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1、2022年高中物理 第1章 第4节 电势能和电势练习 新人教版选修3-11静电力做功的特点: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,与电荷的运动路径无关2静电力做功与电荷电势能变化的关系(1)静电力做多少正功,电荷的电势能就减少多少,克服静电力做多少功,电荷的电势能就增加多少静电力做功与电荷电势能改变的关系式:WABEpAEpB(2)电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零势能点所做的功零势能点的选取:通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面上的电势能规定为零3电势(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电
2、势(2)公式:(3)单位:V.(4)电势只有大小,没有方向,是标量(5)电场线指向电势降低的方向4等势面(1)电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面(2)等势面的疏密可以表示电场的强弱;等势面密的地方电场强,等势面疏的地方电场弱(3)电场线跟等势面垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面(4)点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面,匀强电场的等势面是相互平行的一簇平面基础巩固1下列说法正确的是(BD)A电场强度为零的地方,电势一定为零B电势为零的地方,电场强度不一定为零C电场强度相同的地方,电势一定相等D电势相等的地方,电场强度一定相等解析:电场强度和电势的大小没有必然的联系电场强度为零
3、的地方,电势不一定为零,如对于等势体而言,内部的场强为零,但内部的电势不为零电场强度相等的地方,电势也不一定相等,如匀强电场,场强处处相等,但电势并不处处相等2(多选)下列说法中正确的是(BD)A沿电场线的指向,场强一定越来越小B沿电场线的指向,电势一定越来越低C沿电场线方向移动电荷电势能逐渐减少D在只受电场力作用下,正电荷一定从电势高处向电势低处移动3(多选)a、b为电场中的两点,且a点电势高于点b,则可知(AB)A把负电荷从a点移到b点电场力做负功,电势能增加B把正电荷从a点移到b点电场力做正功,电势能减少C无论移动的是正电荷还是负电荷,电荷的电势能都要减少D无论是否有电荷移动,a点的电势
4、能总是大于b点的电势能解析:电势能是电场中的电荷和电场共同具有的能,电势能的改变与电荷量及两点间的电势差有关,负电荷从高电势点移动到低电势点电场力做负功,电势能增加,正电荷与之相反4(多选)一负电荷仅受电场力的作用,从电场中的A点运动到B点,在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动,则A、B两点电场强度EA、EB及该电荷在A、B两点的电势能EpA、EpB之间的关系为(AD)AEAEB BEAEBCEpAEpB DEpAEpB解析:负电荷在电场中只受电场力作用而做匀加速直线运动,可知电场是匀强电场,故A对由于电场力对负电荷做正功,动能增加,则电势能减少,故D对5在两个等量负点电荷所形成的电场
5、中,设这两个点电荷连线中点为a,该连线的中垂线上有一点b,这两点的电势分别为a、b,q在a、b两点的电势能为Epa、Epb,则下列说法中正确的是(D)Aa点场强为零aEpbBa点场强不为零aEpbCa点场强不为零ab,EpaEpbDa点场强为零ab,EpaEpb解析:a点为电荷连线的中点,a点的场强是两个完全相同的电荷在该点处产生场强的矢量和,故Ea0;从两等量负电荷的等势面可知,a点处的电势最低,所以ab;电势越低的地方,其电势能越低,故EpaB,场强EAEBB电势AB,场强EAEBC将电荷量为q的正电荷从A点移到B点,电场力做正功,电势能减少D将电荷量为q的负电荷分别放在A、B两点,电荷具
6、有的电势能EpAB,由电场线疏密可知,EAEB,故A错、B对由电场力做功与电势能变化的关系可知,q从A移到B,电场力做正功,电势能减少,C对;负电荷从A移到B,电场力做负功,电势能增加,EpAEpB,故D对9如图,在点电荷Q产生的电场中,将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点,虚线为等势线取无穷远处为零电势点,若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等,则下列说法正确的是(C)AA点电势大于B点电势BA、B两点的电场强度相等Cq1的电荷量小于q2的电荷量Dq1在A点的电势能小于q2在B点的电势能解析:因将正试探电荷移到无穷远处时需克服电场力做功,故场源带负电,结合负
7、点电荷的电场线、等势面特点,分析可知EAEB,AB,故A、B均错误;由功能关系知q1在A点的电势能与q2在B点的电势能相等,故D错误;由A、B,因为WAWB,AB0故,q1q2,故C正确10如图所示,在一足够大的空间内存在着水平向右的匀强电场,电场强度大小E3.0104 N/C.有一个质量m4.0103 kg的带电小球,用绝缘轻细线悬挂起来,静止时细线偏离竖直方向的夹角37.取g10 m/s2,sin 370.60,cos 370.80,不计空气阻力的作用求:(1)求小球所带的电荷量及电性;(2)如果将细线轻轻剪断,求细线剪断后,小球运动的加速度大小;(3)从剪断细线开始经过时间t0.20 s,求这段时间内小球电势能的变化量解析:(1)小球受到重力mg、电场力F和细线的拉力T的作用,由共点力平衡条件,得FqEmgtan 解得q1.0106 C电场力的方向与电场强度的方向相同,故小球所带电荷为正电荷(2)剪断细线后,小球做匀加速直线运动,设其加速度为a,由牛顿第二定律,得ma解得a12.5 m/s2.(3)在t0.20 s的时间内,小球的位移为Lat20.25 m小球运动过程中,电场力做的功WqELsin mgLsin tan 4.5103 J所以小球电势能的变化量(减少量)Ep4.5103 J答案:(1)1.0106 C,正电荷(2)12.5 m/s2(3)4.5103 J