电场1-4电势能和电势测试题Word版含解析

电场1-4电势能和电势 测试题
考点一 对电场力做功的理解
1.
(多选)如图所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知|MQ|＜|NQ|。下列叙述正确的是(　　)
A．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做功，电势能减少
B．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则该电荷克服静电力做功，电势能增加
C．若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做功，电势能减少
D．若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则该电荷克服静电力做的功等于静电力对该电荷所做的功，电势能不变
答案　AD
解析　由点电荷产生的电场的特点可知，M点的电势高，N点的电势低，所以正电荷从M点到N点，静电力做正功，电势能减小，故A对，B错；负电荷由M点到N点，克服静电力做功，电势能增加，故C错；静电力做功与路径无关，负点电荷又回到M点，则整个过程中静电力不做功，电势能不变，故D对。
2．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．电场线方向一定从b指向a
C．b点的电势一定比a点高
D．该电荷的动能一定减小
答案　C
解析　电场力做负功，该电荷电势能增加。正电荷在电势高处电势能较大，C正确。电场力做负功同时电荷可能还受其他力作用，总功不一定为负。由动能定理可知，动能不一定减小，D错。电势高低与场强大小无必然联系，A错。b点电势高于a点，但a、b可能不在同一条电场线上，B错。
考点二 对电势能的理解
3.
(多选)一带电粒子沿着图中曲线JK穿过一匀强电场，a、b、c、d为该电场的等势面，其中φa＜φb＜φc＜φd，若不计粒子受的重力，可以确定(　　)
A．该粒子带正电
B．该粒子带负电
C．从J到K粒子的电势能增加
D．粒子从J到K运动过程中的动能与电势能之和不变
答案　BD
解析　此题已知电场中的一簇等势面，并且知道各等势面电势的高低，可知电场线与等势面垂直，且指向左。由粒子运动的轨迹知，粒子所受电场力的方向与电场线方向相反，所以粒子带负电，A错误，B正确；粒子从J到K运动过程中，电场力做正功，所以电势能减小，C错误；只有电场力做功，动能与电势能之和保持不变，D正确。
4.
[2016·福州高二检测]如图所示，在点电荷Q形成的电场中，已知a、b两点在同一等势面上，c、d两点在另一等势面上。甲、乙两个带电粒子的运动轨迹分别为acb和adb曲线，已知乙粒子带正电。那么下列判断正确的是(　　)
A．甲粒子在b点的电势能比在c点小
B．乙粒子在d点速度最大
C．a、b两点电场强度相同
D．d点电势比b点电势高
答案　D
解析　根据乙粒子的运动轨迹及乙粒子带正电的条件，可知点电荷Q带正电，而甲粒子带负电，甲粒子从c向b运动过程中，电场力做负功，甲粒子的电势能增加，因此，Epb>Epc，A错误；根据动能定理，乙粒子从a到d运动过程中，电场力对乙粒子做负功，粒子的动能减小，Eka>Ekd，则va>vd，B错误；根据正点电荷电场的特点可知，φd>φb，a、b两点电场强度的大小相等，但方向不同，所以C错误，D正确。
考点三 电势与等势面
5.关于等势面的说法，正确的是(　　)
A．电荷在等势面上移动时，由于不受电场力作用，所以说电场力不做功
B．在同一个等势面上各点的场强大小相等
C．两个不等电势的等势面可能相交
D．若相邻两等势面的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映场强的大小
答案　D
解析　等势面由电势相等的点组成，等势面附近的电场线跟等势面垂直，因此电荷在等势面上移动时，电场力不做功，但并不是不受电场力的作用，A错。等势面上各点场强大小不一定相等，等势面不可能相交，B、C错。等差等势面的疏密反映场强的大小，越密表示电场越强，D对。
6．(多选)下列关于电势高低的判断，正确的是(　　)
A．负电荷从A移到B时，电场力做正功，A点的电势一定较高
B．负电荷从A移到B时，电势能增加，A点的电势一定较低
C．正电荷从A移到B时，电势能增加，A点的电势一定较低
D．正电荷只在电场力作用下从静止开始，由A移到B，A点的电势一定较高
答案　CD
解析　根据电场力做功和电势能变化的关系，不管是正电荷做功还是负电荷做功，只要做正功电势能就减少，只要做负功电势能就增加；正、负电荷在电势高低不同的位置具有的电势能不同，正电荷在电势高处具有的电势能多；负电荷在电势低处具有的电势能多，故A、B错误，C、D正确。
[综合训练]
7．如图所示，P、Q是等量的正点电荷，O是它们连线的中点，A、B是中垂线上的两点，|OA|<|OB|，用EA、EB和φA、φB分别表示A、B两点的电场强度和电势，则(　　)
A．EA一定大于EB，φA一定大于φB
B．EA不一定大于EB，φA一定大于φB
C．EA一定大于EB，φA不一定大于φB
D．EA不一定大于EB，φA不一定大于φB
答案　B
解析　P、Q所在空间中各点的电场强度和电势由这两个点电荷共同决定，电场强度是矢量，P、Q两点电荷在O点的合场强为零，在无限远处的合场强也为零，从O点沿PQ垂直平分线向远处移动，场强先增大，后减小，所以EA不一定大于EB。电势是标量，由等量正点电荷的电场线分布图可知，从O点向远处，电势是一直降低的，故φA一定大于φB，B项正确。
8.
(多选)如图所示，光滑绝缘细杆AB，水平放置于被固定的带负电荷的小球的正上方，小球的电荷量为Q，可视为点电荷。a、b是水平细杆上的两点，且在以带负电小球为圆心的同一竖直圆周上。一个质量为m、电荷量为q的带正电的小圆环(可视为质点)套在细杆上，由a点静止释放，在小圆环由a点运动到b点的过程中，下列说法中正确的是(　　)
A．小圆环所受库仑力的大小先增大后减小
B．小圆环的加速度先增大后减小
C．小圆环的动能先增加后减少
D．小圆环与负电荷组成的系统电势能先增加后减少
答案　AC
解析　库仑力的大小先增大后减小，A正确；由于小圆环运动到小球正上方时，加速度为零，B错误；由动能定理，电场力先做正功后做负功，因而动能先增加后减少，电势能先减少后增加，C正确，D错误。
9.
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？
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
解析　(1)ΔEp＝－mgl＝－4.5×10－3 J，
ΔEp电＝Eql＝3×10－3 J。
(2)Ep＝3×10－3 J，
Ep＝φBq，φB＝ V＝1.5×103 V。
(3)A→B由动能定理得：mgl－Eql＝mv，
所以vB＝1 m/s，在B点对小球有FT－mg＝，
FT＝5×10－2 N。