2018年高中物理 第2章 電勢能與電勢差 第2節(jié) 電勢與等勢面隨堂演練鞏固提升 魯科版選修3-1.doc

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第2節(jié) 電勢與等勢面 [隨堂檢測] 1．(2018天津靜海一中高二檢測)在靜電場中，下列說法中正確的是(　　) A．電勢為零的點(diǎn)，電場強(qiáng)度也一定為零 B．電場強(qiáng)度的方向處處與等勢面垂直 C．由靜止釋放的正電荷，僅在電場力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡一定與電場線重合 D．電荷在沿電場線方向移動(dòng)時(shí)，電勢能減小 解析：選B．電場強(qiáng)度為零的點(diǎn)，電勢不一定為零，電勢的零點(diǎn)可以人為選擇，A錯(cuò)誤；電場線與等勢面垂直，而電場強(qiáng)度的方向?yàn)殡妶鼍€的方向，故電場強(qiáng)度的方向與等勢面垂直，B正確；只在電場力作用下，電荷移動(dòng)方向與電荷有沒有初速度，初速度的方向怎樣有關(guān)，所以從靜止釋放的正電荷，其運(yùn)動(dòng)軌跡不一定沿電場線方向移動(dòng)，只有電場線是直線的才沿電場線方向，C錯(cuò)誤；電場線方向是由正電荷指向負(fù)電荷的，負(fù)電荷沿電場線方向移動(dòng)，電場力做負(fù)功，電勢能增加；正電荷沿電場線方向移動(dòng)，電場力做正功，電勢能減少，D錯(cuò)誤． 2．如圖所示，B、C、D三點(diǎn)都在以點(diǎn)電荷＋Q為圓心，半徑為r的圓弧上，將一試探電荷從A點(diǎn)分別移動(dòng)到B、C、D各點(diǎn)時(shí)，電場力做功是(　　) A．WAB＞W(wǎng)AC B．WAD＞W(wǎng)AB C．WAC＞W(wǎng)AD D．WAB＝WAC 解析：選D．由WAB＝q(φA－φB)，又φB＝φD＝φC，故WAB＝WAC＝WAD. 3．(2018黑龍江哈爾濱第三中學(xué)期中)如圖所示，實(shí)線表示某電場的電場線，虛線表示等勢線，A、B、C 是電場中的三點(diǎn)，下列關(guān)于電場強(qiáng)度 E和電勢φ的大小關(guān)系正確的是(　　) A．EA＜EC　　　　　 B．EB＞EA C．φA＞φC D．φB＞φA 解析：選D．電場線的疏密程度反映場強(qiáng)的大小，A處電場線最密，場強(qiáng)最大，則有EA＞EB，EA＞EC，故A、B錯(cuò)誤．沿電場線方向電勢越來越低，則知φB＞φA，因φB＝φC，故φC＞φA，故C錯(cuò)誤，D正確． 4.如圖所示，在某一電場中有一條直電場線，在電場線上取AB兩點(diǎn)，現(xiàn)將一個(gè)電子由A點(diǎn)以某一初速度釋放，它能沿直線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，且到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度恰為零，電子運(yùn)動(dòng)的v－t圖象如圖所示．則下列判斷正確的是(　　) A．B點(diǎn)場強(qiáng)一定小于A點(diǎn)場強(qiáng) B．B點(diǎn)的電勢一定低于A點(diǎn)的電勢 C．電子在A點(diǎn)的加速度一定小于在B點(diǎn)的加速度 D．該電場是正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的，場源電荷一定在A點(diǎn)左側(cè) 解析：選B．電子從A到B的運(yùn)動(dòng)圖象如題圖所示，說明電子做勻減速運(yùn)動(dòng)，故它受到的電場力不變且與運(yùn)動(dòng)方向相反，即由B到A，所以電場的場強(qiáng)方向是由A到B；由F＝qE可知，A點(diǎn)場強(qiáng)一定等于B點(diǎn)場強(qiáng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因?yàn)殡妶鼍€的方向是由A到B，故B點(diǎn)的電勢一定低于A點(diǎn)的電勢，選項(xiàng)B正確；電子做勻減速運(yùn)動(dòng)，故加速度是相等的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因?yàn)锳B兩點(diǎn)的場強(qiáng)相等，故它不可能是由點(diǎn)電荷形成的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． [課時(shí)作業(yè)] 一、單項(xiàng)選擇題 1．關(guān)于等勢面下列說法正確的是(　　) A．電荷在等勢面上移動(dòng)時(shí)不受電場力作用，所以不做功 B．等勢面上各點(diǎn)的場強(qiáng)相等 C．等差等勢面越密的地方，場強(qiáng)越大 D．在負(fù)的點(diǎn)電荷形成的電場中，電場線由低等勢面指向高等勢面 解析：選C．電荷在等勢面上移動(dòng)時(shí)受電場力作用，只是電場力與運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以電場力不做功，故A錯(cuò)；等勢面的疏密表示電場的強(qiáng)弱，等差等勢面越密表示場強(qiáng)越強(qiáng)，故C對；但同一等勢面上電場線疏密及方向可以不同，場強(qiáng)不一定相同，故B錯(cuò)；在任何的電場中電場線總是由高電勢指向低電勢，故D錯(cuò)． 2．在以點(diǎn)電荷為球心、r為半徑的球面上各點(diǎn)的物理量不相同的是(　　) A．電場強(qiáng)度 B．同一電荷所受電場力的大小 C．電勢 D．同一電荷具有的電勢能 解析：選A．電場強(qiáng)度、電場力都是矢量，有方向，在以點(diǎn)電荷為球心的球面上的各點(diǎn)，這兩個(gè)量的大小相同但方向都不同，電勢、電勢能是標(biāo)量，在球面上的各點(diǎn)上，同一電荷所具有的電勢能以及電勢都是相同的． 3．在如圖所示的四種電場中，分別標(biāo)記有a、b兩點(diǎn)．其中a、b兩點(diǎn)的電勢相等，電場強(qiáng)度大小相等、方向也相同的是(　　) A．甲圖：與點(diǎn)電荷等距的a、b兩點(diǎn) B．乙圖：兩等量異種電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn) C．丙圖：點(diǎn)電荷與帶電平板形成的電場中平板上表面的a、b兩點(diǎn) D．丁圖：勻強(qiáng)電場中的a、b兩點(diǎn) 解析：選B．甲圖中的a、b兩點(diǎn)電勢相同，場強(qiáng)的大小也相同，但是場強(qiáng)的方向不同，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；乙圖中的a、b兩點(diǎn)電勢相等，電場強(qiáng)度大小相等、方向都是水平向左，故選項(xiàng)B正確；丙圖中的a、b兩點(diǎn)電勢相等，場強(qiáng)的方向垂直于平板，但是大小不同，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；丁圖中勻強(qiáng)電場中的a、b兩點(diǎn)，a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)，兩點(diǎn)的場強(qiáng)大小和方向均相同，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 4．一個(gè)點(diǎn)電荷，從靜電場中的a點(diǎn)移到b點(diǎn)，其電勢能的變化為零，則(　　) A．兩點(diǎn)電場強(qiáng)度一定相等 B．該點(diǎn)電荷一定沿等勢面移動(dòng) C．作用于該點(diǎn)的電場力與其移動(dòng)方向總是垂直 D．兩點(diǎn)的電勢一定相等 解析：選D．電荷在電場中移動(dòng)電勢能的變化為零，說明電場力沒做功，也就是a、b兩點(diǎn)的電勢相等．但因?yàn)殡妶隽﹄姾勺龉εc路徑無關(guān)，所以電荷不一定是在等勢面上移動(dòng)的，電場力也不一定總與移動(dòng)方向垂直．所以D對，A、B、C錯(cuò)． 5．圖中K、L、M為靜電場中3個(gè)相距很近的等勢面(K、M之間無電荷)．一帶電粒子射入此靜電場中后，沿abcde軌跡運(yùn)動(dòng)．已知電勢φK＜φL＜φM，且粒子在ab段做減速運(yùn)動(dòng)．下列說法中正確的是(　　) A．粒子帶負(fù)電 B．粒子在bc段也做減速運(yùn)動(dòng) C．粒子在a點(diǎn)與e點(diǎn)的速度相等 D．粒子從c點(diǎn)到d點(diǎn)的過程中電場力做負(fù)功 解析：選B．由帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知，粒子所受電場力指向軌跡的凹側(cè)．畫出過a、b、c、d、e各點(diǎn)的電場線，因φK ＜φL＜φM，可知粒子帶正電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；粒子由b到c的過程中，電場力做負(fù)功，速率減小，選項(xiàng)B正確；由于a、e兩點(diǎn)電勢相等，故粒子在a、e兩點(diǎn)的電勢能相等，由能量守恒定律知，粒子在a、e兩點(diǎn)的動(dòng)能相等，速度大小相等，但方向不同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；粒子從c點(diǎn)到d點(diǎn)的過程中電場力做正功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 6．(2018德州高二期中)如圖甲所示，在一條電場線上有A、B兩點(diǎn)，若從A點(diǎn)由靜止釋放一電子，假設(shè)電子僅受電場力作用，電子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的速度－時(shí)間圖象如圖乙所示，則(　　) A．電子在A、B兩點(diǎn)受的電場力FA＜FB B．A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度EA＞EB C．A、B兩點(diǎn)的電勢φA＞φB D．電子在A、B兩點(diǎn)具有的電勢能EpA＜EpB 解析：選B．由圖象斜率減小可知，加速度減小，故場強(qiáng)減小，電場力減小，A錯(cuò)，B對．由于電子速度增大，電場力做正功，故EpA＞EpB，D錯(cuò)．電場力方向由A指向B，電場線方向由B指向A，故φB＞φA，C錯(cuò)． 二、多項(xiàng)選擇題 7．(2018福建三明市一中高二月考)下列關(guān)于靜電場的說法正確的是(　　) A．在點(diǎn)電荷形成的電場中沒有場強(qiáng)相等的兩點(diǎn)，但有電勢相等的兩點(diǎn) B．正電荷只在電場力作用下，一定從高電勢向低電勢運(yùn)動(dòng) C．場強(qiáng)為零處，電勢不一定為零；電勢為零處，場強(qiáng)不一定為零 D．初速為零的正電荷在電場力作用下一定沿電場線運(yùn)動(dòng) 解析：選AC．在點(diǎn)電荷形成的電場中沒有場強(qiáng)相等的兩點(diǎn)．不是方向不同，就是大小不同，但有電勢相等的兩點(diǎn)，在以點(diǎn)電荷為圓心的同一圓周上電勢均相同，選項(xiàng)A正確；正電荷只在電場力作用下，當(dāng)從靜止開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，從高電勢向低電勢運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；場強(qiáng)為零處，電勢不一定為零，例如等量同種電荷連線的中點(diǎn)處；電勢為零處，場強(qiáng)不一定為零，例如等量異種電荷連線的中垂線上各點(diǎn)，選項(xiàng)C正確；如果電場線為直線，初速為零的正電荷在電場力作用下一定沿電場線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 8．下列關(guān)于電勢高低的判斷，正確的是(　　) A．負(fù)電荷從A移到B時(shí)，外力做正功，A點(diǎn)的電勢一定較高 B．負(fù)電荷從A移到B時(shí)，電勢能增加， A點(diǎn)的電勢一定較低 C．正電荷從A移到B時(shí)，電勢能增加，A點(diǎn)的電勢一定較低 D．正電荷只在電場力作用下從靜止開始，由A移到B，A點(diǎn)的電勢一定較高 解析：選CD．根據(jù)電場力做功和電勢能變化的關(guān)系，不管是正電荷還是負(fù)電荷，只要電場力做正功電勢能就減少；只要電場力做負(fù)功電勢能就增加．正、負(fù)電荷在電勢高低不同的位置具有的電勢能不同，正電荷在電勢高處具有的電勢能大；負(fù)電荷在電勢低處具有的電勢能大，選項(xiàng)C、D正確． 9．如圖所示，關(guān)于電場中的A、B兩點(diǎn)，下列說法中正確的是(　　) A．電勢φA＞φB，電場強(qiáng)度EA＞EB B．電勢φA＞φB，電場強(qiáng)度EA＜EB C．將＋q電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)靜電力做了正功 D．將－q電荷分別放在A、B兩點(diǎn)時(shí)具有的電勢能EpA＞EpB 解析：選BC．由于B處電場線密集，所以電場強(qiáng)度EA＜EB，A選項(xiàng)錯(cuò)誤．沿電場線電勢降低，所以電勢φA＞φB，B選項(xiàng)正確．將＋q電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)靜電力做了正功，C選項(xiàng)正確．－q電荷在電勢高的A點(diǎn)具有的電勢能反而小，所以EpA＜EpB，D選項(xiàng)錯(cuò)誤． 10．一帶電粒子在電場力的作用下沿圖中曲線JK穿過一勻強(qiáng)電場，a、b、c、d為該電場的等勢面，其中有φa＜φb＜φc＜φd，若不計(jì)粒子的重力，可以確定(　　) A．粒子帶負(fù)電 B．從J到K粒子的電勢能增加 C．電場強(qiáng)度EJ＜EK D．粒子從J到K運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)能與電勢能之和不變 解析：選AD．由等勢線判斷出電場線垂直于等勢線且水平向左．由粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和電場線方向判斷出粒子帶負(fù)電，故A對．從J到K電場力做正功電勢能減小，故B錯(cuò)．整個(gè)過程電勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，由能量守恒定律，動(dòng)能和電勢能之和不變，故D對．該電場為勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)處處相等，故C錯(cuò)． 三、非選擇題 11．如圖所示，在點(diǎn)電荷Q形成的電場中，把一個(gè)q＝－210－8 C的點(diǎn)電荷由無窮遠(yuǎn)處分別移到電場中的A、B、C三點(diǎn)，電場力做功分別為6.010－7 J，4.010－7 J，1.010－7 J．以無窮遠(yuǎn)處為電勢零點(diǎn)，這三點(diǎn)的電勢分別是多少？ 解析：由公式φ＝及W＝－ΔEp可知 φA＝ V＝30 V φB＝ V＝20 V φC＝ V＝5 V. 答案：30 V　20 V　5 V 12．為使帶負(fù)電的點(diǎn)電荷q在一勻強(qiáng)電場中沿直線勻速地由A運(yùn)動(dòng)到B，必須對該電荷施加一個(gè)恒力F，如圖所示，若AB＝0.4 m，α＝37，q＝－310－7 C，F(xiàn)＝1.510－4 N，(不計(jì)重力)． (1)在圖中用實(shí)線畫出電場線，用虛線畫出通過A、B兩點(diǎn)的等勢線，并說明它們的電勢高低情況； (2)求q在由A到B的過程中電勢能的變化量是多少？ 解析：(1)因?yàn)樨?fù)電荷勻速運(yùn)動(dòng)，所以電場力和F平衡，即電場力方向與F方向相反，所以電場線方向與F方向相同如圖所示． 又等勢面與電場線垂直，所以過A、B兩點(diǎn)分別作電場線的垂線，可得過A、B兩點(diǎn)的等勢線．因?yàn)檠仉妶鼍€方向電勢降低，所以A點(diǎn)電勢高于B點(diǎn)電勢． (2)在運(yùn)動(dòng)過程中，q克服電場力做功，電勢能增加，因?yàn)镕做功與電場力做功的多少是相同的，由WF＝FABcos α＝1.510－40.40.8 J＝4.810－5 J 得電勢能增加了4.810－5 J. 答案：(1)電場線與力F方向相同，等勢線垂直于電場線，A點(diǎn)電勢高(圖見解析) (2)電勢能增加了4.810－5 J