物理4 电势能和电势一课一练

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1．在静电场中，关于场强和电势的说法正确的是( )
A．电场强度大的地方电势一定高
B．电势为零的地方场强也一定为零
C．场强为零的地方电势也一定为零
D．场强大小相同的点电势不一定相同
答案 D
解析 电场中电势与场强无关．
2. 由如图9所示的电场线可判定( )
图9
A．该电场一定是匀强电场
B．A点的电势一定低于B点的电势
C．负电荷放在B点的电势能比放在A点的电势能大
D．负电荷放在B点所受电场力方向向右
答案 C
解析 由图可知，该电场线为直线，在我们常接触的电场中，匀强电场的电场线为直线，但点电荷的电场线也是直线，故选项A错误；电势的高低可根据电场线的方向由高电势指向低电势判断，则φA＞φB，故选项B错误；由于φA＞φB，故正电荷在A点的电势能大，而负电荷在B点的电势能大，因此选项C正确；负电荷在电场中所受电场力的方向与该点场强的方向相反，故选项D错误．
图10
3．如图10所示，两个等量异种电荷在真空中相隔一定距离，OO′代表两点电荷连线的中垂面，在两点电荷所在的某一平面上取图示1、2、3三点，则这三点的电势大小关系是( )
A．φ1＞φ2＞φ3 B．φ2＞φ1＞φ3
C．φ2＞φ3＞φ1 D．φ3＞φ2＞φ1
答案 A
解析 本题所涉及的是带等量异种电荷周围的电场线和等势面，先画出带等量异种电荷周围的电场线和等势面如下图所示，根据沿着电场线方向电势越来越低，知φ1＞φ2＞φ3.
4.
图11
某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点，电场线、粒子在A点的初速度方向及运动轨迹如图11所示，可以判定( )
A．粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度
B．粒子在A点的动能小于它在B点的动能
C．粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能
D．电场中A点的电势低于B点的电势
答案 B
解析
由电场线的疏密可知电场强度EB＞EA，所以粒子的加速度aB＞aA；由定性画出的等势面(如图中虚线所示)，并根据沿电场线方向电势降低，可知电势φA＞φB；由粒子运动轨迹的弯曲趋向可知电场力做正功，所以动能、电势能的变化情况为EkB＞EkA，EpB＜EpA，选项B正确．
5．如图12所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa、φb和φc，且φa＞φb＞φc.一带正电的粒子射入该电
图12
场中，其运动轨迹如图中KLMN所示，可知( )
A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功
B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功
C．粒子从K到L的过程中，电势能增加
D．粒子从L到M的过程中，动能减少
答案 AC
解析 根据a、b、c三个等势面的电势关系及带电粒子的运动轨迹可以判断，该电场是正电荷周围的电场，所以粒子从K到L电场力做负功，电势能增加，A、C正确．粒子从L到M的过程中，电场力做正功，电势能减少，动能增加，B、D错误．
6. 如图13所示，a、b、c为电场中同一条电场线上的三点，其中c为ab的中点．已知a、b两点的电势分别为φa＝－2 V，φb＝8 V，则下列叙述正确的是( )
图13
A．该电场在c点处的电势一定为5 V
B．a点处的场强Ea一定小于b点处的场强Eb
C．正电荷从a点运动到b点的过程中电势能一定增大
D．正电荷只受电场力作用从a点运动到b点的过程中动能一定增大
答案 C
解析 由于只有一条电场线，故不一定是匀强电场，A、B错；正电荷从低电势向高电势运动，电场力做负功，电势能增加，动能减少，选项C正确．
7. 如图14所示，虚线为电场中的一簇等势面，A、B两等势面间的电势差为10 V，且A的电势高于B的电势，相邻两等势面间电势差相等，一个电子在仅受电场力作用下从电场中M点运动到N点的轨迹如图中实线所示，电子经过M点的动能为8 eV，则电子经过N点时的动能为________，电子从M点运动到N点，电势能变化了________．
图14
答案 0.5 eV 7.5 eV
8．如图15所示，在场强E＝104 N/C的水平匀强电场中，有一根长l＝15 cm的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m＝3 g、电荷量q＝2×10－6 C的小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，则小球到达最低点B时的速度是多大？
图15
答案 1 m/s
解析 根据动能定理得mgl－qEl＝eq \f(1,2)mv2，v＝ eq \r(\f(2l,m)mg－qE)＝1 m/s.