1、课时5 电势能和电势一、单项选择题(每小题6分,共42分)1如图所示,光滑绝缘的水平面上方存在一个水平方向的电场,电场线与x轴平行,电势与坐标值x的关系式为:106x(的单位为V,x单位为m)一带正电小滑块P,从x0处以初速度v0沿x轴正方向运动,则(A)A电场方向沿x轴负方向B电场方向沿x轴正方向C小滑块的电势能一直增大D小滑块的电势能先减小后增大解析:沿x正方向,电势逐渐升高,故电场方向沿x轴负方向,故A正确,B错误;滑块向x轴正方向运动时,小滑块P受电场力对滑块做负功,电势能增加,当速度为零时,电势能最大,此后电势能将会减小,故小滑块的电势能先增大后减小,故CD错误2在点电荷Q形成的电场
2、中有一点A,当一个q的试探电荷从电场的无限远处被移到电场中的A点时,电场力做的功为W,则试探电荷在A点的电势能及电场中A点的电势分别为(A)AEpAW,AW/qBEpAW,AW/qCEpAW,AW/q DEpAW,AW/q解析:无限远处电荷的电势能为零,由WEpA,可得:EpAW,由得:A.故只有A正确3如图所示,实线为不知方向的3条电场线,从电场中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子,仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示则(C)Aa一定带正电,b一定带负电Ba的速度将减小,b的速度将增加Ca的加速度将减小,b的加速度将增加D两个粒子的电势能,一个增加一个减小解析:设电场线
3、为正点电荷的电场线,则由轨迹可判定a带正电,b带负电;若电场线为负点电荷的电场线,则a带负电,b带正电,A错由粒子的偏转轨迹可知电场力对a、b均做正功,电势能减小,B、D错;但由电场线的疏密可判定,a受电场力逐渐减小,加速度减小,b正好相反,故选项C正确4三个点电荷电场的电场线分布如图所示,图中a、b两点处的场强大小分别为Ea、Eb,电势分别为a、b,则(C)AEaEb,ab BEaEb,aEb,ab DEab解析:根据电场线的疏密表示场强的大小可知:EaEb;根据顺着电场线电势越来越低的规律可知:aEc,因此A选项错;沿电场线方向,电势逐渐降低,则ab,因此B选项正确;由力与运动关系可知C选
4、项错;在d点再固定一点电荷Q,将正电荷由a移至b的过程中,电场力做正功,电势能减小,则D选项正确9.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(ABD)Ab、d两点处的电势相同B四个点中c点处的电势最低Cb、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: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对,C错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
5、电势能越来越小,选项B、D对10.如图所示,a、b、c为电场中同一条水平方向电场线上的三点,c为ab的中点,a、b电势分别为a5 V、b3 V下列叙述错误的是(ABD)A该电场线由b指向aBa点处的场强Ea一定大于b点处的场强EbC一正电荷从c点运动到b点电势能一定减少D一正电荷运动到c点时受到的静电力由c指向a解析:电势沿电场线方向降低,则电场线方向由a指向b.故A错误;一条电场线无法比较电场线的疏密,就无法比较场强的大小,则a点处的场强Ea不一定大于b点处的场强Eb.故B错误由题,a点的电势高于b点的电势,根据正电荷在电势高处电势能大可知,正电荷从c点运动到b点电势能一定减少故C正确由题可
6、判断电场线方向从a指向c,正电荷运动到c点时受到的静电力由a指向c,故D错误三、非选择题(共34分)11(16分)将带电荷量为6106 C的负电荷从电场中的A点移到B点,克服电场力做功为3105 J,再从B点移到C点,电场力做功为1.2105 J,求:(1)电荷从A移到B,再从B移到C的过程中,电势能共改变了多少?(2)若规定A点电势为零,则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少?(3)若规定B点电势为零,则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少?答案:(1)1.8105 J(2)3105 J1.8105 J(3)3105 J1.2105 J解析:(1)电荷从A到B点的过程电势能增加Ep13105
7、 J再从B点移到C点时,电势能减少Ep21.2105 J则电荷从A移到C的过程中电势能增加了EEp1Ep23105 J1.2105 J1.8105 J.(2)若规定A点电势为零,则EpB0Ep13105 JEpC0E1.8105 J.(3)若规定B点电势为零,则由A到B过程电势能增加3105 J.Ep1EpBEpAEpAEpBEp103105 J3105 J电荷由B到C时电势能减少Ep21.2105 J,则Ep2(EpCEpB)EpBEpCEpCEpBEp201.2105 J1.2105 J.12(18分)如图所示,在竖直平面内,光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点,在圆心处有一固定
8、的正点电荷,B点为AC的中点,C点位于圆周的最低点现有一质量为m、电荷量为q、套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑已知重力加速度为g,A点距过C点的水平面的竖直高度为3R,小球滑到B点时的速度大小为2.求:(已知以点电荷为圆心的同一圆周上的各点电势相等)(1)小球滑至C点时的速度大小;(2)若以C点作为参考点(零电势点),试确定A点的电势答案:(1)(2)解析:(1)因为B、C两点电势相等,故小球从B到C的过程中电场力做的总功为零,由几何关系可得BC的竖直高度hBC根据动能定理有mg解得vC.(2)小球从A到C,重力和电场力均做正功,所以由动能定理有mg3RW电又根据电场力做功与电势能的关系得W电EpAEpCqA(qC)又因为C0可得A.