电势能和电势训练题(含解析)

第4节电势能和电势

电势高低判断等势面

1.(2017·济南质检)如图所示,电场中有A,B两点,则下列说法正确的是( B )

A.电势?A>?B,电场强度E A>E B

B.电势?A>?B,电场强度E A

C.将电荷+q从A点移到B点静电力做负功

D.将电荷-q分别放在A,B两点时具有的电势能E pA>E pB

解析:根据顺着电场线方向电势降低、电场线越密电场强度越大可知,电势?A>?B,电场强度E A

2.(2017·烟台质检)(多选)如图,在P和Q两处固定着等量异号点电荷+q和-q,B为其连线的中点,MN为其中垂线,A和C为中垂线上的两点,E和D是P,Q连线上的两点且关于B对称,则( AD )

A.A,B,C三点电势相等

B.A,B,C三点电场强度相等

C.A,B,C三点中B点电场强度最大

D.A,B,C,D,E五点电场强度方向相同

解析:由于P和Q两处固定着等量异号点电荷+q和-q,其连线的中垂线上电势相等,故?A=?B=?C=0,选项A正确;由于B点的电场强度是连线上的最小值,是中垂线上最大值,且E,D两点关于B点对

称,E E=E D>E B>E A(E C),五个点的电场强度方向均向右,故选项B,C错误,D正确.

3.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( D )

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:由图中等势面的对称性知,P,Q两处为等量异种电荷,选项A错误;由于电场线与等势面垂直,所以a,b两处的电场强度方向不同,选项B 错误;P处为正电荷,c在离P更近的等势面上,c点的电势高于d点的电势,选项C错误;负电荷从a到c,静电力做正功,则电势能减少,选项D 正确.

对静电力做功与电势能关系的理解

4.(2017·杭州质检)(多选)一带负电的点电荷仅在静电力作用下由a点运动到b点的v t图像如图所示,其中t a和t b分别是电荷运动到电场中a,b两点的时刻,下列说法正确的是( CD )

A.该电荷由a点运动到b点,静电力做负功

B.a点处的电场线比b点处的电场线密

C.a,b两点电势的关系为?a

D.电荷的电势能一定不断减小

解析:由速度图像看出,该电荷由a点运动到b点,速度增大,动能增大,则静电力做正功,选项A错误;图像的斜率增大,加速度增大,由a=错误!未找到引用源。知,电场强度增大,电场线越来越密,则a点处的电场线比b点处的电场线疏,选项B错误;负电荷的动能增大,静电力方向由a 指向b,则电场线方向为b指向a,即有?a

5.(多选)如图所示,平行线代表电场线,但为标明方向,一个带正电、电荷量为10-6 C的微粒在电场中仅受静电力作用,当它从A点运动到B 点时动能减小10-5 J,已知A点的电势为-10 V,则以下判断正确的是( AC )

A.微粒的运动轨迹如图中的虚线1所示

B.微粒的运动轨迹如图中的虚线2所示

C.B点电场强度为零

D.B点电势为-20 V

解析:由于带正电的微粒仅受静电力的作用,从A到B动能减少10-5 J,说明静电力做负功,其轨迹为虚线1,静电力方向水平向左,选项A正确,B错误;根据W AB=E pA-E pB,得E pB=E pA-W AB,其中E pA=q?A=10-6×(-10)J=

-1×10-5 J,所以E pB=0,则?B=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。V=0 V,故选项C正确,D错误.

6.(2017·潍坊质检)(多选)如图所示,M,N为电场中两个等势面,PQ直线是其中的一条电场线,则下列说法中正确的是( ABD )

A.Q点的电场强度一定大于P点的电场强度

B.正电荷置于P点时电势能大于置于Q点时的电势能

C.P点的电势低于Q点的电势

D.负电荷由Q点移动到P点时静电力做正功

解析:由于电场线与等势面垂直,图中电场线成汇聚状,Q点处密集,所以Q点的电场强度一定大于P点的电场强度,选项A正确;沿电场线的方向,电势降低,正电荷在高电势点电势能大,所以选项B正确,C错误;负电荷所受静电力方向与电场方向相反,从Q点到P点静电力做正功,选项D正确.

7.(2017·江南六校联考)(多选)如图所示,真空中M,N处放置两等量异号点电荷,a,b,c表示电场中的3条等势线,b是M,N连线的中垂线,交M,N于O点,a,c关于b对称.点d,e,f,g是以O为圆心的圆与a,c的交点,已知一带正电的试探电荷从d点移动到e点时,试探电荷的电势能增加,则以下判断正确的是( BC )

A.M点处放置的是正电荷

B.d点的电势低于f点的电势

C.d点的电场强度与f点的电场强度相同

D.将带正电的试探电荷沿直线由d点移动到f点,电势能先增大后减小

解析:因正电荷由d移动到e,电势能增加,则静电力做负功,静电力方向指向左方,可知N点为正电荷,e点电势高于d点电势,而e,f处在同一等势面,则d点电势低于f点电势,选项A错误,B正确;d点与f点电场强度大小相等且方向相同,选项C正确;将带正电的试探电荷沿直线由d点移动到f点,即由低电势点移至高电势点,电势能逐渐增大,选项D 错误.

8.(2017·哈尔滨质检)如图所示,匀强电场的电场强度E=1.2×

102 N/C,方向水平向右,一正的点电荷q=4.0×10-8 C,沿半径R= 20 cm的圆周从A点移动到B点.已知∠AOB=90°.

(1)这一过程中静电力做的功是多少?

(2)若取A点为零电势点,则B点电势多大?

解析:(1)正点电荷从A到B,沿电场线移动的距离为R,根据W AB=EqR 得

W AB=1.2×102×4.0×10-8×0.2 J=9.6×10-7 J.

(2)由W AB=E pA-E pB得,

E pB=E pA-W AB

其中E pA=0

所以E pB=-9.6×10-7 J

由 B=错误!未找到引用源。

得 B=错误!未找到引用源。V=-24 V.

答案:(1)9.6×10-7 J (2)-24 V

(教师备用)

【备用题组】

1.(2016·淮南检测)(多选) 一带电粒子射入一固定在O点的点电荷的电场中,粒子运动轨迹如图中虚线所示.图中的实线是以O为圆心等间距的同心圆,a,c是粒子运动轨迹与同一圆的交点,b是粒子运动轨迹与小圆的切点,d是粒子运动轨迹与最大圆的交点,带电粒子仅受静电力.则可以断定( AD )

A.带电粒子受到斥力作用

B.带电粒子在b点的速率最大

C.若带电粒子由a点运动到b点克服静电力做功为W1,由b点运动到d点静电力做功为W2,则W2=2W1

D.带电粒子在c点的速率等于在a点的速率

解析:由粒子运动轨迹与受力关系可知,静电力的方向向左,粒子一直受静电斥力作用,选项A正确;电荷从a点到b点,静电力做负功,动能减小,速率减小,故粒子在b点的速率一定小于在a点的速率,选项B正确;粒子由a运动到b克服静电力做功W1,由b运动到d静电力做功为W2,因为离开场源电荷距离越小,电场强度越大,b,c间电场强度小

于a,b间电场强度,所以W2<2W1,选项C错误;a与c两点处于同一个等势面上,所以带电粒子在a点和c点的电势能相等,则在c点的速率与在a点的速率相等,选项D正确.

2.(2016·南昌检测)如图所示,实线表示电场线,虚线表示带电粒子运动的轨迹,带电粒子只受静电力的作用,运动过程中电势能逐渐减少,它运动到b处时的运动方向与受力方向可能的是( D )

解析:由于带电粒子运动过程中电势能减少,则静电力做正功,根据运动轨迹与力的关系,带电粒子应从c经b到a,所受静电力方向沿电场线,选项D正确.

3.图中虚线是某一静电场中的一簇等势线,若带电粒子从a点射入电场后恰能沿图中的实线运动,b点是其运动轨迹上的另一点,则下述判断正确的是( B )

A.b点的电势一定高于a点

B.b点的电场强度一定小于a点

C.带电粒子一定带正电

D.带电粒子在b点的电势能一定小于在a点的电势能

解析

垂直且由高等势线指向低等势线

场的方向,由电场线与等势线关系可知,选项C 错误

4.(2016

形恰为电荷连线的中点

A.A点的电场强度大于B点的电场强度且两点电场强度方向不同

B.B,D两点的电场强度及电势均相同

C.电子由B点沿B→C→D路径移至D点,电势能先减小后增大

D.质子由C点沿C→O→A路径移至A点,静电力对其先做负功后做正功

解析:由电场的叠加原理知,A点的电场强度大于B点的电场强度,但两点电场强度方向相同,选项A错误;B,D两点的电场强度及电势均相同,选项B正确;因C点的电势小于零,所以电子由B点沿B→C→D路径移至D点,电势能先增大后减小,选项C错误;质子由C点沿C→O→A 路径移至A点,静电力对其一直做负功,选项D错误.