高二物理电势与电势能专项练习题样本.docx
《高二物理电势与电势能专项练习题样本.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高二物理电势与电势能专项练习题样本.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高二物理电势与电势能专项练习题样本
高二物理《电势与电势能》专项练习题
一、电场力功
1、特点:
电场力做功与途径无关,只与初末位置关于。
2、计算办法
(1)由公式W=qE·d(d为电荷初末位置在电场方向上位移)
(2)由公式
(
为电荷初末位置A→B间电势差,注意下标使用)
(3)由电场力做功和电势能变化关系:
分别是电荷电场中A、B两点电势能)
(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能(类似重力势能)
2.电荷在电场中某点电势能等于电荷从这点移到零电势能点(普通选大地或无限远处)过程中电场力做功。
EPA=WA→∞
电场力做正功,电势能减少;电场力做负功,电势能增长;电场力不做功,电势能不变。
3.比较电势能大小
(1)场电荷判断法
①离场正电荷越近,检查正电荷电势能越大;检查负电荷电势能越小.
②离场负电荷越近,检查正电荷电势能越小;检查负电荷电势能越大.
(2)电场线法
①正电荷顺着电场线方向移动时,电势能逐渐减小;逆着电场线方向移动时,电势能逐渐增大.
②负电荷顺着电场线方向移动时,电势能逐渐增大;逆着电场线方向移动时,电势能逐渐减小.
(3)做功判断法
无论正、负电荷,电场力做正功,电荷从电势能较大地方移向电势能较小地方,反之,如果电荷克服电场力做功,那么电荷将从电势能较小地方移向电势能较大地方.
三、电势
1.定义:
EPA为试探电荷在该点A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:
描述电场能特性,由场源电荷量和相对位置来决定,与与否放试探电荷无关。
5.电势高低判断三种办法
(1)依照公式计算:
,带符号代入运算。
(2)沿着电场线方向电势是减少,逆着电场线方向电势是升高。
(3)将WAB和q带符号代入,依照UAB正负判断A、B两点电势高低,UAB=A-B。
若UAB>0,则A>B;若UAB=0,则A=B;若UAB<0则A
四、等势面
1、定义:
电场中电势相等点构成面叫等势面。
2、等势面与电场线关系
(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)电场线越密地方,等势面也越密集。
(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工具
(5)实际中测量等电势点较容易,因此往往通过描绘等势线来拟定电场线。
五、电势差
1.定义:
,与零电势点选用无关。
2.与电场力做功关系:
(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关系:
(1)电场强度等于沿电场线单位距离上电势差
(2)公式E=U/d,U是指两点间电势差,d是指这两点间沿电场线方向距离,或者相邻等势面间
距离,因而电场强度是电势降落最快方向。
(3)U=Ed只合用匀强电场计算,对非匀强场可以用来定性分析,如非匀强电场中各相邻等势面电势差一定期,E越大处,d越小,即等势面而越密集。
(4)匀强电场中互相平行方向上相等距离上电势降落相等。
六、练习
1.一种电容器,带了电量Q后,两极板电势差为U,若它带电量减少Q/2,则()
A.电容为本来1/2,两极板电压不变B.电容为本来2倍,两极板电压不变
C.电容不变,两极板电压是本来1/2D.电容不变,两极板电压是本来2倍
2.下列说法对的有()
A.把两个同种点电荷间距离增大某些,电荷电势能一定增长
B.把两个同种点电荷间距离减小某些,电荷电势能一定增长
C.把两个异种点电荷间距离增大某些,电荷电势能一定增长
D.把两个异种点电荷间距离增大某些,电荷电势能一定减小
3.关于电场线和等势面,对的说法是()
A.电场中电势越高地方,等势面越密B.电场中场强越大地方,电场线越密
C.没有电场线地方,场强为零D.电场线和等势面一定垂直
4.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点初速度及运动轨迹如图所示,可以鉴定()
A.粒子在A点加速度不不大于它在B点加速度
B.粒子在A点动能不大于它在B点动能
C.粒子在A点电势能不大于它在B点电势能
D.A点电势高于B点电势
5.如图所示,Q是带正电点电荷,P1和P2为其电场中两点,若E1、E2为P1、P2两点电场强度大小,φ1、φ2为P1、P2两点电势,则()
A.E1>E2,φ1>φ2B.E1>E2,φ1<φ2C.E1φ2D.E16.如图所示,实线为电场线,虚线为等势线,且相邻两等势线电势差相等,一种正电荷在等势线φ3上时具备动能20J,它运动到等势线φ1上时,速度正好为零,令φ2=0,那么该电荷电势能为4J时,其动能为()
A.16JB.10JC.6JD.4J
7.在图中,A、B两个等量正电荷位置固定,一种电子(重力忽视)沿A、B中垂线自无穷远处向A、B连线中点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.加速度先增长后减小,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
8.图中实线表达电场中三个等势面,各等势面电势值如图中所示。
把一种负电荷沿A→B→C移动,电荷在这三点所受电场力为FA、FB、FC,电场力在AB段和BC段做功为WAB和WBC,那么()
A.FA=FB=FC,WAB=WBCB.FAWBC
C.FA>FB>FC,WAB<WBCD.FA>FB>FC,WAB=WBC
9.一种带正电质点,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,其她力做功为6.0×10-5J,质点动能增长了8.0×10-5J,求a、b两点间电势差Uab为多少?
10.如图所示,竖直实线为电场线,质量为m,电量为-q质点P从电场边沿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两点电势差为多少?
11.如图所示,有一电子经电压U0加速后,进入两块间距为d,电压为U平行金属板间,若电子从两板正中间射入,且正好能穿出电场,求:
(1)金属板长度;
(2)电子穿出电场时动能.
12.一束质量为m、电量为q带电粒子以平行于两极板速度v0进入匀强电场,如图所示。
如果两极板间电压为U,两极板间距离为d、板长为L。
设粒子束不会击中极板,求粒子从进入电场到飞出极板时电势能变化量为多少?
(粒子重力忽视不计)
13.如图所示,相距为d、水平放置两块平行金属板a、b,其电容量为C,开始时两板均不带电,a板接地且中央有孔,现将带电量为q、质量为m带电液滴一滴一滴地从小孔上方高处无初速地滴下,竖直落向b板,到达b板后电荷所有传给b板(重力加速度为g,不计a、b板外电磁场及阻力影响),求:
(1)第几滴滴在a、b板间将作匀速直线运动?
(2)可以到达b板液滴不会超过多少滴?
14.如图(a)所示,在x轴上有一种点电荷Q(图中未画出),A、B两点坐标分别为0.2m和0.5m。
放在A、B两点检查电荷q1、q2受到电场力跟检查电荷所带电量关系如图(b)所示。
则A点电场强度大小为________N/C,点电荷Q位置坐标为x=________m。
15.一长为L细线,上端固定,下端拴一质量为m、带电荷量为q小球,处在如图所示水平向右匀强电场中.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点且速度正好为零.试求:
(1)AB两点电势差UAB;
(2)匀强电场场强大小;(3)在A、B两处绳子拉力大小。
16.静电喷漆技术具备效率高,挥霍少,质量好,有助于工人健康等长处,其装置如图所示。
A、B为两块平行金属板,间距d=0.40m,两板间有方向由B指向A,大小为E=1.0×103N/C匀强电场。
在A板中央放置一种安全接地静电油漆喷枪P,油漆喷枪半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒,油漆微粒初速度大小均为v0=2.0m/s,质量m=5.0×10-15kg、带电量为q=-2.0×10-16C。
微粒重力和所受空气阻力均不计,油漆微粒最后都落在金属板B上。
试求:
(1)电场力对每个微粒所做功。
(2)微粒打在B板上动能。
(3)微粒到达B板所需最短时间。
(4)微粒最后落在B板上所形成图形及面积大小。
17.(12分)如图所示,一根长L=1.5m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°角倾斜向上匀强电场中。
杆下端M固定一种带电小球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开始运动时加速度为多大?
(2)小球B速度最大时,距M端高度h1为多大?
(3)小球B从N端运动到距M端高度h2=0.61m时,速度为v=1.0m/s,求此过程中小球B电势能变化了多少?
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,因此Eq=mgUAB=
11.
(1)设电子进入平行金属板时速度
,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)
因此
(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过程中,设重力做功为W1,电场力做功为W2,库仑力做功为W3,依照动能定理有
⑦
W1=mg(L-h2)⑧
W2=-qE(L-h2)sinθ⑨
解得
⑩
设小球电势能变化了ΔEP,则
ΔEP=-(W2+W3)
ΔEP=8.2×10-2J