物理选修34 电势能和电势达标测试

这是一份物理选修34 电势能和电势达标测试，共12页。试卷主要包含了在静电场中下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。

1．(2011·兴义高二检测)在点电荷Q形成的电场中有一点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．EpA＝－W，φA＝eq \f(W,q) B．EpA＝W，φA＝－eq \f(W,q)
2．在静电场中下列说法正确的是( )
A．电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零
B．电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同
C．电场强度的方向总是跟等势面垂直
D．沿着电场强度的方向，电势总是不断降低的
3．(2011·焦作市高二期末)如图所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点．下列说法正确的是( )
A．M点电势一定高于N点电势
B．M点场强一定大于N点场强
C．正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能
D．将电子从M点移动到N点，电场力做正功
4.(2010·天津红桥区高二检测)如图所示的电场中有A、B两点，下列判断正确的是( )
A．电势φA>φB，场强EA>EB
B．电势φA>φB，场强EAC．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，电荷具有的电势能EpA>EpB
5．如图所示，虚线为某电场的等势面，今有两个带电粒子(重力不计)，以不同的速率，沿不同的方向，从A点飞入电场后，沿不同的轨迹1和2运动，由轨迹可以断定( )
A．两个粒子带电量一定不同
B．两个粒子的电性一定不同
C．粒子1的动能和粒子2的电势能都是先减少后增大
D．经过B、C两点，两粒子的速度可能不等
6.(2010·吉安高二检测)如图所示，在O点的点电荷＋Q形成的电场中，试探电荷＋q由A点移到B点电场力做功为W1，以OA为半径画弧交OB于C，再把试探电荷由A点移到C点电场力做功为W2，由C点移到B点电场力做功为W3，则三者关系为( )
A．W1＝W2＝W3<0 B．W1>W2＝W3>0
C．W1＝W3>W2＝0 D．W3>W1＝W2＝0
7．(2010·河北夷陵高二联考)图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线．两粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等．现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示．点a、b、c为实线与虚线的交点，已知O点电势高于c点．若不计重力，则( )
A．M带负电荷，N带正电荷
B．N在a点的速度与M在c点的速度大小相同
C．N在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功
D．M在从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零
8．(2010·台州高二检测)如果把q＝1.0×10－8C的电荷从无穷远处移至电场中的A点，需要克服电场力做功W＝1.2×10－4J，选取无穷远处为零势能点，那么：
(1)A点的电势及q在A点的电势能各是多少？
(2)q未移入电场前A点的电势是多少？
能力提升
1.(2011·桂林模拟)如图所示的直线是真空中某电场的一条电场线，A、B是这条直线上的两点，一带正电的粒子以速度vA向右经过A点向B点运动，经过一段时间后，粒子以速度vB经过B点，且vB与vA方向相反，不计粒子重力，下面说法正确的是( )
A．此电场一定是负电荷形成的电场
B．A点的电势一定低于B点的电势
C．粒子在A点的速度一定小于在B点的速度
D．粒子在A点的电势能一定小于在B点的电势能
2.如图所示，甲是某电场中的一条电场线，A、B是这条电场线上的两点，若将一负电荷从A点自由释放，负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度图线如图乙所示，比较A、B两点电势φ的高低和场强E的大小，可得( )
A．φA>φB B．φA<φB
C．EA>EB D．EA＝EB
3．如图所示某区域电场线关于O1、O2对称，正方形ABCD也关于O1O2对称．关于A、B、C、D四点场强的大小和电势的高低关系中，正确的是( )
A．EA＝EB＝EC＝ED
B．EA＝EB>EC＝ED
C．φA＝φD>φB＝φC
D．φA>φD>φC>φB
4．如图所示，实线是一个电场中的电场线，虚线是一个负试探电荷在这个电场中的轨迹，若电荷是从a处运动到b处，以下判断正确的是( )
A．电荷从a到b加速度减小
B．b处电势能大
C．b处电势高
D．电荷在b处速度小
5.(2011·潍坊模拟)如图所示，实线是两个等量点电荷P、Q形成电场的等势面，虚线是一带电粒子仅在电场力作用下运动的轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，b位于P、Q连线的中点．则( )
A．两点电荷P、Q电性相反
B．a点的电场强度大于b点的电场强度
C．带电粒子在a点的电势能大于在c点的电势能
D．带电粒子在a点的动能小于在b点的动能
6．如图所示，一质量为m的塑料球形容器放在桌面上，它的内部有一劲度系数为k的轻弹簧，弹簧直立地固定于容器内壁的底部，弹簧上端经绝缘体系住一只带正电q、质量也为m的小球．从加一个竖直向上的场强为E的匀强电场起，到容器对桌面压力减为零时为止，求：
(1)小球的电势能改变量；
(2)容器对桌面压力减为零时小球的速度大小．
7．如图所示，BC是半径为R的1/4圆弧形的光滑且绝缘的轨道，位于竖直平面内，其下端与水平绝缘轨道平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中，电场强度为E.今有一质量为m、带正电q的小滑块(体积很小可视为质点)，从C点由静止释放，滑到水平轨道上的A点时速度减为零．若已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为μ，求：
(1)滑块通过B点时的速度大小．
(2)水平轨道上A、B两点之间的距离．
C．EpA＝W，φA＝eq \f(W,q) D．EpA＝－W，φA＝－eq \f(W,q)
详解答案
1答案：A
解析：由W＝－EpA，可得：EpA＝－W，由φ＝eq \f(Ep,q)得：φA＝eq \f(EpA,qA)＝eq \f(－W,－q)＝eq \f(W,q).故只有A正确．
2答案：CD
解析：针对A：当静电场中的导体处于静电平衡时，其内部电场强度处处为零，但该导体为等势体，其电势不为零，故A错．
针对B：在匀强电场中，电场强度处处相等，但电势沿电场线方向降低，故B错．
针对C：电场线方向处处与等势面垂直，即电场线上各点的切线方向与等势面垂直，各点电场强度方向就是电场线各点切线方向，故C正确．
针对D：电场强度方向是电势降落最快的方向，故D正确．
3答案：AC
解析：从图示电场线的分布示意图可知，MN所在直线的电场线方向由M指向N，则M点电势一定高于N点电势；由于N点所在处电场线分布密，所以N点场强大于M点场强；正电荷在电势高处电势能大，故在M点电势能大于在N点电势能；电子从M点移动到N点，要克服电场力做功．综上所述，A、C选项正确．
4答案：BC
解析：顺着电场线电势逐渐降低，即φA>φB，由电场线疏密可知，EA5答案：BCD
解析：由等势线的形状知，这是一个位于圆心的点电荷产生的电场，两个粒子与点电荷的作用情况是相反的，所以两个粒子电性一定不同．粒子1的动能先减小后增大，粒子2的电势能先减小后增大．到B、C两点时两个粒子的速度可能相同也可能不同，无法确定．
6答案：C
解析：因A、C两点处于同一等势面上，所以W1＝W3>W2＝0，所以C正确．
7答案：BD
解析：由O点电势高于c点电势知，场强方向垂直虚线向下，由两粒子运动轨迹的弯曲方向知N粒子所受电场力方向向上，M粒子所受电场力方向向下，故M粒子带正电、N粒子带负电，A错误．N粒子从O点运动到a点，电场力做正功．M粒子从O点运动到c点电场力也做正功．因为UaO＝UOc，且M、N粒子质量相等，电荷的
绝对值相等，由动能定理易知B正确．因O点电势低于a点电势，且N粒子带负电，故N粒子运动中电势能减少，电场力做正功，C错误．O、b两点位于同一等势线上，D正确．
8答案：(1)1.2×104V 1.2×10－4J (2)1.2×104V
解析：(1)根据电势能的改变量等于电场力做的功可知q在A点的电势能EpA＝W＝1.2×10－4J
正电荷在A点的电势φA>0
φA＝eq \f(EpA,q)＝eq \f(1.2×10－4J,1.0×10－8C)＝1.2×104V
(2)A点的电势由电场本身决定，跟A点是否有电荷无关，所以q未移入电场前，A点的电势为1.2×104V.
能力提升
1答案：BD
解析：由于只有一条电场线，故无法确定电场是由何种电荷形成的，A错误．由速度反向可知，粒子受到的电场力方向向左，所以A到B，电场力做负功，电势能增加，D正确．由运动的对称性，可知C是错误的．由于粒子带正电，说明电场强度方向向左，所以B点的电势高，B正确．
2答案：BC
解析：由乙图可看出，电荷运动过程中，加速度越来越小，所以电荷所受的静电力越来越小，所以可判定EA>EB，故C对D错．因为负电荷自由释放后，沿AB运动所以电场方向从B指向A，由此可判定B对A错．
3答案：BD
解析：根据电场线的分布情况可知，该区域的电场是等量异种点电荷形成的电场，由对称性可知：EA＝EB，EC＝ED，由电场线的疏密程度可知：EA>ED，EB>EC，故A错B对，根据沿电场线电势降低得φA>φB，φD>φC，又由等势面与电场线垂直得：φA>φD，φC>φB.所以C错D对．
4答案：BD
解析：由题图可知b处的电场线比a处的电场线密，说明b处的场强大于a处的场强．根据牛顿第二定律，试探电荷在b处的加速度大于在a处的加速度，A选项错．由题图可知，电荷做曲线运动，必受到不等于零的合外力，即F≠0，且F的方向应指向运动轨迹的凹向．因为试探电荷带负电，所以电场线指向是从疏到密．再利用“电场线方向为电势降低最快的方向”判断a、b处电势高低关系是φa>φb，C选项不正确．根据试探电荷的位移与所受电场力的夹角大于90°，可知电场力对试探电荷做负功．功是能量变化的量度，可判
断由a→b电势能增加，B选项正确．又因电场力做功与路径无关，系统的能量守恒，电势能增加则动能减小，即速度减小，D选项正确．
5答案：BD
解析：题图为等量同种电荷的等势面，故A选项错，由图中等势面的疏密知B选项正确；由运动轨迹的弯曲情况、电场力的做功情况和动能的变化情况知C错，D正确．
6答案：(1)eq \f(2Eqmg,k) (2)2eq \r(\f(gEq－mg,k))
解析：(1)初状态，对小球进行受力分析，得弹簧压缩量：mg＝kx1，x1＝eq \f(mg,k)；当容器对桌面压力为零时，对容器受力分析，说明弹簧伸长且拉力为mg，弹簧伸长量x2＝x1＝eq \f(mg,k)；
该过程电场力做功：W＝Eq(x1＋x2)＝eq \f(2Eqmg,k)，所以小球电势能减少eq \f(2Eqmg,k)；
(2)对小球用动能定理，该过程弹簧做功是零：
(Eq－mg)(x1＋x2)＝eq \f(1,2)mv2，v＝2eq \r(\f(gEq－mg,k)).
7答案：(1)vB＝eq \r(\f(2mg－qER,m))
(2)L＝eq \f(mg－qE,μmg＋qE)R
解析：(1)小滑块从C到B的过程中，只有重力和电场力对它做功，mgR－qER＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,B)，解得：vB＝eq \r(\f(2mg－qER,m)).
(2)小滑块在AB轨道上运动时，所受摩擦力为Ff＝μmg小滑块从C经B到A的过程中，重力做正功，电场力和摩擦力做负功．设小滑块在水平轨道上运动的距离(即A、B两点间的距离)为L，则根据动能定理有：mgR－qE(R＋L)－μmgL＝0
解得：L＝eq \f(mg－qE,μmg＋qE)R