高二物理电势与电势能练习题(全面).doc

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高二物理电势与电势能练习题

一、电场力的功

1、特点:

电场力做功与路径无关，只与初末位置有关。

2、计算方法

（1）由公式W=qEd（d为电荷初末位置在电场方向上的位移）

（2）由公式（为电荷初末位置A→B间电势差,注意下标的使用）

（3）由电场力做功和电势能的变化的关系：

分别是电荷电场中A、B两点的电势能）

（4）由动能定理：

二、电势能

1.电势能：

电荷在电场中由其相对位置决定的能（类似重力势能）

2.电荷在电场中某点的电势能等于电荷从这点移到零电势能点（通常选大地或无限远处）过程中电场力做的功。

EPA=WA→∞

电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加；电场力不做功，电势能不变。

三、电势

１.定义：

　ＥPA为试探电荷在该点Ａ的电势能，q为电荷量，可以带符号运算。

2.单位：

伏特V，1V=1J/Ｃ　　　3.电势是标量，有正负，但没有方向。

规定大地或无限远电势为零。

4.物理意义：

描述电场能的特性，由场源电荷量和相对位置来决定，与是否放试探电荷无关。

5.电势高低判断的三种方法

（1）根据公式计算：

，带符号代入运算。

（2）沿着电场线的方向电势是降低的，逆着电场线方向电势是升高的。

四、电势差

1.定义：

，与零电势点的选取无关。

2.与电场力做功的关系：

（任何电场成立，可带符号运算）

3.在匀强电场中电势差与电场强度的关系：

（1）电场强度等于沿电场线单位距离上的电势差

（2）公式Ｅ＝U/d，U是指两点间的电势差，d是指这两点间沿电场线方向的距离，或者相邻等势面间的距离，因此电场强度是电势降落最快的方向。

（3）U=Ed只适用匀强电场的计算，对非匀强场可以用来定性分析，如非匀强电场中各相邻的等势面的电势差一定时，E越大处，d越小，即等势面而越密集。

（4）匀强电场中相互平行的方向上相等的距离上电势降落相等。

五、等势面

1、定义：

电场中电势相等的点构成的面叫等势面。

2、等势面与电场线的关系

（1）电场线总是与等势面垂直，且从高等势面指向低等势面。

（2）电场线越密的地方，等势面也越密集，场强也越大

（3）沿等势面移动电荷，电场力不做功，沿电场线移动电荷，正电荷电场力做正功，负电荷电场力做负功。

（4）电场线和等势面都是人们虚拟出来形象描述电场的工具

（5）实际中测量等电势点较容易，所以往往通过描绘等势线来确定电场线。

课后练习：

1．静电力做功的特点：

不论q在电场中由什么路径从A点移动到B点，静电力做的功都是的．静电力做的功与电荷的位置和位置有关，与电荷经过的路径．

2．电势能：

电荷在中具有的势能叫做电势能，用字母表示，单位.电势能是相对的与重力势能相似，与参考位置的选取有关．

3．静电力做功与电势能的关系

（1）静电力做的功电势能改变量的多少，公式WAB＝．

（2）电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到位置时所做的功．

4．电势：

电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的，叫做这一点的电势，用φ表示，定义式：

φ＝，在国际单位制中，电势的单位是伏特（V），1V＝1J／C；电势是标量，只有大小，没有方向．

5．电场线与电势：

电场线指向电势的方向．

6．等势面：

电场中电势的各点构成的面叫做等势面．电场线跟等势面．

7、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的

D．沿着电场强度的方向，电势总是不断降低的

8．关于电场线和等势面，正确的说法是 （）

A．电场中电势越高的地方，等势面越密 B．电场中场强越大的地方，电场线越密

C．没有电场线的地方，场强为零D．电场线和等势面一定垂直

9．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．A点的电势高于B点的电势

10．如图所示，Q是带正电的点电荷，P1和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（）

A．E1>E2，φ1>φ2 B．E1>E2，φ1<φ2

C．E1φ2 D．E1

11．如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且相邻两等势线的电势差相等，一个正电荷在等势线φ3上时具有动能20J，它运动到等势线φ1上时，速度恰好为零，令φ2=0，那么该电荷的电势能为4J时，其动能为（）

A．16J B．10J C．6J D．4J

12．在图中，A、B两个等量正电荷位置固定，一个电子（重力忽略）沿A、B中垂线自无穷远处向A、B连线的中点O飞来，则电子在此过程中 （）

A．加速度不断增大，电势能减小

B．加速度先增加后减小，电势能减小

C．加速度不断减小，速度不断增大

D．加速度先减小后增大，速度不断增大

13．图中实线表示电场中的三个等势面，各等势面的电势值如图中所示。

把一个负电荷沿A→B→C移动，电荷在这三点所受的电场力为FA、FB、FC，电场力在AB段和BC段做的功为WAB和WBC，那么（）

A．FA=FB=FC，WAB＝ＷBCB．FAＷBC

C．FA>FB>FC，WAB<ＷBCD．FA>FB>FC，WAB＝ＷBC

14.如图所示，实线表示匀强电场的电场线，虚线表示一个带电粒子射入该电场后的运动轨迹，a、b是轨迹上的两个点。

不计重力．下列说法中正确的是

A.该带电粒子一定是从下向上通过该匀强电场的

B.该匀强电场的场强方向一定是从左向右

C.该带电粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能

D.该带电粒子在a点的动能一定大于在b点的动能

15.图中a、b是两个点电荷，它们的电量分别为Q1、Q2，MN是ab连线的中垂线，P是中垂线上的一点。

下列哪种情况能使P点场强方向指向MN的右侧？

A.Q1、Q2都是正电荷，且Q1

B.Q1是正电荷，Q2是负电荷，且Q1>|Q2|

C.Q1是负电荷，Q2是正电荷，且|Q1|

D.Q1、Q2都是负电荷，且|Q1|>|Q2|

16.一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图中虚线所示，电场方向竖直向下。

若不计空气阻力，则此带电油滴从a运动到b的过程中，能量变化情况为

A.动能减小B.电势能增加

C.动能和电势能之和减小D.重力势能和电势能之和增加

17、如右图在点电荷Q产生的电场中，虚线表示等势面，实线表示α粒子（带正电）穿过电场时的轨迹，A、B为轨迹与两等势面的交点，则下列说法正确的是

A．Q可能是正电荷，也可能是负电荷

B．电势φA>φB，粒子动能EkA>EkB

C．电势φA<φB，粒子电势能EPA>EPB

D．场强EAEkB

18、在点电荷Q的电场中，一个电子通过时的轨迹如图实线所示，a、b为两个等势面，则下列判断中正确的是

A．Q为负电荷

B．运动中，电子总是克服电场力做功

C．电子经过两等势面的动能Eka＞Ekb

D．电子在两等势面上的电势能Epa＞Epb

19．一个带正电的质点，电量q=2.0×10－9C，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6.0×10－5J，质点的动能增加了8.0×10－5J，求a、b两点间的电势差Uab为多少？

20．如图所示，竖直实线为电场线，质量为m，电量为－q的质点P从电场边缘A射入电场，并沿直线AB从B飞出，AB直线与电场线夹角为θ，A、B两点相距为d，则A、B两点的电势差为多少？

21.一长为L的细线，上端固定，下端拴一质量为m、带电荷量为q的小球，处于如图所示的水平向右的匀强电场中.开始时，将线与小球拉成水平，小球静止在A点，释放后小球由静止开始向下摆动，当细线转过60°角时，小球到达B点且速度恰好为零.试求：

（1）AB两点的电势差UAB；

（2）匀强电场的场强大小；（3）在A、B两处绳子拉力的大小。

22.如图所示，一根长L=1.5m的光滑绝缘细直杆MN，竖直固定在场强为E=1.0×105N/C、与水平方向成θ=30°角的倾斜向上的匀强电场中。

杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量Q=+4.5×10－6C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q=+1.0×10－6C，质量m=1.0×10－2kg。

现将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开始运动。

（静电力常量k=9.0×109N·m2/C2．取g=10m/s2）

（1）小球B开始运动时的加速度为多大?

（2）小球B的速度最大时，距M端的高度h1为多大?

（3）小球B从N端运动到距M端的高度h2=0.61m时，速度为v=1.0m/s，求此过程中小球B的电势能改变了多少?

答案

1．C2．BC3．BD4．BD5．A6．C7．B薄8．D9．1×104V

10.粒子运动方向与mg、Eq方向有夹角，仍做直线运动，所以Eq=mg UAB=

11.

（1）设电子进入平行金属板时的速度，则有

由做类平抛运动运动加速度

解得 运动时间金属板长l为

（2）由动能定理可得

12.

13.

（1）电场力与重力平衡时做匀速运动

第n+1滴做匀速直线运动

（2）液滴到达b板时速度为零就不能到达

第N+1滴不能到达

14.2×103N/C；0.3m。

15.

（2）（3）mg 

16.解：

（1） （3分）

（2） （1分）

（2分）

（3）

（2分）

（1分）

所以 （1分）

（4）圆形， （1分）

（1分）

（1分）

17.解：

（1）开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力和电场力，沿杆方向运动，由牛顿第二定律得

　　　　　①

解得②

代入数据解得：

a=3.2m/s2③

（2）小球B速度最大时合力为零，即

　　　　　　　　　④

解得　　　　　　　　⑤

代入数据解得h1=0.9m⑥

（3）小球B从开始运动到速度为v的过程中，设重力做功为W1，电场力做功为W2，库仑力做功为W3，根据动能定理有

　　　　　　　　⑦

W1＝mg（L-h2）⑧

W2=-qE（L-h2）sinθ⑨

解得　　　　　⑩

设小球的电势能改变了ΔEP，则

ΔEP＝－（W2＋W3）