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课时训练4 电势能和电势
1.如图所示,A、B为某电场线上的两点,那么以下结论正确的是( )
A.把正电荷从A移到B,静电力做正功,电荷的电势能削减
B.把负电荷从A移到B,静电力做负功,电荷的电势能增加
C.把负电荷从A移到B,静电力做正功,电荷的电势能增加
D.不论正电荷还是负电荷,从A到B电势能渐渐降低
答案:AB
解析:正电荷从A移到B,静电力做正功,电势能削减,A正确。负电荷从A移到B,静电力做负功,电势能增加,B正确。
2.在如图所示的四种电场中,分别标记有A、B两点。其中A、B两点的电势相等,电场强度相同的是( )
A.甲图中与点电荷等距的A、B两点
B.乙图中两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的A、B两点
C.丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的A、B两点
D.丁图中匀强电场中的A、B两点
答案:B
解析:甲图电场强度方向不同,丙图电场强度方向相反,丁图φA<φB。
3.如图所示,某区域电场线左右对称分布,M、N为对称线上的两点。下列说法正确的是( )
A.M点电势肯定高于N点电势
B.M点电场强度肯定大于N点电场强度
C.正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能
D.将电子从M点移动到N点,静电力做正功
答案:AC
解析:沿电场线方向电势渐渐降低,M点电势肯定高于N点电势,A对。因电场线越密的区域电场强度越大,由题图可知N点电场强度大于M点电场强度,B错。由Ep=qφ可知,正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能,C对。电子从M点移到N点的过程中,受到的静电力与移动方向相反,静电力做负功,D错。
4.如图所示,虚线为某电场的等势面,今有两个带电粒子(重力不计),以不同的速率,沿不同的方向,从A点飞入电场后,沿不同的轨迹1和2运动,由轨迹可以断定( )
A.两个粒子带电荷量肯定不同
B.两个粒子的电性肯定不同
C.粒子1的动能和粒子2的电势能都是先削减后增加
D.经过B、C两点,两粒子的速度可能不等
答案:BCD
解析:由等势线的外形知,这是一个点电荷产生的电场,两个粒子与点电荷的作用状况是相反的,所以两个粒子电性肯定不同。粒子1的动能先削减后增加,粒子2的电势能先削减后增加。到B、C两点时两个粒子的速度可能相同也可能不同,无法确定。
5.如图所示是真空中两个带等量异种电荷的点电荷A、B四周的电场分布状况(电场线方向未标出)。图中O点为两点电荷连线的中点。MN为两点电荷连线的中垂线,OM=ON。下列说法中正确的是( )
A.O、M、N三点的电场强度方向不相同
B.O、M、N三点的电势相同,在一个等势面上
C.O、M、N三点的电场强度大小关系为EM=EN>EO
D.把一电荷从M点由静止释放,它将沿MON做直线运动
答案:B
解析:A、B是等量异种点电荷,由电场叠加原理可知M、N两点的电场强度方向水平向右,O、M、N三点的电场强度方向相同,OM=ON,EM=EN,但M、N两点的电场线没有O点的电场线密,有EM=EN<EO,O、M、N三点在同一个等势面上。把一电荷从M点由静止释放后,受到的静电力沿水平方向,不会沿MON做直线运动,综上所述,选项B正确。
6.如图所示,虚线a、b、c代表静电场中的三个等势面,它们的电势分别为φa、φb和φc,φa>φb>φc。一带正电的粒子射入电场中,其运动轨迹如图中实线KLMN所示,由图可知( )
A.粒子从K到L的过程中,静电力做负功
B.粒子从L到M的过程中,静电力做负功
C.粒子从K到L的过程中,电势能增加
D.粒子从L到M的过程中,动能削减
答案:AC
解析:由题图和φa、φb、φc关系可知,静电场是正点电荷产生的电场,带正电的粒子从K到L的过程中,粒子受到库仑斥力的作用,K到L的过程中它克服静电力做功,其动能削减,电势能增加,故A、C正确。当带正电的粒子从L到M的过程中,静电力做正功,粒子的动能增加,电势能削减,B、D错误。
7.如图所示,在电场强度大小E=104N/C的水平匀强电场中,有一根长l=15 cm的绝缘细线,一端固定在O点,另一端系一个质量m=3 g、电荷量q=2×10-6C的带正电小球,当细线处于水平位置时,小球从静止开头释放,g取10 m/s2。问:
(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?
答案:(1)重力势能削减4.5×10-3J 电势能增加3×10-3J
(2)3×10-3J 1.5×103V
(3)1 m/s 5×10-2N
解析:(1)ΔEp=-mgl=-4.5×10-3 J
ΔEp电=Eql=3×10-3 J
(2)小球在B点的电势能Ep电=3×10-3 J
又Ep电=φBq
所以φB= V=1.5×103V
(3)A→B由动能定理得:mgl-Eql=
所以vB=1 m/s
在B点对小球由牛顿其次定律得
FT-mg=
FT=5×10-2 N
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