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1、4 電勢能和電勢
基礎鞏固
1.下列關于電勢高低的判斷,正確的是 ( )
A.負電荷從A移到B時,外力做正功,A點的電勢一定較高
B.負電荷從A移到B時,電勢能增加,A點的電勢一定較低
C.正電荷從A移到B時,電勢能增加,A點的電勢一定較低
D.正電荷只在電場力作用下從靜止開始,由A移到B,A點的電勢一定較高
解析:根據(jù)電場力做功和電勢能變化的關系,不管是正電荷還是負電荷,只要電場力做正功電勢能就減少;只要電場力做負功電勢能就增加.正、負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;負電荷在電勢低處具有的電勢能大,可以確定選項C、D
2、正確.
答案:CD
2.關于等勢面的說法,正確的是 ( )
A.電荷在等勢面上移動時,由于不受電場力作用,所以說電場力不做功
B.在同一個等勢面上各點的場強大小相等
C.兩個不等電勢的等勢面可能相交
D.若相鄰兩等勢面的電勢差相等,則等勢面的疏密程度能反映場強的大小
解析:等勢面由電勢相等的點組成,等勢面附近的電場線跟等勢面垂直,因此電荷在等勢面上移動時,電場力不做功,但并不是不受電場力的作用,A錯.等勢面上各點場強大小不一定相等,等勢面不可能相交,B、C錯.等差等勢面的疏密反映場強的大小,D對.
答案:D
圖1-4-9
3.如圖1-4-9所示為點電荷a、b
3、所形成的電場線分布,以下說法正確的是 ( )
A.a(chǎn)、b為異種電荷
B.a(chǎn)、b為同種電荷
C.A點場強大于B點場強
D.A點電勢高于B點電勢
解析:本題考查點電荷的電場線特點.電場線從正電荷或無窮遠出發(fā),終止于負電荷或者無窮遠,所以a應為正電荷,b為負電荷,故A選項正確.電場線越密集,場強越大,故C選項錯誤.沿電場線方向電勢逐漸降低,故D選項正確.本題難度較低.
答案:AD
4.三個點電荷電場的電場線分布如圖1-4-10所示,圖中a、b兩點處的場強大小分別為Ea、Eb,電勢分別為φa、φb,則 ( )
A.Ea>Eb,φa>φb
圖1-4-10
B.
4、Eaφb
C.Ea>Eb,φa<φb
D.EaEb,根據(jù)對稱性,a處的電勢應與右側(cè)負電荷附近對稱點的電勢相等,再根據(jù)沿電場線方向電勢降低可以判定φb>φa,故C項正確.
答案:C
5.在如圖所示的四個電場中,均有相互對稱分布的a、b兩點,其中a、b兩點電勢和場強都相同的是 ( )
解析:本題考查電場的疊加.因為電勢是標量,并在題中的四個電場中具有對稱性,故四個電場中a、b兩點的電勢都是相等的;而電場強度是矢量,所以A圖中點電荷的電場對稱點的電場強度大小相等方向相反;B圖中疊加
5、后a點斜向右上方,b點斜向右下方;C圖中疊加后都是水平向右;D圖中疊加后a點向上,b點向下.因此只有選項C正確.
答案:C
知能提升
6.空間有一沿x軸對稱分布的電場,其電場強度E隨x變化的圖象如圖1-4-11所示.下列說法中正確的是 ( )
圖1-4-11
A.O點的電勢最低
B.x2點的電勢最高
C.x1和-x1兩點的電勢相等
D.x1和x3兩點的電勢相等
解析:電勢高低與場強大小無必然聯(lián)系.O點場強為0,電勢不一定最低,A錯.x2點是場強正向最大的位置,電勢不是最高,B錯.將電荷從x1移到-x1可由題圖知電場力做功為零,故兩點電勢相等,而把電荷從x
6、1移到x3電場力做功不為零,C對,D錯.
答案:C
7.一帶負電的點電荷僅在電場力作用下,先后經(jīng)過電場中的A、B兩點,其v-t的圖象如圖1-4-12所示.tA、tB分別是該電荷經(jīng)A、B兩點的時刻,則( )
圖1-4-12
A.A點的場強一定小于B點的場強
B.場強的方向一定從B點指向A點
C.A點的電勢一定低于B點的電勢
D.該電荷在A點的電勢能一定小于在B點的電勢能
解析:速度均勻減小說明加速度大小不變,電荷受力不變,因此電場強度大小相等,A錯;負電荷由A到B減速運動,電場方向由A到B,B錯;沿電場線方向電勢降低,C錯;負電荷從A到B電場力做負功,電勢能增加動能減小,D
7、對;本題容易.
答案:D
8.(2010·山東理綜,20)某電場的電場線分布如圖1-4-13所示,以下說法正確的是 ( )
A.c點場強大于b點場強
圖1-4-13
B.a(chǎn)點電勢高于b點電勢
C.若將一試探電荷+q由a點釋放,它將沿電場線運動到b點
D.若在d點再固定一點電荷-q,將一試探電荷+q由a移至b的過程中,電勢能減小
解析:電場線的疏密表示電場的強弱,A項錯誤;沿著電場線方向電勢逐漸降低,B項正確;+q在a點所受電場力方向沿電場線的切線方向,由于電場線為曲線,所以+q不沿電場線運動,C項錯誤;在d點固定一點電荷-q后,a點電勢仍高于b點,+q由a移至b
8、的過程中,電場力做正功,電勢能減小,D項正確.
答案:BD
圖1-4-14
9.如圖1-4-14所示,MN是點電荷產(chǎn)生的電場中的一條電場線.一個帶電粒子(不計重力)從a到b穿越這條電場線的軌跡如圖中虛線所示.下列結(jié)論中正確的是 ( )
A.帶電粒子從a到b過程中動能逐漸減小
B.電場線的方向由N指向M
C.帶電粒子在a點的電勢能大于在b點的電勢能
D.帶電粒子在a點的加速度小于在b點的加速度
解析:由帶電粒子運動的軌跡可以看出其受力方向指向凹側(cè),則電場力做正功,帶電粒子的動能增加,電勢能減小,A錯誤、C正確;由于不知帶電粒子的電性,無法判斷電場線方向,B錯誤
9、;由于帶電粒子從a到b的過程中彎曲的幅度越來越大,說明受到的電場力越來越大,故加速度越來越大,D正確.
答案:CD
10.電荷量為q=1×10-4C的帶正電小物塊置于粗糙的絕緣水平面上,所在空間存在沿水平方向的勻強電場,場強E與時間t的關系及物塊速度v與時間t的關系如1-4-15所示,若重力加速度g取10 m/s2,求:
圖1-4-15
(1)物塊的質(zhì)量m.
(2)物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù).
(3)物塊運動2 s過程中,其電勢能的改變量.
解析:(1)由圖象可知:
E1=3×104 N/C E2=2×104 N/C
a1=2 m/s2
E1q-μmg=ma1①
E2q-μmg=0②
由①②代入數(shù)據(jù)得:
m=0.5 kg μ=0.4
(2)由(1)問可知μ=0.4
(3)ΔEp=-E1ql1-E2ql2
=-J
=-7 J
電勢能減少7 J.
答案:(1)0.5 kg (2)0.4 (3)電勢能減少7 J