2020-2021学年高中物理-第十章-静电场中的能量-1-电势能和电势课堂达标新人教版必修3.doc

2020-2021学年高中物理 第十章 静电场中的能量 1 电势能和电势课堂达标新人教版必修3

2020-2021学年高中物理 第十章 静电场中的能量 1 电势能和电势课堂达标新人教版必修3

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电势能和电势
1.在静电场中,下列说法中正确的是 (　　)
A.电场强度处处为零的区域内,电势一定也处处为零
B.电场强度处处相同的区域内,电势一定也处处相同
C.电场强度的方向总是跟等势面垂直
D.电势降低的方向就是电场强度的方向
【解析】选C。电场强度大小和电势高低没有直接关系,不能根据电场强度大小判断电势高低,也不能根据电势的高低判断电场强度的大小,故A、B错;电场强度的方向一定跟等势面垂直,C对;沿电场强度的方向电势降低得最快,但电势降低的方向不一定是电场强度的方向,D错。
2.某导体置于电场后周围的电场分布情况如图所示,图中虚线表示电场线,实线表示等势面,A、B、C为电场中的三个点。下列说法错误的是(　　)

A.A点的电场强度小于B点的电场强度
B.A点的电势高于B点的电势
C.将负电荷从A点移到B点,电场力做正功
D.将正电荷从A点移到C点,电场力做功为零
【解析】选C。电场线的疏密表示电场强度的大小,A处电场线比B处稀疏,A正确;在同一等势面上电势相等且沿着电场线的方向电势逐渐降低,所以A点的电势高于B点的电势,B正确;将负电荷从A点移到B点,电场力做负功,C错误;A点、C点在同一个等势面上,将正电荷从A点移到C点,电场力做功为零,D正确。
3.如图所示,xOy平面内有一匀强电场,场强为E,方向未知,电场线跟x轴的负方向夹角为θ,电子在坐标平面xOy内,从原点O以大小为v0、方向沿x轴正方向的初速度射入电场,最后打在y轴上的M点。电子的质量为m,电荷量为e,重力不计。则 (　　)

A.O点电势高于M点电势
B.运动过程中,电子在M点电势能最大
C.运动过程中,电子的电势能先减小后增加
D.电场力对电子先做负功,后做正功
【解析】选D。由电子的运动轨迹知,电子受到的电场力方向斜向左上,故电场方向斜向右下,M点电势高于O点电势,A错误;电子在M点电势能最小,B错误;运动过程中,电子先克服电场力做功,电势能增加,后电场力对电子做正功,电势能减小,C错误,D正确。
4.(多选)如图所示,水平固定的小圆盘A,其带电荷量为Q,电势为零,从圆盘中心O处由静止释放一个质量为m、带电荷量为+q的小球,由于电场的作用,小球竖直上升的高度可达圆盘中心竖直线上的c点,O到 c之间距离为h,而到圆盘中心竖直线上的b点时,小球速度最大,因此可知在Q所形成的电场中,可以确定的物理量是 (　　)

A.b点场强　　　　　　 B.c点场强
C.b点电势 D.c点电势
【解析】选A、D。速度最大时加速度为零,由b点速度最大可知qEb=mg,所以Eb=,由c点速度为零可知:mgh=-qφc,所以φc=-。
5.一个带正电的粒子沿曲线从a到b越过匀强电场,则以下说法正确的是(　　)

A.静电力做正功,电势能增加
B.静电力做正功,电势能减少
C.静电力做负功,电势能增加
D.静电力做负功,电势能减少
【解析】选B。粒子带正电,由其运动轨迹和场强方向可知,从a到b静电力做正功,电势能减少,选项B正确,A、C、D错误。
6.空间有一沿x轴对称分布的电场,其电场强度E随x变化的图象如图所示。下列说法中正确的是 (　　)

A.O点的电势最低
B.x2点的电势最高
C.x1和-x1两点的电势相等
D.x1和x3两点的电势相等
【解析】选C。由题图知,沿x轴方向O点两侧电场强度方向相反,故O点可能电势最低,也可能电势最高,A错误;x1、x2、x3三点在同一电场线上,由沿电场线方向电势逐渐降低可知,无论O点右侧电场强度沿x轴向右还是向左,x2点电势都不是最高,x1、x3两点的电势也不相等,B、D错误;由题图知,电场强度在O点两侧对称,故x1、-x1两点电势相等,C正确。
7.如图所示,匀强电场电场线与AC平行,把10-8 C的负电荷从A点移到B点,静电力做功6×10-8 J,AB长6 cm,AB与AC成60°角。

(1)求场强方向。
(2)设B处电势为1 V,则A处电势为多少?电子在A处电势能为多少?
【解析】(1)将负电荷从A移至B,静电力做正功,所以所受静电力方向沿A至C。又因为是负电荷,场强方向与负电荷受力方向相反,所以场强方向由C指向A。
(2)由WAB=EpA-EpB=q(φA-φB)可知
φA=+φB=(+1) V=-5 V
电子在A点的电势能EpA=qφA=(-e)×(-5 V)=5 eV
答案:(1)由C指向A　(2)-5 V　5 eV
【补偿训练】
如图所示,在场强E=104 N/C的水平匀强电场中,有一根长l=15 cm的细线,一端固定在O点,另一端系一个质量m=3 g、电荷量q=2×10-6 C的带正电小球,当细线处于水平位置时,小球从静止开始释放,g取10 m/s2。求:

(1)小球到达最低点B的过程中重力势能、电势能分别变化了多少?
(2)若取A点电势为零,小球在B点的电势能、电势分别为多大?
(3)小球到B点时速度为多大?绳子张力为多大?
【解析】(1)ΔEp=-mgl=-4.5×10-3 J
ΔEp电=Eql=3×10-3 J
(2)Ep电=3×10-3 J
Ep电=φBq
φB= V=1.5×103 V
(3)A→B由动能定理得:
mgl-Eql=m
所以vB=1 m/s
在B点对小球
FT-mg=
FT=5×10-2 N
答案:(1)重力势能减少4.5×10-3 J
电势能增加3×10-3 J
(2)3×10-3 J　1.5×103 V
(3)1 m/s　5×10-2 N