一、选择题
1.(2014·威海高二检测)关于电势差的说法中正确的是( )
A.两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时电场力所做的功
B.1
C电荷从电场中一点移动到另一点,如果电场力做了1
J的功,这两点间的电势差就是1
V
C.在两点间移动电荷时,电场力做功的多少跟这两点间的电势差无关
D.两点间电势差的大小跟放入这两点的电荷的电荷量成反比
解析:选B.根据公式U=,A、C错误,B正确;电势差由电场本身决定,与移动电荷的电荷量无关,D错误.故选B.
2.关于电势差与电场力做功的说法中,正确的是( )
A.电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电荷量决定
B.电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电荷量决定
C.电势差是矢量,电场力做的功是标量
D.电场中两点间的电势差等于电场力做的功
解析:选B.电势差的大小由电场本身的因素决定,与移动电荷的电荷量及移动电荷所做的功无关,A项错误.由WAB=qUAB知,B项正确.电势差、电场力做的功都是标量,C项错误.电场中两点间的电势差等于单位电荷从一点移到另一点电场力所做的功,D项错误.故选B.3.(2014·泉州质检)对公式E=的理解,下列说法中正确的是( )
A.此公式适用于计算任何电场中相距为d的a、b两点间的电势差
B.匀强电场中,a点和b点的距离越大,则这两点间的电势差越大
C.公式中的d是指a点和b点之间的距离
D.公式中的d是匀强电场中a、b两个等势面间的距离
解析:选D.公式E=只适用于匀强电场,A错误,公式中d是a、b两点沿电场线方向的距离,不是a、b的实际距离,B、C错误.对于等势面,d是两等势面间的垂直距离,D正确.
4.在电场中A、B两点间的电势差UAB=75
V,B、C两点间的电势差为UBC=-200
V,则A、B、C三点的电势高低关系为( )
A.φA>φB>φC
B.φA<φC<φB
C.φC>φA>φB
D.φC>φB>φA
解析:选C.由于UAB=75
V,UAB=φA-φB,故φA>φB,同理φB<φC,而UAC=UAB+UBC=-125
V,φA<φC.所以A、B、C三点的电势高低关系为φC>φA>φB,C正确.
5.如图所示,在电场强度E=2×103
V/m的匀强电场中,有三个点A、M和B,AM=3
cm,MB=4
cm,AB=5
cm,且AM边平行于电场线,把一带电荷量q=2×10-9
C的正电荷从B点移到M点,再从M点移动到A点,电场力做功为( )
A.0.6×10-6
J
B.0.12×10-6
J
C.-0.6×10-6
J
D.-0.12×10-6
J
解析:选D.AB两点间的电势差UAB=Ed=E·AM=2×103×0.03
V=60
V,所以电场力做功WBA=qUBA=2×10-9×(-60)
J=-0.12×10-6
J.
6.(2014·济南调研)如图所示,匀强电场的电场强度E=100
V/m,A、B两点相距10
cm,A、B连线与电场的夹角为60°,则UBA的值为( )
A.-10
V
B.10
V
C.-5
V
D.3
V
解析:选C.根据电势差与电场强度的关系U=Ed得U=ELABcos
60°=100×0.1×cos
60°
V=5
V,且沿电场线方向电势降低,即φA>φB,所以UBA=-5
V,故选C.
7.如图所示是一个匀强电场的等势面,每两个相邻等势面相距2
cm,由此可以确定电场强度的方向和数值是( )
A.竖直向下,E=100
V/m
B.水平向左,E=100
V/m
C.水平向左,E=200
V/m
D.水平向右,E=200
V/m
解析:选B.电场线垂直于等势面且由电势高的等势面指向电势低的等势面,所以电场线水平向左,相邻等势面间的电势差U=2
V,由E=得E=100
V/m,故选B.
8.(2014·晋江高二检测)a、b、c是匀强电场中的三个点,各点电势φa=10
V,φb=2
V,φc=6
V,a、b、c三点在同一平面上,下列各图中电场强度的方向表示正确的是( )
解析:选D.由已知得,a、b间存在电势为6
V的点,为ab连线的中点,该点与c点等势,连接该点与c点,得到一个等势面,电场线与该等势面必定垂直.又沿电场线方向电势应是降低的,所以电场线方向应指向电势低的点,从而得出D正确.☆9.图甲为示波管的原理图.如果在电极YY′之间所加的电压按图乙所示的规律变化,在电极XX′之间所加的电压按图丙所示的规律变化,则在荧光屏上会看到的图形是( )
解析:选B.由图乙及图丙知,当UY为正时,Y板电势高,电子向Y偏,而此时UX为负,即X′板电势高,电子向X′板偏,故选B.
☆10.(多选)如图所示,A、B、C、D是匀强电场中的四个点,D是BC的中点,A、B、C构成一直角三角形,AB=L
m,电场线与三角形所在的平面平行,已知A点的电势为5
V,B点的电势为-5
V,C点的电势为15
V,据此可以判断( )
A.场强方向由C指向B
B.场强方向垂直AD连线指向B
C.场强大小为
V/m
D.场强大小为
V/m
解析:选BD.根据B、C点的电势可以确定其中点D的电势为5
V,A、D的连线为一条等势线,电场线与等势面垂直,且由高等势面指向低等势面,故场强方向垂直AD连线指向B,A错误,B正确;匀强电场的场强E=,其中UAB=10
V,d=L·cos
30°,解得E=
V/m,C错误,D正确.故选BD.
二、非选择题
11.带电粒子经过加速电压加速后,速度增大.已知电子质量m=9.11×10-31
kg,电荷量绝对值e=1.60×10-19
C.设电子质量与速度无关,把静止电子加速到光速c=3×108
m/s需要多高的电压?
解析:把电子加速到光速,电场所做的功等于电子动能的增加,W=mc2=4.10×10-14
J,根据电势差与电场力做功的关系W=qU,有U==2.56×105
V.
答案:2.56×105
V
12.(2014·漳州高二测试)如图所示,在匀强电场中有a、b、c三点,这三点的连线是一个直角三角形,ab边和电场线平行,ab边长3
cm,a点离A板1
cm,电源电压为2
V,B板接地.问:
(1)ab、bc、ac间的电势差各为多少?
(2)一个电子在a点具有的电势能为多少?
(3)使一个电子从a点沿斜边移到c点时,电场力做功多少?
解析:B板接地表示B板的电势为零,但因B板和电源正极相连,它的电势仍比A板高,电场方向从B板指向A板.
(1)场强E==
V/m=40
V/m.
ab间的电势差
Uab=E·abcos
180°=-40×0.03
V=-1.2
V.
bc间的电势差Ubc=E·bccos
90°=0
ac间的电势差Uac=Uab=-1.2
V.
(2)B板接地,则φB=0,
φa=UaB==
V=-1.6
V.
一个电子在a点具有的电势能
Epa=eφa=1.6
eV=2.56×10-19
J.
(3)Wac=eUac=1.2
eV=1.92×10-19
J.
答案:(1)-1.2
V 0 -1.2
V
(2)2.56×10-19
J (3)1.92×10-19
J一、选择题
1.下列说法中正确的是( )
A.任何两个靠得很近的导体都构成了电容器,与是否带电无关
B.电容是盛放电荷和电能的仪器,只有带电的容器才能称为电容器
C.电容器所带电荷量为2
C,说明每个极板所带电荷量均为1
C
D.电容器所带电荷量为2
C,说明每个极板所带电荷量的绝对值均为2
C
解析:选D.两导体靠得很近,且相互绝缘才能是电容器,A错误;是否是电容器与是否盛放电荷无关,B错误;电容器所带的电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值,C错误,D正确.故选D.
2.(2014·佛山高二检测)关于电容器的电容C、电压U和所带电荷量Q之间的关系,以下说法正确的是( )
A.C由U确定
B.C由Q确定
C.C一定时,Q与U成正比
D.C一定时,Q与U成反比
解析:选C.由电容器电容的定义式C=可知,当电容C一定时,电荷量Q与两极板间的电压U成正比,则C正确,D错误;上面的表达式只能用来表示电容器电容的大小,而不能决定电容器的电容,电容与两极板间的距离、两极板的正对面积和电介质有关,具体的关系式为C=,其中ε是介电常数,S为两极板的正对面积,d为两极板间的距离,k为静电力常量,则A、B错误.故选C.
3.(多选)某一电容器标注的是“300
V 5
μF”,则下述说法正确的是( )
A.该电容器可在300
V以下电压正常工作
B.该电容器只能在300
V电压时正常工作
C.电压是200
V时,电容仍是5
μF
D.使用时只需考虑工作电压,不必考虑电容器的引出线与电源的哪个极相连
解析:选AC.电容器铭牌上所标注电压表示的是电容器的击穿电压,正常工作时电压不能比这个电压高.故选AC.
4.(2014·武汉高二检测)两个电容器电荷量之比为2∶1,电压之比为1∶2,则它们的电容之比为( )
A.1∶2
.2∶1
C.1∶4
D.4∶1
解析:选D.设两个电容器电容分别为C1、C2,由C=知,==,故选项D正确.
5.如图所示为某一电容器中所带电量和两端电压之间的关系图线,若将该电容器两端的电压从40
V降低到36
V,对电容器来说正确的是( )
A.是充电过程
B.是放电过程
C.该电容器的电容为5.0×10-2
FD.电容器的电荷量变化量为0.20
C
解析:选B.由C=得C=
F=5×10-3
F,C错误.由于电压降低,故Q减小,为放电过程,A错误,B正确.由C=得ΔQ=C·ΔU=5×10-3×4
C=2×10-2
C,D错误.故选B.
6.用两节相同的电池给两个电容器C1和C2充电,已知C1A.U1>U2 B.U1C.Q1D.Q1=Q2解析:选C.稳定时两板间的电势差等于充电电压,相同的电池U1=U2,A、B错误;又Q=CU,所以电容大的电荷量多,C正确.故选C.
7.(2014·海口高二期中)如图所示,平行板电容器的电容为C,极板带电荷量为Q,极板间距为d.今在两板间正中央放一带电荷量为q的点电荷,则它所受到的电场力大小为( )
A.k
.k
C.
.
解析:选C.平行板间电压U=,所以两板间的场强E==,电场力大小F=qE=,故选C.
8.如图所示是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路.在增大电容器两极板间距离的过程中( )
A.电阻R中没有电流
B.电容器的电容变大
C.电阻R中有从a流向b的电流
D.电阻R中有从b流向a的电流
解析:选C.由题知电容器两极板间电压恒定,设已充电荷量为Q,当两极板距离增大时,电容C变小,由Q=CU,可知带电荷量Q将减小,则知电阻R中有从a流向b的电流.故选C.
☆9.(多选)将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷分别用d、U、E和Q表示,下列说法正确的是( )
A.保持U不变,将d变为原来的两倍,则E变为原来的一半
B.保持E不变,将d变为原来的一半,则U变为原来的两倍
C.保持d不变,将Q
变为原来的两倍,则U变为原来的一半
D.保持d不变,将Q变为原来的一半,则E变为原来的一半
解析:选AD.E=,保持U不变,将d变为原来的两倍,E变为原来的一半,A正确;保持E不变,将d变为原来的一半,则U变为原来的一半,B错误;C=,C=,保持d不变,C不变,Q加倍,U加倍,C错误;E====,将Q变为原来的一半,则E变为原来的一半,D正确.故选AD.
☆10.如图所示,水平放置的平行板电容器,闭合电键与稳压直流电源连接,下板固定,当上板在AB位置时,一个带电油滴刚好静止在电容器的中点,现在断开电键,使上板在AB位置与A′B′位置之间上下往复移动,以下关于带电油滴的运动描述正确的是( )
A.油滴在电容器两极板间上下往复运动
B.油滴始终向下极板运动最后到达下极板
C.油滴始终处于静止状态
D.上板向上移动时,油滴做加速运动;上板向下移动时,油滴做减速运动
解析:选C.带电油滴刚好悬浮静止在电容器的中点,说明油滴所受重力和电场力等大反向,即qE=mg.当上板在AB位置与A′B′位置之间上下往复移动时,不管上板在哪个位置(除AB位置外),两极板的带电荷量Q为定值,板间的电场强度为E==不变化,所以总有qE=mg,油滴所受的合力仍为零,始终处于静止状态.
二、非选择题
11.有一充电的平行板电容器,两板间的电压为3
V,现使它的电荷量减少3×10-4
C,于是电容器两板间的电压降至原来的,此电容器的电容是多大?电容器原来的带
电荷量是多少?若将电容器极板上的电荷量全部放掉,电容器的电容是多大?
解析:电容器两极板间电势差的变化量
ΔU=(1-)
U=×3
V=2
V.
由C=,得C=
F=1.5×10-4
F=150
μF
设电容器原来的电容量为Q,则
Q=CU=1.5×10-4×3
C=4.5×10-4
C
电容器的电容是由本身结构决定的,与是否带电无关,所以电容器放掉全部电荷后,电容仍然是150
μF.
答案:150
μF 4.5×10-4
C 150
μF
☆12.如图所示,有的计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片,与该金属片隔有一定空隙的是另一块小的固定金属片.这两块金属片组成一个小电容器.该电容器的电容C可用公式C=ε计算,式中常量ε=9×10-12
F/m,S表示金属片的正对面积,d表示两金属片间的距离.当键被按下时,此电容器的电容发生变化,与之相连的电子线路就能检测出是哪个键被按下了,从而发出相应的信号.设每个金属片的正对面积为50
mm2,键未按下时两金属片的距离为0.6
mm.如果电容变化0.25
pF,电子线路恰能检测出此键的信号,则键至少需要被按下多大距离?
解析:键没有按下时电容器的电容
C==
F
=0.75×10-12
F=0.75
pF,
键被按下最小距离Δd时,电容
C′=C+0.25
pF=1
pF=1×10-12
F
而C′=,所以d-Δd=,
Δd=d-
=0.6×10-3
m-
m
=0.6×10-3
m-0.45×10-3
m
=0.15×10-3
m=0.15
mm.
答案:0.15
mm一、选择题
1.(2014·邢台高二检测)关于静电场下列说法正确的是( )
A.沿一条电场线方向上的各点,电势不可能相同
B.沿一条电场线方向上的各点,电场强度不可能相同
C.同一等势面上的各点,电场强度不可能相同
D.同一等势面上的各点,电场方向一定相同
解析:选A.沿电场线方向电势降低,因此A正确;匀强电场中沿一条电场线方向上的各点的电场强度是相同的,B错误;在匀强电场中,同一等势面上的各点,电场强度的大小和方向都相同,而点电荷形成的电场中,同一等势面上各点的电场强度的大小相同,方向不同,C、D错误.故选A.
2.(多选)(2014·济南检测)某静电除尘器工作时内部电场线分布的俯视图如图,带负电粉尘被吸附时由b点运动到a点,以下说法正确的是( )
A.该电场是匀强电场
B.a点电势高于b点电势C.电场力对粉尘做正功
D.粉尘的电势能增大
解析:选BC.该电场是非匀强电场,a点电势高于b点电势,电场力对粉尘做正功,粉尘的电势能减小,选项BC正确.3.(多选)关于电势和电势能的说法正确的是( )
A.电荷在电场中电势越高的地方电势能也越大
B.电荷在电场中电势越高的地方,电荷量越大所具有的电势能也越大C.选取无穷远处为零势能位置,在正点电荷电场中的任意一点处,正电荷具有的电势能一定大于负电荷具有的电势能
D.选取无穷远处为零势能位置,在负点电荷电场中的任意一点处,正电荷具有的电势能一定小于负电荷具有的电势能
解析:选CD.正点电荷电势能的正负跟电势的正负相同.负点电荷电势能的正负跟电势的正负相反.故选CD.
4.在静电场中,关于场强和电势的说法中,正确的是( )
A.电场强度大的地方电势一定高
B.电势为零的地方场强也一定为零
C.场强为零的地方电势也一定为零
D.场强大小相同的点电势不一定相同
解析:选D.电场强度和电势分别是描述电场力的性质和能的性质的物理量,其中电场强度为矢量,而电势为标量且具有相对性,它们没有直接的制约关系.故选D.
5.如图所示,虚线a、b、c代表电场中三个等势面,φa-φb=φb-φc,实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q是这条轨迹上的两点,据此可知( )
A.三个等势面中,P点的电势最高B.带电质点通过Q点时电势能较大
C.带电质点通过Q点时动能较大
D.带电质点通过P点时加速度较小
解析:选B.带电质点无论从P点进入还是从Q点进入,受电场力方向都是指向轨迹的内侧.由于该质点带正电,且电场线方向和等势线处处垂直,所以等势面a电势最高,带正电的质点在Q点的电势能较大,A错误,B正确.正电荷只受电场力作用,其动能和电势能之和为定值,所以正电荷在Q点的动能较小,在P点的动能较大,C错误.由于P点处的等势面密,所以带电质点加速度大,D错误.故选B.
6.(2014·东城区高二检测)如图所示,a、b、c、d是某电场中的四个等差等势面,它们是互相平行的平面,下列判断不正确的是( )
A.该电场一定是匀强电场B.这四个等势面的电势满足φa-φb=φb-φc=φc-φd
C.如果φa>φb,则电场强度Ea>Eb
D.如果φa<φb,则电场方向垂直于等势面由b指向a
解析:选C.匀强电场的等势面是一簇垂直于电场线的平行平面,A正确.由于是等差等势面,所以φa-φb=φb-φc=φc-φd,B正确.由于是匀强电场,Ea=Eb,C错误.若φa<φb,电场线应垂直于等势面由b指向a,D正确.
7.(2014·哈尔滨高二期中)如图所示,虚线a、b、c表示O处点电荷的电场中的三个不同的等势面,设两相邻等势面的间距相等,一电子射入电场后(只受电场力作用)的运动轨迹如图中实线所示,其中1、2、3、4表示运动轨迹与等势面的交点,由此可以判定( )
A.O处的点电荷一定带正电
B.电子运动过程中,动能先减小后增大
C.a、b、c三个等势面的电势高低关系是φa>φb>φc
D.电子从位置1到2、3、4过程中电场力先做正功再做负功
解析:选B.由等势面的形状可知,此电场是点电荷产生的电场,由轨迹可知,运动的电子受斥力作用,故场源电荷带负电,A错误.电子运动过程中,由1到2、3、4过程,电场力先做负功再做正功,电势能先增大后减小,动能先减小后增大,B正确,D错误.由于电场线由无穷远处指向负电荷,所以φc>φb>φa,C错误.故选B.
8.带电粒子M只在电场力作用下由P点运动到Q点,在此过程中克服电场力做了2.6×10-8
J的功.那么( )
A.M在P点的电势能一定大于它在Q点的电势能
B.P点的场强一定小于Q点的场强
C.P点的电势一定高于Q点的电势
D.M在P点的动能一定大于它在Q点的动能
解析:选D.粒子从P→Q克服电场力做功,即WPQ<0,由电场力做功与电势能变化的关系:ΔEp=-W,可知EpQ-EpP=-WPQ>0,所以EpP<EpQ,A错误;又因为EpP+EkP=EpQ+EkQ,而EpP<EpQ,所以EkP>EkQ,D正确;因不知电场线疏密和q的正负,B、C错误.故选D.
☆9.(多选)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:选BD.电场线越密的地方电场强度越大,A错误;沿着电场线的方向,电势是逐渐降低的,B正确;电场线不是带电粒子的运动轨迹,故C错误;在原电场中,将一试探电荷+q由a移到b的过程中,电场力做正功.在d点再固定一点电荷-Q,将一试探电荷+q由a移到b的过程中,电场力也做正功,所以在复合场中,将一试探电荷+q由a移至b的过程中,根据电场力做功和电势能的关系可知:电势能将减小,D正确.故选BD.
10.(多选)(2013·高考山东卷)
如图所示,在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷+Q、-Q,虚线是以+Q所在点为圆心、为半径的圆,a、b、c、d是圆上的四个点,其中a、c两点在x轴上,b、d两点关于x轴对称.下列判断正确的是( )
A.b、d两点处的电势相同
B.四个点中c点处的电势最低
C.b、d两点处的电场强度相同
D.将一试探电荷+q沿圆周由a点移至c点,+q的电势能减小
解析:选ABD.根据等量异种点电荷电场线及等势线的分布可知b、d两点电势相同,电场强度大小相等、方向不同,选项A正确,C错误.设c点电势为0,由a经b到c,电势越来越低,正电荷由a经b到c电势能越来越小,选项B、D正确.
二、非选择题
11.在静电场中,把一个电荷量q=2.0×10-5
C的负电荷由M点移到N点,电场力做功6.0×10-4
J,由N点移到P点电场力做负功1.0×10-3
J,若取P点电势为零,M、N两点的电势是________
V、________
V,电荷在M、N两点的电势能是________
J、________
J.
解析:电荷在M、N两点的电势能分别为EpM=W1+W2=-1.0×10-3
J+6.0×10-4
J=-4.0×10-4
J,EpN=W1=-1.0×10-3
J,两点的电势分别为φM==
V=20
V,φN==
V=50
V.
答案:20 50 -4.0×10-4 -1.0×10-3
12.根据右图解答以下题目,然后进行小结:如何根据电场线来判断电场中两点电势的高低?
(1)M、N是同一条电场线上的两点,哪点电势高?
(2)M、P是同一电场中不在同一条电场线上的两点,哪点电势高?
解析:(1)沿着电场线的方向,电势是逐渐降低的,所以M点的电势比N点的电势高.
(2)先假设正试探电荷从M点沿着与电场线始终垂直的路径移动到与P点在同一条电场线上的M′点,这一过程静电力不做功.再把这一试探电荷从M′点移动到P点,全过程静电力做正功.所以,从M点移动到P点静电力做正功,电势能减少,>,所以M点的电势比P点的电势高.
答案:见解析一、选择题
1.下列关于电荷的电势能的说法正确的是( )A.电荷在电场强度大的地方,电势能一定大
B.电荷在电场强度为零的地方,电势能一定为零
C.只在静电力的作用下,电荷的电势能一定减少
D.只在静电力的作用下,电荷的电势能可能增加,也可能减少
解析:选D.电场强度与电势能无关,电势能有相对性,可以人为规定零势能面,A、B均错误.只在静电力作用下,若电荷从静止开始运动,电场力做正功电势能减少,若电荷在静电力作用下在电场中做减速运动,则电场力做负功电势能增大,C错误,D正确.故选D.
2.在静电场中,将一电子从A点移到B点,电场力做了正功,则( )
A.电场强度的方向一定是由A点指向B点
B.电场强度的方向一定是由B点指向A点
C.电子在A点的电势能一定比在B点高
D.电子在B点的电势能一定比在A点高
解析:选C.在静电场中,将电子从A点移到B点,电场力做正功,由于无法确定是怎样的电场,所以无法确定电场强度的方向,但电场力做正功,所以电势能减少,故选C.
3.如图所示是某电场中的一条直线,一电子从a点由静止释放,它将沿直线向b点运动,下列有关该电场情况的判断正确的是( )
A.该电场一定是匀强电场
B.场强Ea一定小于Eb
C.电子的电势能Epa>Epb
D.电子的电势能Epa解析:选C.只有一条电场线,无法判断该电场是不是匀强电场,也无法判断场强Ea和Eb的大小关系,A、B错误;电子在电场力作用下从a运动到b,电场力做正功,电势能减小,C正确,D错误.故选C.4.(多选)(2014·东营高二期中)下列说法中不正确的是( )
A.把两个同种点电荷间的距离增大一些,电荷的电势能一定增加
B.把两个同种点电荷间的距离减小一些,电荷的电势能一定减小
C.把两个异种点电荷间的距离增大一些,电荷的电势能一定增加
D.把两个异种点电荷间的距离减小一些,电荷的电势能一定增加
解析:选ABD.同性电荷相斥,异性电荷相吸,所以同性电荷间距离增大时,电场力做正功,电势能减小;同性电荷间距离减小时,电场力做负功,电势能增大;异性电荷间距离增大时,电场力做负功,电势能增大;异性电荷间距离减小时,电场力做正功,电势能减小.故选ABD.
5.(2014·中山高二检测)如图是电场中某区域的电场线分布图,a、b是电场中的两点,这两点比较( )
A.b点的电场强度较大
B.正电荷在a点电势能较小
C.负点电荷从a点移动到b点时电场力做正功
D.同一负点电荷放在a点所受的电场力比放在b点时受到的电场力大
解析:选A.由电场线的疏密可知,Ea<Eb,A正确.由a到b,电场力对正电荷做正功,对负电荷做负功,正电荷在a点电势能大于在b点电势能,B、C均错误.由于Ea<Eb,故电场力Fa<Fb,D错误.故选A.
6.在电场中,把电荷量为4×10-9
C的正点电荷从A点移到B点,克服电场力做功6×10-8
J,以下说法中正确的是( )
A.电荷在B点具有的电势能是6×10-8
J
B.电荷的电势能增加了6×10-8
J
C.电荷的电势能减少了6×10-8
J
D.以上说法均不正确
解析:选B.电荷在电场中某点的电势能具有相对性,只有确定零势能点,B点的电势能才有确定的值,所以A错误.克服电场力做功6×10-8
J,则电势能增加了6×10-8
J,所以B正确,C、D错误.故选B.
7.如图所示,实线表示电场线,一个负电荷q由a点飞入图示的电场后,沿abc运动,并从c点飞出电场.已知q由a运动到b动能减少了3×10-5
J,由b运动到c动能增加了4.5×10-5
J,忽略重力.则从a到c,电荷的电势能的变化及电场线的方向为( )
A.增加1.5×10-5
J,方向斜向下
B.增加3.0×10-5
J,方向斜向上
C.减少1.5×10-5
J,方向斜向上
D.减少4.5×10-5
J,方向斜向下解析:选C.由负电荷的运动轨迹可知,负电荷的受力方向斜向下,所以电场线方向斜向上.由a到c,电荷动能增加量为4.5×10-5
J-3×10-5
J=1.5×10-5
J,所以电势能减少了1.5×10-5
J,故C正确,A、B、D错误.
8.如图所示,在真空中有两个带正电的点电荷,分别置于M、N两点.M处正电荷的电荷量大于N处正电荷的电荷量,A、B为M、N连线的中垂线上的两点.现将一负点电荷q由A点沿中垂线移动到B点,在此过程中,下列说法正确的是( )
A.q的电势能逐渐减小
B.q的电势能逐渐增大
C.q的电势能先增大后减小D.q的电势能先减小后增大
解析:选B.负电荷从A到B的过程中,电场力一直做负功,电势能增大,所以A、C、D均错误,B正确.
☆9.如图所示,一绝缘细杆的两端各固定着一个小球,两小球带有等量异种电荷,处于匀强电场中,电场方向如图中箭头所示.开始时,细杆与电场方向垂直,即在图中Ⅰ所示的位置;接着使细杆绕其中心转过90°,到达图中Ⅱ所示的位置;最后,使细杆移到图中Ⅲ所示的位置.以W1表示细杆由位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中电场力对两小球所做的功,以W2表示细杆由位置Ⅱ到位置Ⅲ过程中电场力对两小球所做的功,则有( )
A.W1=0,W2≠0
B.W1=0,W2=0
C.W1≠0,W2=0
D.W1≠0,W2≠0
解析:选C.电场力做功只与带电小球的始末位置有关,设杆长为l,杆由位置Ⅰ到位置Ⅱ,电场力对正、负带电小球都做正功,大小都为qE,所以W1=2×qE=qEl≠0,杆由位置Ⅱ到位置Ⅲ,电场力对带正电小球做正功,对带负电小球做负功,大小相等,所以W2=0.故选C.
☆10.(2014·兖州高二期中)A、B在两个等量异种点电荷连线的中垂线上,且到连线的距离相等,如图所示,则( )
A.同一点电荷在A、B两点的电势能相等
B.把正电荷从A点移到B点,电势能先增大后减小
C.把正电荷从A点移到B点,电势能先减小后增大
D.A、B两点的连线上任意两点的电场强度相同
解析:选A.AB连线上场强方向都是垂直于AB连线指向负电荷一侧,但场强大小不相等,D错误.电场力垂直于AB连线,所以电荷在AB连线上移动时,电场力不做功,电势能不变,A正确,B、C错误.故选A.
二、非选择题
11.一个带电荷量为2.0×10-8
C的负点电荷,在两点之间移动的过程中,电场力做的功是8×10-6
J,如果在起点处点电荷具有1.4×10-6
J的电势能,则它在终点处的电势能为多少?
解析:电场力对电荷做了8×10-6
J正功,电荷的电势能减少了8×10-6
J,即Ep初-Ep末=8×10-6
J,
所以Ep末=(1.4×10-6-8×10-6)
J=-6.6×10-6
J.
答案:-6.6×10-6
J
12.(2014·宝鸡高二检测)如图是一匀强电场,已知场强E=2×102
N/C.现让一个电量q=-4×10-8
C的电荷沿电场方向从M点移到N点,MN间的距离s=30
cm.
(1)试求:电荷从M点移到N点电势能的变化.
(2)若此电荷从N点移到P点(P点在图中没有画出)电势能减少4.8×10-6
J,试求电场力对电荷做的功.
解析:(1)由题图可知,负电荷在该电场中所受电场力F方向向左.因此从M点移到N点,电荷克服电场力做功,电势能增加,增加的电势能ΔEp等于电荷克服电场力做的功W.电荷克服电场力做功为
W=qEs=4×10-8×2×102×0.3
J=2.4×10-6
J.
即电荷从M点移到N点电势能增加了2.4×10-6
J.
(2)电势能的减少量等于电场力对电荷做的功
W′=ΔEp′=4.8×10-6
J.
答案:(1)增加2.4×10-6
J (2)4.8×10-6
J