点，已知一个负电荷从A点移到B点时，电场力做正功，则A，B，C三点中，哪一点
的场强最大？哪一点的电势最高？
11．(20分)如图所示，在匀强电场中沿着与电场线成60°角的方向上，将电荷量q＝－4×10－8C的点电荷由a点移到b点，ab长为20cm，
电场强度E＝5×103V/m，则此过程中电场力对电荷q
做的功是多少？。