第一章靜電場第4節(jié)電勢能和電勢(詳細(xì)答案)

1、第4節(jié) 電勢能和電勢1靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系靜電力做正功，電荷的電勢能一定減少，靜電力做負(fù)功時，電荷的電勢能一定增加，靜電力做的功是電荷電勢能變化的量度，若電荷在電場中從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，則WABEPAEPB.2電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能，等于把它從該點(diǎn)移動到零勢能位置時電場力做的功，若規(guī)定電荷在B點(diǎn)的電勢能為零，EPB0則EPAWAB.3電勢反映了電場的能的性質(zhì)電勢與電勢能的關(guān)系是：.電勢的大小僅由電場本身決定，與電荷q的大小、電性無關(guān)電勢是標(biāo)量，但有正負(fù)之分，電勢降落最快的方向就是電場線的方向4電場中電勢相等的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫等勢面，等勢面的性質(zhì)有：(1)在等勢面上移動電荷，電場力不做功，

2、說明電場力方向與電荷移動方向垂直，即等勢面必定與電場線垂直(2)沿著電場線的方向，電勢降低，顯然，電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面5下列說法正確的是()A電荷從電場中的A點(diǎn)運(yùn)動到了B點(diǎn)，路徑不同，電場力做功的大小就可能不同B電荷從電場中的某點(diǎn)開始出發(fā)，運(yùn)動一段時間后，又回到了該點(diǎn)，則說明電場力做功為零C正電荷沿著電場線運(yùn)動，電場力對正電荷做正功，負(fù)電荷逆著電場線運(yùn)動，電場力對負(fù)電荷做正功D電荷在電場中運(yùn)動，因?yàn)殡妶隽赡軐﹄姾勺龉?，所以能量守恒定律在電場中并不成立答案BC解析電場力做的功和電荷的運(yùn)動路徑無關(guān)，所以選項(xiàng)A錯誤；電場力做功只和電荷的初末位置有關(guān)，所以電荷從某點(diǎn)出發(fā)又回到

3、了該點(diǎn)，電場力做功為零，B正確；正電荷沿電場線的方向運(yùn)動，則正電荷受到的電場力和電荷的位移方向相同，故電場力對正電荷做正功，同理，負(fù)電荷逆著電場線的方向運(yùn)動，電場力對負(fù)電荷做正功，C正確；電荷在電場中運(yùn)動，雖然有電場力做功，但是電荷的電勢能和其他形式的能間的轉(zhuǎn)化滿足能量守恒定律，D錯6外力克服電場力對電荷做功時()A電荷的動能一定增大B電荷的動能一定減小C電荷一定從電勢能大處移到電勢能小處D電荷一定從電勢能小處移到電勢能大處答案D7如圖1所示，Q是帶正電的點(diǎn)電荷，P1、P2為其電場中的兩點(diǎn)若E1、E2為P1、P2兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小，1、2為P1、P2兩點(diǎn)的電勢，則()圖1AE1E2，12 B

4、E1E2，12CE12 DE1E2，1N，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤；由電場線疏密程度表示場強(qiáng)大小知，EMbc，一帶正電粒子射入電場中，其運(yùn)動軌跡如實(shí)線KLMN所示由圖可知()圖4A粒子從K到L的過程中，電場力做負(fù)功B粒子從L到M的過程中，電場力做負(fù)功C粒子從K到L的過程中，電勢能增加D粒子從L到M的過程中，動能減少答案AC解析因?yàn)檫\(yùn)動的粒子帶正電，從其軌跡彎曲情況可判定受到的是庫侖斥力，所以場源電荷必定為正電荷，即電勢高低關(guān)系為abc.因此KNML.所以由K到L過程中電場力做負(fù)功電勢能增加，A、C正確由L到M過程中，電場力做正功，電勢能減小，動能增加，B、D錯誤點(diǎn)評(1)電場力做功與路徑無關(guān)，所以當(dāng)

5、電場中兩點(diǎn)的位置確定后，在兩點(diǎn)間移動電荷時電場力做功是確定的值，也就是說電荷的電勢能變化量是確定的(2)電場力做功一定伴隨著電勢能的變化，電勢能的變化只有通過電場力做功才能實(shí)現(xiàn)，其他力做功不會引起電勢能的變化(3)電場力對電荷做正功，電勢能一定減少；電場力對電荷做負(fù)功，電勢能一定增加電場力做了多少正功，電勢能就減少多少；電場力做了多少負(fù)功，電勢能就增加多少3如圖5所示，兩個等量的正電荷分別置于P、Q兩位置，在P、Q連線的垂直平分線上有M、N兩點(diǎn)，另有一試探電荷q，則()圖5A若q是正電荷，q在N點(diǎn)的電勢能比在M點(diǎn)的電勢能大B若q是負(fù)電荷，q在M點(diǎn)的電勢能比在N點(diǎn)的電勢能大C無論q是正電荷，還是

6、負(fù)電荷，q在M、N兩點(diǎn)的電勢能一樣大D無論q是正電荷還是負(fù)電荷，q在M點(diǎn)的電勢能都比在N點(diǎn)的電勢能小答案AB解析由兩個等量的正點(diǎn)電荷周圍的電場線的分布情況可知，兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上的電場方向是：由連線的中點(diǎn)沿中垂線指向無窮遠(yuǎn)處正電荷從N點(diǎn)移到M點(diǎn)，電場力做正功，電勢能減??；負(fù)電荷從N點(diǎn)移到M點(diǎn)，電場力做負(fù)功，電勢能增大選項(xiàng)A、B正確知識點(diǎn)三電勢4關(guān)于電勢，下列說法正確的是()A電場中某點(diǎn)的電勢，其大小等于單位正電荷由該點(diǎn)移動到零電勢點(diǎn)時，電場力所做的功B電場中某點(diǎn)的電勢與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān)C由于電勢是相對的，所以無法比較電場中兩點(diǎn)的電勢高低D電勢是描述電場能的性質(zhì)的物理量答案ABD解析由電勢

7、的定義可知A正確由于電勢是相對量，電勢的大小與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān)，故B正確雖然電勢是相對的，但電勢的高低是絕對的，因此C錯誤電勢與電勢能相聯(lián)系，它是描述電場能的性質(zhì)的物理量，故D正確點(diǎn)評(1)電勢是表征電場中某點(diǎn)能的性質(zhì)的物理量，僅與電場中某點(diǎn)性質(zhì)有關(guān)，與電場力做功的值及試探電荷的電荷量、電性無關(guān)，電勢的大小為.(2)電勢是相對的，電勢零點(diǎn)的選取是任意的，但以方便為原則如果沒有特別規(guī)定，一般選無窮遠(yuǎn)或大地的電勢為零(3)電勢是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，在規(guī)定了零電勢點(diǎn)后，電場中各點(diǎn)的電勢可以是正值，也可以是負(fù)值，正值表示該點(diǎn)電勢比零電勢點(diǎn)電勢高，負(fù)值表示該點(diǎn)電勢比零電勢點(diǎn)電勢低，所以，同一電場

8、中，正電勢一定高于負(fù)電勢5如果把q1.0108 C的電荷從無窮遠(yuǎn)移到電場中的A點(diǎn)，需要克服靜電力做功W1.2104 J，那么，(1)q在A點(diǎn)的電勢能和A點(diǎn)的電勢各是什么？(2)q未移入電場前A點(diǎn)的電勢是多少？答案(1)1.2104 J1.2104 V(2)1.2104 V解析(1)靜電力做負(fù)功，電勢能增加，無窮遠(yuǎn)處的電勢為零，電荷在無窮遠(yuǎn)處的電勢能也為零，即0，Ep0.由WAEpEpA得EpAEpWA0(1.2104 J)1.2104 J再由A得A1.2104 V(2)A點(diǎn)的電勢是由電場本身決定的，跟A點(diǎn)是否有電荷存在無關(guān)，所以q移入電場前，A點(diǎn)的電勢仍為1.2104 V.知識點(diǎn)四等勢面6如圖

9、6所示，實(shí)線表示一簇關(guān)于x軸對稱的等勢面，在軸上有A、B兩點(diǎn)，則()圖6AA點(diǎn)場強(qiáng)小于B點(diǎn)場強(qiáng)BA點(diǎn)場強(qiáng)方向指向x軸負(fù)方向CA點(diǎn)場強(qiáng)大于B點(diǎn)場強(qiáng)DA點(diǎn)電勢高于B點(diǎn)電勢答案AD解析由電場線與等勢面的關(guān)系可知，電場線一定與等勢面垂直，且從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面，作出相對應(yīng)的電場線分布，如右圖所示，則可知A、B兩點(diǎn)處的場強(qiáng)方向應(yīng)與x軸同向，由電場線的疏密可知，A點(diǎn)處的場強(qiáng)EA小于B點(diǎn)處的場強(qiáng)EB，故正確選項(xiàng)為A、D.7如圖7所示，虛線a、b、c為三個同心圓面，圓心處為一個點(diǎn)電荷現(xiàn)從c外面一點(diǎn)P以相同的速率發(fā)射兩個電荷量、質(zhì)量都相等的帶電粒子，分別沿PM、PN運(yùn)動到M、N，M、N兩點(diǎn)都位

10、于圓周c上，以下判斷正確的是()圖7A兩粒子帶同種電荷B兩粒子帶異種電荷C到達(dá)M、N時兩粒子速率仍相等D到達(dá)M、N時兩粒子速率不相等答案BD解析由兩個粒子軌跡的彎曲情況可看出，到達(dá)M的粒子受的是庫侖斥力，到達(dá)N的粒子受的是庫侖引力，所以兩個粒子電性一定不同，A錯誤，B正確；因?yàn)镻和M、N不在同一個等勢面上，所以由P到M和由P到N時電場力都要做功，但因P到M的過程中是在斥力作用下靠近，電場力做負(fù)功，所以動能減少，故vMvP，因此到達(dá)M、N兩點(diǎn)時速率vMMPN靜電力做正功，而負(fù)電荷受靜電力與場強(qiáng)方向相反，即逆著電場線移動，則可確定N點(diǎn)在M點(diǎn)左側(cè)由NN靜電力做正功，而負(fù)電荷受靜電力與場強(qiáng)方向相反，即

11、逆著電場線移動，則可確定N點(diǎn)在M點(diǎn)左側(cè)由NP靜電力做負(fù)功，即沿著電場線方向移動，又因1.0103 J6.0104 J，所以肯定移過了M點(diǎn)，所以P點(diǎn)位于M點(diǎn)右側(cè)這樣，M、N、P三點(diǎn)電勢的高低關(guān)系是NMP.方法總結(jié)電場中兩點(diǎn)電勢高低的比較方法：(1)根據(jù)電場力做功判斷在兩點(diǎn)間移動正電荷，如果電場力做正功，則電勢是降低的，如果電場力做負(fù)功，則電勢升高在兩點(diǎn)間移動負(fù)電荷，如果電場力做正功，則電勢升高，如果電場力做負(fù)功，則電勢降低(2)根據(jù)電場線確定電場線的方向就是電勢降低最快的方向(3)根據(jù)電荷電勢能的變化判斷如果在兩點(diǎn)間移動正電荷時：電勢能增加，則電勢升高；電勢能減少，則電勢降低如果在兩點(diǎn)間移動負(fù)電

12、荷時：電勢能增加，則電勢降低；電勢能減少，則電勢升高1下列關(guān)于電勢高低的判斷，正確的是()A負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時，電場力做負(fù)功，A點(diǎn)的電勢一定較高B負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時，電勢能增加，A點(diǎn)的電勢一定較低C正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時，其電勢能增加，A點(diǎn)的電勢一定較低D正電荷只在電場力作用下，從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，A點(diǎn)的電勢一定較高答案AC2若帶正電荷的運(yùn)動小球只受到電場力的作用，則它在任意一段時間內(nèi)()A一定沿電場線由高電勢處向低電勢處運(yùn)動B一定沿電場線由低電勢處向高電勢處運(yùn)動C不一定沿電場線運(yùn)動，但一定由高電勢處向低電勢處運(yùn)動D不一定沿電場線運(yùn)動，也不一定由高電勢處向低電勢處運(yùn)動答案D解析由于不知小球

13、的初速度情況，故不能確定小球運(yùn)動方向圖83如圖8所示，一帶負(fù)電粒子以某速度進(jìn)入水平向右的勻強(qiáng)電場中，在電場力作用下形成圖中所示的運(yùn)動軌跡M和N是軌跡上的兩點(diǎn)，其中M點(diǎn)在軌跡的最右點(diǎn)不計(jì)重力，下列表述正確的是()A粒子在M點(diǎn)的速率最大B粒子所受電場力沿電場方向C粒子在電場中的加速度不變D粒子在電場中的電勢能始終在增加答案C解析粒子帶負(fù)電，所受電場力沿電場反方向，在接近M點(diǎn)的過程中電場力做負(fù)功，離開M點(diǎn)的過程中電場力做正功，所以在M點(diǎn)粒子的速率應(yīng)該最小，A、B錯誤，粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動，所受電場力不變，加速度不變，C正確，因?yàn)閯幽芟葴p小后增加，所以電勢能先增加后減小，D錯誤4某電場的部分電場線如圖

14、9所示，A、B是一帶電粒子僅在電場力作用下運(yùn)動軌跡(圖中虛線)上的兩點(diǎn)，下列說法中正確的是()圖9A粒子一定是從B點(diǎn)向A點(diǎn)運(yùn)動B粒子在A點(diǎn)的加速度小于它在B點(diǎn)的加速度C粒子在A點(diǎn)的電勢能小于它在B點(diǎn)的電勢能D電場中A點(diǎn)的電勢高于B點(diǎn)的電勢答案C5如圖10所示，虛線a、b、c表示O處點(diǎn)電荷的電場中的三個等勢面，設(shè)兩相鄰等勢面的間距相等，一電子射入電場后的運(yùn)動軌跡如圖中實(shí)線所示，其中1、2、3、4是運(yùn)動軌跡與等勢面的一些交點(diǎn)由此可以判定()圖10A電子在每個位置具有的電勢能與動能的總和一定相等BO處的點(diǎn)電荷一定帶正電Ca、b、c三個等勢面的電勢關(guān)系是a bcD電子運(yùn)動時的電勢能先增大后減小答案AD

15、解析電子在運(yùn)動過程中只有電場力做功，只有電勢能和動能的轉(zhuǎn)化，因而電勢能與動能的總和不變，A正確從運(yùn)動軌跡的彎曲情況可知電子受排斥力作用，所以可判斷O點(diǎn)處的電荷為負(fù)電荷，根據(jù)負(fù)點(diǎn)電荷的電場分布可知D正確，C錯誤6下列4個圖中，a、b兩點(diǎn)電勢相等、電場強(qiáng)度矢量也相等的是()答案D解析勻強(qiáng)電場的等勢面是一系列的平行平面，A中a、b兩點(diǎn)不在同一等勢面上，所以，這兩點(diǎn)的電勢是不相等的，但這兩點(diǎn)的場強(qiáng)相等；B中a、b兩點(diǎn)在同一個等勢面上，電勢相等，但這兩點(diǎn)的場強(qiáng)矢量大小相等、方向不同；C中a、b兩點(diǎn)對稱于兩電荷的連線，所以電勢相等，但在中垂線上場強(qiáng)矢量的方向是平行于中垂線的，而且都指向外側(cè)，故兩點(diǎn)的場強(qiáng)矢

16、量的方向不同；在D中，a、b兩點(diǎn)的電勢相等，場強(qiáng)矢量的方向是沿連線的，而且方向相同，故本題選D.7如圖11所示，實(shí)直線是某電場中的一條電場線，虛線是該電場中的三條等勢線，由圖可以得出的正確結(jié)論是()圖11AM點(diǎn)的電勢一定高于N點(diǎn)的電勢BM點(diǎn)的場強(qiáng)一定大于N點(diǎn)的場強(qiáng)C由M點(diǎn)向N點(diǎn)移動電荷時，電勢能的改變量與零電勢的選取無關(guān)D某電荷在M點(diǎn)或N點(diǎn)具有電勢能與零電勢的選取無關(guān)答案ABC8如圖12所示，在x軸上關(guān)于原點(diǎn)O對稱的兩點(diǎn)固定放置等量異種點(diǎn)電荷Q和Q，x軸上的P點(diǎn)位于Q的右側(cè)下列判斷正確的是()圖12A在x軸上還有一點(diǎn)與P點(diǎn)電場強(qiáng)度相同B在x軸上還有兩點(diǎn)與P點(diǎn)電場強(qiáng)度相同C若將一試探電荷Q從P點(diǎn)

17、移至O點(diǎn)，電勢能增大D若將一試探電荷Q從P點(diǎn)移至O點(diǎn)，電勢能減小答案AC解析在Q、Q連線上及延長線上三個區(qū)間內(nèi)場強(qiáng)方向如圖所示，由對稱關(guān)系可知，在Q左側(cè)與P(Q)間等距的P點(diǎn)應(yīng)與P點(diǎn)場強(qiáng)相同，故選項(xiàng)A正確在（-Q）、+Q之間各處場強(qiáng)均大于（-Q）、P之間各處場強(qiáng)，故試探電荷+Q從P移至O點(diǎn)過程中，P(Q)做正功W1，由(Q)O電場力做負(fù)功W2，由上面分析知，|W2|W1，故電勢能增大C正確9在光滑的絕緣平面上，有一個正方形abcd，頂點(diǎn)a、c處分別固定一個正點(diǎn)電荷，電荷量相等，如圖13所示若將一個帶負(fù)電的粒子置于 b點(diǎn)，自由釋放，粒子將沿著對角線bd往復(fù)運(yùn)動粒子從 b點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn)的過程中()圖

18、13A先做勻加速運(yùn)動，后做勻減速運(yùn)動B先從高電勢到低電勢，后從低電勢到高電勢C電勢能與機(jī)械能之和先增大，后減小D電勢能先減小，后增大答案D解析這是等量同種電荷形成的電場，根據(jù)這種電場的電場線分布情況，可知在直線bd上正中央一點(diǎn)的電勢最高，所以B錯誤等量同種電荷形成的電場是非勻強(qiáng)的，所以A錯誤負(fù)電荷由b到d運(yùn)動的過程中先加速后減速，動能先增大后減小，則電勢能先減小后增大，而由能量守恒定律可知電勢能與機(jī)械能之和保持不變，所以C錯誤，D正確10有一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷，從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時，克服電場力做功6104 J從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場力做功9104 J，問：(1)若以A為零勢能點(diǎn)，B、C兩點(diǎn)的電勢能各為