《2018_2019学年高中物理专题1.4电势能和电势试题新人教版选修3_1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018_2019学年高中物理专题1.4电势能和电势试题新人教版选修3_1（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 第第 4 4 节节 电势能和电势电势能和电势 一 静电力做功的特点一 静电力做功的特点 1 在电场中移动电荷时 静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关 但与电荷 经过的路径 2 在匀强电场中 电场力做的功W 其中d为沿电场线方向的位移 二 电势能二 电势能 1 电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能 叫电势能 2 电场力做功与电势能有什么关系 1 电荷在电场中具有电势能 2 电场力对电荷做正功 电荷的电势能 3 电场力对电荷做负功 电荷的电势能 4 电场力做多少功 电荷的电势能就变化多少 即 5 电势能是相对的 与 有关 通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规 定为零 或把电荷在大地表
2、面上的电势能规定为零 电荷在某点的电势能 等于 把它从该处移动到零势能位置所做的功 6 电势能是电荷和电场所共有的 具有 7 电势能是 3 1 正电荷顺着电场线移动 电场力做 电势能 负电荷顺着电场线移动 电场力做 电势能 2 正电荷逆着电场线移动 电场力做 电势能 负电荷逆着电场线移动 电场力做 电势能 三 电势三 电势 1 定义 电荷在电场中某一点的 与它的 的比值 2 公式 3 单位 伏特 符号 1 V 1 J C 4 对电势的理解 1 电势的相对性 某点电势的大小是相对于 而言的 零电势的选择是任意的 2 一般选地面和无穷远为零势能面 2 电势的固有性 电场中某点的电势的大小是由 的性
3、质决定的 与放不放电荷 及放什么电荷无关 3 电势是 4 计算时Ep q 都带正负号 四 等势面四 等势面 1 定义 电场中电势相等的各点构成的面 2 特点 1 电场线跟等势面 即场强的方向跟等势面垂直 2 在等势面上移动电荷时电场力 3 电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面 4 等差等势面越密的地方电场强度 反之 5 任意两等势面 无关 Eqd 减小 增大 零电势能面 静电力 系统性 标量 正功 减少 负功 增加 负功 增加 正功 减少 电势能 电荷量 V 零电势点 电场本身 标量 垂直 不做功 越大 越小 不相交 一 电场中的功能关系 电势高低及电势能大小的判断与比较一 电场中的功
4、能关系 电势高低及电势能大小的判断与比较 1 1 比较电势高低的方法 比较电势高低的方法 1 沿电场线方向 电势越来越低 2 取无穷远处电势为零 则正电荷周围电势为正值 负电荷周围电势为负值 靠近 正电荷处电势高 靠近负电荷处电势低 2 2 电势能大小的比较方法 电势能大小的比较方法 判断角度 判断方法 3 做功判断法 电场力做正功 电势能减小 电场力做负功 电势能增大 电荷电势法 正电荷在电势高的地方电势能大 负电荷在电势低的地方电势能大 公式法 根据Ep q 将q 的大小 正负号一起代入公式 Ep的数值越大 电势能越大 能量守恒法 在电场中 若只有电场力做功 则电荷的动能和电势能相互转化
5、动 能增大 电势能减小 动能减小 电势能增大 例题例题 1 1 如图甲所示 A B是一条电场线上的两点 在A点由静止释放一个正的点电 荷 点电荷仅在电场力的作用下沿着电场线从A点运动到B点 点电荷的速度随时间变化的 规律如图乙所示 则下列说法正确的是 A 该电场可能是匀强电场 B A点的电势高于B点的电势 C 从A点到B点 点电荷的电势能逐渐增大 D 点电荷在A点所受到的电场力大于在B点所受到的电场力 参考答案 参考答案 B 试题解析 试题解析 由题图乙可知 点电荷做初速度为零的变加速直线运动 加速度逐渐增大 说明该点电荷所受到的电场力逐渐增大 即该点电荷在A点所受到的电场力小于在B点所受 到
6、的电场力 所以沿着电场线的方向电场强度是逐渐增大的 故该电场一定是非匀强电场 AD 错误 由于点电荷由静止开始运动 仅受电场力作用从A点运动到B点 且点电荷带正 电 所以电场线方向由A点指向B点 又因为沿着电场线的方向电势逐渐降低 则 B 正确 综上可知 正点电荷在B点时的电势能小于在A点时的电势能 所以从A 点到B点 点电荷的电势能逐渐增大 C 错误 二 二 电场线 等势面及带电粒子的运动轨迹的综合问题电场线 等势面及带电粒子的运动轨迹的综合问题 1 带电粒子所受合力 往往仅为电场力 指向轨迹曲线的内侧 2 该点速度方向为轨迹切线方向 4 3 电场线或等差等势面密集的地方场强大 4 电场线垂
7、直于等势面 5 顺着电场线的方向电势降低最快 6 电场力做正功 电势能减小 电场力做负功 电势能增大 有时还要用到牛顿第二 定律 动能定理等知识 例题例题 2 2 2018 天成教育命题研究院高考精准预测卷 在x轴上有两个点电荷q1 和q2 q1在q2的左边 x正半轴上各点处电势随着x变化的关系如图所示 当时 电势为 0 当时 电势有最小值 则 A q1和q2为同种电荷 B q2可能在 0 和x3之间 C 电荷量大小满足 D 在处释放一带正电粒子 则粒子在x3处动能最大 参考答案 参考答案 CD 试题解析 试题解析 x 0 处电势趋于正无穷 则此处有一正电荷q1 在x x2时电势小于零 可 知
8、一定有负电荷 则q1和q2为异种电荷 故 A 错误 x图线的斜率等于场强 则可知x x3 处场强为零 又 x2点的电势为零 则q2带负电 一定在x2与x3之间 根据场强的叠加原理 可知电荷量大小满足q1 q2 选项 B 错误 C 正确 在x1处释放一带正电粒子 则粒子在x3 处电势能最小 动能最大 选项 D 正确 故选 CD 三 两个等量点电荷形成的电场的特点三 两个等量点电荷形成的电场的特点 种类 异种电荷 同种电荷 5 等势面电场线分布图 场强 方向 正 负 强弱 强 弱 强 中点最小 中点两侧方向相反 强 弱 强 中点E 0 连线 特点 电势 从正电荷 负电荷 由高 低 若为正电荷 中点
9、最低 若为负电荷 中点最高 场强 各点方向一致 中点最强两侧渐弱 两侧方向相反 中点两侧均有 最大值 中点向两侧均为弱 强 弱 中垂线 电势 电势为零的等势面 不是等势面 相同点 场强的大小 电势均以中点对称分布 例题例题 3 3 2018 湖北省黄冈市黄冈中学高三适应性考试 如图所示 正方形ABCD 的对角线相交于O点 两个等量同种正电荷分别固定在A C两点 则 A B D两处电势 场强均相同 B B D两处电势 场强均不相同 C 若在B点静止释放一电子 电子一定在B D间往复运动 且加速度先减小后增大 D 若在B点给电子一垂直纸面合适的速度 电子可绕O点做匀速圆周运动 参考答案 参考答案
10、D 试题解析试题解析 在等量同种电荷连线的中垂线上 电场强度从O点开始向上下两边先增大后 减小 在O上方的电场强度方向竖直向上 在O下方的电场强度方向竖直向下 根据对称性 可知B D两点的电场强度大小相同 方向不同 电势相同 故 AB 错误 无法判断从O到B O 到D 电场强度是一直增大 还是先增大后减小 故无法判断电子的加速度的变化情况 C 错误 在垂直纸面且经过BD两点的圆上 所有点的电势相等 并且电子受到的电场力指向O 6 点 与速度方向垂直 电子可绕O点做匀速圆周运动 D 正确 1 关于静电场 下列说法正确的是 A 电势等于零的物体一定不带电 B 电场强度为零的点 电势一定为零 C 同
11、一电场线上的各点 电势一定相等 D 负电荷沿电场线的方向移动时 电势能一定增加 2 2018 浙江新高考选考 一带电粒子仅在电场力作用下从A点开始以 v0做直线运动 其v t图象如图所示 粒子在t0时刻运动到B点 3t0时刻运动到C点 下列判断正确 的是 A A B C三点的电势关系为 B A B C三点场强大小关系为 C 粒子从A点经B点运动到C点 电势能先增加后减少 D 粒子从A点经B点运动到C点 电场线先做正功后做负功 3 如图所示 在光滑绝缘的水平面上固定一个正点电荷Q 一个带负电的试探电荷在水平 面上沿椭圆轨道绕它运动 正点电荷位于椭圆的一个焦点上 A B C是椭圆上的三点 且A B
12、分别位于椭圆半长轴的两端 则 A B点的电势大于A点的电势 7 B 试探电荷在A点时的速度大于在B点时的速度 C 试探电荷在A点时的电势能小于在C点时的电势能 D 负点电荷在运动过程中 机械能守恒 4 2018 陕西省高三教学质量检测 如图所示 真空中有两个等量异种点电荷A B M N O是AB连线的垂线上的点 且AO OB一带正电的试探电荷仅受电场力作用 运动轨 迹如图中实线所示 设M N两点的电势分别为 M N 此电荷在M N两点的加速度 分别为aM aN 此电荷在M N两点的电势能分别为EPM EPN 下列判断中正确的是 A aM aN B M N C EPMEB B 电势 C 将一带负
13、电粒子由A经B移至C点过程中 电场力先做负功再做正功 D 将一带正电粒子由A经B移至C点过程中 电势能先增大再减小 9 9 如图为匀强电场的等势面 相邻等势面相距 2 cm 则该匀强电场 A 方向竖直向下 场强E 100 V m B 方向水平向左 场强E 100 N C C 方向竖直向上 场强E 100 V m D 方向水平向右 场强E 100 V m 10 2018 福建省厦门双十中学高三考试 真空中的点电荷在其周围产生电场 电场中某 点的电势与点电荷的电量成正比 与该点到点电荷的距离成反比 即 在某真空 中有一如图所示的正六边形ABCDEF 0 为中心 A C E三个顶点各固定一点电荷 其
14、 中A C两点电荷量为q E点电荷量为 q 分别表示B 0点场强的大小 分别表示B 0点的电势 则以下关系中正确的是 A B C D 11 2018 山东省沂水县第一中学高三下学期第三轮测试 如图所示 一均匀带正电的无 限长绝缘细杆水平放置 细杆正上方有A B C三点 三点均与细杆在同一竖直平面内 且三点到细杆的距离满足rA rBaB 则Q靠近M端且为正电荷 C 无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpAOB 根据等量异种点电荷电场线及等势面分布特点 如图所示 可知 M N 选项 B 正确 M处电场线较稀疏 场强较小 而电场线的疏密反应场强的强弱 则有EM EN 由牛顿第 二定律得 粒子的加速度 则
15、有aM N 根据正电荷 在电势高处电势能大 可知正点电荷在M处的电势能大于在N处的电势能 即有 EPM EPN 选项 C 错误 名师点睛 本题考查了电势 电势差与电场强度的关系 意在考查考生对等量异种电 荷的电场的分布的情况的掌握 并能根据电场分布的特点进行分析 15 6 D 解析 等量异种点电荷的电场线分布情况如图所示 电场线的切线代表电场的方向 疏密程度代表场强的大小 可知电势和电场强度相同的点为C点和G点 选项 D 正确 ABC 错误 名师点睛 解决本题的关键知道等量异种电荷之间的电场线和等势面分布 分析要抓 住对称性 以及电场线的切线代表电场的方向 疏密程度代表场强的大小来进行判断即
16、可 7 C 解析 根据电场线与等势面垂直且由高电势指向低电势 可知电场线方向大致向右 根据粒子轨迹的弯曲方向可知 粒子所受的电场力方向大致向左 则知粒子一定带负电 且在B点所受电场力沿x轴负方向 粒子在A处的电势能小于在C处的电势能 故 A 错 误 C 正确 等差等势面的疏密反映电场强度的大小 A处场强小于 C 处场强 故 B 错误 因AC的电势差小于AB的电势差 则粒子从A到C的电场力所做的功小于从A到B电场 力做的功 选项 D 错误 故选 C 名师点睛 解决本题的关键知道电场线和等势面的关系 掌握匀强电场的电场强度 和电势差的关系 基础题 16 10 B 解析 A 处点电荷在 B 点产生的电场强度为 C 处点电荷在B点产生的电场 强度为 E处点电荷在B点产生的电场强度为 由电场的叠加可知 A C两处点电荷在B处的合场强为 所以B处的场强为 同 理 可 求 得 O处 的 场 强 为 所 以 B处 的 电 势 为 O处的电势为 所以 故 B 正确 名师点睛 解决本题关键理解电场强度是矢量合成时遵循平行四边形定则 电势为标 量合成时只求代数和即可 11 D 解析 设导线的中点为P P点左
