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2019年高中物理第一章静电场电势能和电势双基限时练新人教版选修3-11.a、b为电场中的两点,且a点电势高于b点,则可知 A.把负电荷从a点移到b点电场力做负功,电势能增加B.把正电荷从a点移到b点电场力做正功,电势能减少C.无论移动的是正电荷还是负电荷,电荷的电势能都要减少D.以上说法都不对解析 电场中电场线的方向是由高电势指向低电势,负电荷受电场力的方向与电场线方向相反,所以负电荷从a移到b,电场力做负功,电势能增加,A选项正确,同理B选项也正确.答案 AB2.a和b为电场中的两个点,如果把q=-2×10-8C的负电荷从a点移动到b点,电场力对该电荷做了4×10-7J的正功,则该电荷的电势能 A.增加了4×10-7JB.增加了2×10-8JC.减少了4×10-7JD.减少了8×10-15J解析 电场力做正功电势能减小,而且W=ΔE,即C选项正确.答案 C3.如图所示,电场中有A、B两点,则下列说法正确的是 A.电势φAφB,场强EAEBB.电势φAφB,场强EAEBC.将+q电荷从A点移到B点电场力做正功D.将-q电荷分别放在A、B两点时具有的电势能EpAEpB解析 沿电场线电势逐渐降低,所以φAφB.由电场线的疏密程度可知,EAEB,即B选项正确;+q电荷从A移到B,电场力做正功,C选项正确.答案 BC4.某电场的电场线分布如图所示,以下说法正确的是 A.c点场强大于b点场强B.a点电势高于b点电势C.若将一试探电荷+q由a点释放,它将沿电场线运动到b点D.若在d点再固定一点电荷-Q,将一试探电荷+q由a移至b的过程中,电势能减小解析 电场线疏密表示电场强度的大小,则EbEc,因此A选项错;沿电场线方向,电势逐渐降低,则φaφb,因此B选项正确;由力与运动关系可知C选项错;在d点再固定一点电荷-Q,将正电荷由a移至b的过程中,电场力做正功,电势能减小,则D选项正确.答案 BD5.下列说法正确的是 A.在同一等势面上各点的电场强度必定相等B.两等势面一定相互平行C.若相邻两等势面间的电势差相等,则等势面密的地方电场强度大D.沿电场强度的方向等势面的电势逐渐降低解析 电场强度的大小和电势的大小没有明确的关系,A选项错;如电荷分布不均匀的等势体,其形成电场的等势面就不相互平行,B选项错;相邻两等势面间电势差相等时,等势面密的地方,场强大,C选项对;沿电场线的方向,电势逐渐降低,即等势面的电势逐渐降低.答案 CD6.孤立点电荷电场中的一簇等势面如图中虚线所示,其电势分别为φ
1、φ
2、φ3,其中A、B、C是某电场线与这簇等势面的交点,且AB=BC.现将一负电荷由A移到B,电场力做正功W1;由B移至C,电场力做正功W2,则 A.W1=W2,φ1φ2φ3B.W1=W2,φ1φ2φ3C.W1W2,φ1φ2φ3D.W1W2,φ1φ2φ3解析 由于该电场是由一孤立的点电荷形成的,根据等势面的分布情况可知,将一负电荷由A移到B电场力做正功为W1,则负电荷受到的电场力方向由A指向B,由此可知该电场为负点电荷形成,EAEBEC,由于AB=BC,所以W1W2,沿电场线电势逐渐降低,故φ1φ2φ3,选项C正确.答案 C7.两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 根据题中给出的等势面分布情况可以画出电场中电场线的分布情况,带负电的粒子受电场力作用将向上偏,做曲线运动,电场力对带电粒子先做正功,但带电粒子最终又离开电场,所以带电粒子从零势面进入电场最后又到无穷远处,又回到零等势面,所以带电粒子的动能不变,即电场力后做负功,电势能先减小后增大,故选项C正确.答案 C8.如图
①所示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vt图象如图
②所示,比较A、B两点电势能Ep的高低和场强E的大小,可得 A.EpAEpBB.EpAEpBC.EAEBD.EA=EB解析 由vt图象可知负电荷从A到B运动过程中,速度不断增大,即电场力做正功,电势能减小,即EpAEpB,由图象的斜率不断减小,说明物体运动的加速度不断减小,受到电场力不断减小,即EAEB.答案 AC9.如图所示,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 A.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点移到O点,电势能增大D.若将一试探电荷+q从P点移至O点,电势能减小解析 根据等量异种电荷的电场分布可知,在x轴上还有一点与P点的电场强度相同,即和P点关于O点对称,故A选项正确,B选项错误;若将一试探电荷+q从P点移至O点,以无穷远电势为零,则+q在P点时电势能为负值,而O点的电势为零,试探电荷在O点的电势能为零,故C选项正确.答案 AC10.在图中,a、b带等量异种电荷,MN为ab连线的中垂线,现有一个带电粒子从M点以一定初速度v0射入,开始时一段轨迹如图中实线,不考虑粒子重力,则在飞越该电场的整个过程中 A.该粒子带负电B.该粒子的动能先增大,后减小C.该粒子的电势能先减小,后增大D.该粒子运动到无穷远处后,速度的大小一定仍为v0解析 由粒子开始时一段轨迹可以判定,粒子在该电场中受到大致向右的电场力,因而可以判断粒子带负电,A选项正确;因为等量异种电荷连线的中垂面是一个等势面,又由两个电荷的电性可以判定,由a到b电势逐渐升高,即先逆着电场线,也就是沿着电场力移动,所以电场力先做正功,当粒子穿过电场到无穷远处时,电场力又做负功,到无穷远处电势为零与MN等势面电势相等,所以粒子电势能先减小后增大,动能先增大后减小,B、C、D选项正确.答案 ABCD11.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 在静电场中,正电荷从a移动到b点,电场力做负功,是从低电势移动到高电势,电势能增加,但整个过程中是否受其他外力作用,即合外力做功情况不清楚,从而不能判断其动能怎样变化,故C选项正确;从题意可知φbφa,但不能确定电场线从b指向a,故B选项错误.答案 C
12.一粒子从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分布情况,带电粒子在电场力作用下轨迹向下弯曲,根据曲线运动的特点,可以说明电场力指向轨迹内侧,与场强方向相反,所以带电粒子带负电,选项A正确;等势面先是平行等距,后变得稀疏,则电场强度先是匀强电场,后场强减小,即电场力先不变,后变小,选项B正确;粒子从A到B过程中电场力做负功,由动能定理可知粒子速度减小,选项C错误;由于电场始终做负功,粒子电势能始终增加,选项D错误.答案 AB13.如图所示,倾角为30°的直角三角形底边长为2l,放置在竖直平面内,底边处在水平位置,斜边为光滑绝缘导轨,现在底边中点O固定一正电荷Q,让一个质量为m、电荷量为q的带负电的质点从斜面顶端A沿斜面滑下不脱离斜面.已测得它滑到B点在斜边上的垂足D处的速度为v,加速度为a,方向沿斜面向下,问该质点滑到斜面底端C点时的速度和沿斜面向下的加速度各是多大?解析 因BD=OD=OC==l,所以B、D、C在以O为圆心的圆周上,对置于O点的点电荷Q形成的电场而言,B、D、C为等电势点,因而q由D点运动到C点时,电场力做功为零,由动能定理,有mgh=mv-mv
①而h=BDsin60°=l,vD=v代入
①解得vC=带电质点运动到C点时刻受三个力作用,即重力mg,竖直向下;电场力FC=k,方向由C指向O点;支持力N,方向垂直斜轨向上.根据牛顿第二定律,有mgsin30°-FCcos30°=mac即 mg-k·=macac=g-答案 g-14.将带电荷量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点,克服电场力做功为3×10-5J,再从B点移到C点,电场力做功为
1.2×10-5J,求1电荷从A移到B,再从B移到C的过程中,电势能共改变了多少?2若规定A点电势为零,则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少?3若规定B点电势为零,则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少?解析 1电荷从A到B点的过程电势能增加ΔEp1=3×10-5J再从B点移到C点时,电势能减少ΔEp2=
1.2×10-5J则电荷从A移到C的过程中电势能增加了ΔE=ΔEp1-ΔEp2=3×105J-
1.2×105J=
1.8×105J2若规定A点电势为零,则EpB=0+ΔEp1=3×105JEpC=0+ΔE=
1.8×105J3若规定B点电势为零,则由A到B过程电势能增加3×105JΔEp1=EpB-EpAEpA=EpB-ΔEp1=0-3×105J=-3×105J电荷由B到C时电势能减少ΔEp2=
1.2×105J,则ΔEp2=-EpC-EpB=EpB-EpCEpC=EpB-ΔEp2=0-
1.2×0-5J=-
1.2×10-5J答案
11.8×105J23×10-5J3-3×105J -
1.2×105J。