高二物理电势与电势能练习题(全面)

高二物理电势与电势能练习题一、电场力的功1、特点:电场力做功与路径无关，只与初末位置有关。2、计算方法（1）由公式W=qEd（d为电荷初末位置在电场方向上的位移）（2）由公式ABABWqU（ABU为电荷初末位置A→B间电势差,注意下标的使用）（3）由电场力做功和电势能的变化的关系：(.ABPAPBPAPBWEEEE分别是电荷电场中A、B两点的电势能）（4）由动能定理：KEWW其他力电场力二、电势能1.电势能：电荷在电场中由其相对位置决定的能（类似重力势能）2.电荷在电场中某点的电势能等于电荷从这点移到零电势能点(通常选大地或无限远处)过程中电场力做的功。EPA=WA→∞电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加；电场力不做功，电势能不变。三、电势１.定义：qEPAAＥPA为试探电荷在该点Ａ的电势能，q为电荷量，可以带符号运算。2.单位：伏特V，1V=1J/Ｃ3.电势是标量，有正负，但没有方向。规定大地或无限远电势为零。4.物理意义：描述电场能的特性，由场源电荷量和相对位置来决定，与是否放试探电荷无关。5.电势高低判断的三种方法(1)根据公式计算：qEPAA，带符号代入运算。(2)沿着电场线的方向电势是降低的，逆着电场线方向电势是升高的。四、电势差1.定义：ABABU，与零电势点的选取无关。BAABUU2.与电场力做功的关系：ABABWqU（任何电场成立，可带符号运算）3.在匀强电场中电势差与电场强度的关系：(1)电场强度等于沿电场线单位距离上的电势差(2)公式Ｅ＝U/d，U是指两点间的电势差，d是指这两点间沿电场线方向的距离，或者相邻等势面间的距离，因此电场强度是电势降落最快的方向。(3)U=Ed只适用匀强电场的计算，对非匀强场可以用来定性分析，如非匀强电场中各相邻的等势面的电势差一定时，E越大处，d越小，即等势面而越密集。(4)匀强电场中相互平行的方向上相等的距离上电势降落相等。五、等势面1、定义：电场中电势相等的点构成的面叫等势面。2、等势面与电场线的关系（1）电场线总是与等势面垂直，且从高等势面指向低等势面。（2）电场线越密的地方，等势面也越密集，场强也越大（3）沿等势面移动电荷，电场力不做功，沿电场线移动电荷，正电荷电场力做正功，负电荷电场力做负功。（4）电场线和等势面都是人们虚拟出来形象描述电场的工具（5）实际中测量等电势点较容易，所以往往通过描绘等势线来确定电场线。课后练习：1．静电力做功的特点：不论q在电场中由什么路径从A点移动到B点，静电力做的功都是的．静电力做的功与电荷的位置和位置有关，与电荷经过的路径．2．电势能：电荷在中具有的势能叫做电势能，用字母表示，单位.电势能是相对的与重力势能相似，与参考位置的选取有关．3．静电力做功与电势能的关系(1)静电力做的功电势能改变量的多少，公式WAB＝．(2)电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到位置时所做的功．4．电势：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的，叫做这一点的电势，用φ表示，定义式：φ＝，在国际单位制中，电势的单位是伏特(V)，1V＝1J／C；电势是标量，只有大小，没有方向．5．电场线与电势：电场线指向电势的方向．6．等势面：电场中电势的各点构成的面叫做等势面．电场线跟等势面．7、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的D．沿着电场强度的方向，电势总是不断降低的8．关于电场线和等势面，正确的说法是（）A．电场中电势越高的地方，等势面越密B．电场中场强越大的地方，电场线越密C．没有电场线的地方，场强为零D．电场线和等势面一定垂直9．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点的初速度及运动轨迹如图所示，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．A点的电势高于B点的电势10．如图所示，Q是带正电的点电荷，P1和P2为其电场中的两点，若E1、E2为P1、P2两点的电场强度的大小，φ1、φ2为P1、P2两点的电势，则（）A．E1E2，φ1φ2B．E1E2，φ1φ2C．E1E2，φ1φ2D．E1E2，φ1φ211．如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且相邻两等势线的电势差相等，一个正电荷在等势线φ3上时具有动能20J，它运动到等势线φ1上时，速度恰好为零，令φ2=0，那么该电荷的电势能为4J时，其动能为（）A．16JB．10JC．6JD．4J12．在图中，A、B两个等量正电荷位置固定，一个电子（重力忽略）沿A、B中垂线自无穷远处向A、B连线的中点O飞来，则电子在此过程中（）A．加速度不断增大，电势能减小B．加速度先增加后减小，电势能减小C．加速度不断减小，速度不断增大D．加速度先减小后增大，速度不断增大13．图中实线表示电场中的三个等势面，各等势面的电势值如图中所示。把一个负电荷沿A→B→C移动，电荷在这三点所受的电场力为FA、FB、FC，电场力在AB段和BC段做的功为WAB和WBC，那么（）A．FA=FB=FC，WAB＝ＷBCB．FAFBFC，WABＷBCC．FAFBFC，WABＷBCD．FAFBFC，WAB＝ＷBC14.如图所示，实线表示匀强电场的电场线，虚线表示一个带电粒子射入该电场后的运动轨迹，a、b是轨迹上的两个点。不计重力．下列说法中正确的是A.该带电粒子一定是从下向上通过该匀强电场的B.该匀强电场的场强方向一定是从左向右C.该带电粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能D.该带电粒子在a点的动能一定大于在b点的动能15.图中a、b是两个点电荷，它们的电量分别为Q1、Q2，MN是ab连线的中垂线，P是中垂线上的一点。下列哪种情况能使P点场强方向指向MN的右侧？A.Q1、Q2都是正电荷，且Q1Q2B.Q1是正电荷，Q2是负电荷，且Q1|Q2|C.Q1是负电荷，Q2是正电荷，且|Q1|Q2D.Q1、Q2都是负电荷，且|Q1||Q2|16.一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图中虚线所示，电场方向竖直向下。若不计空气阻力，则此带电油滴从a运动到b的过程中，能量变化情况为A.动能减小B.电势能增加C.动能和电势能之和减小D.重力势能和电势能之和增加17、如右图在点电荷Q产生的电场中，虚线表示等势面，实线表示α粒子（带正电）穿过电场时的轨迹，A、B为轨迹与两等势面的交点，则下列说法正确的是A．Q可能是正电荷，也可能是负电荷B．电势φAφB，粒子动能EkAEkBC．电势φAφB，粒子电势能EPAEPBD．场强EAEB，粒子动能EkAEkB18、在点电荷Q的电场中，一个电子通过时的轨迹如图实线所示，a、b为两个等势面，则下列判断中正确的是A．Q为负电荷B．运动中，电子总是克服电场力做功C．电子经过两等势面的动能Eka＞EkbD．电子在两等势面上的电势能Epa＞Epb19．一个带正电的质点，电量q=2.0×10－9C，在静电场中，由a点移到b点，在这过程中，除电场力外，其他力做的功为6.0×10－5J，质点的动能增加了8.0×10－5J，求a、b两点间的电势差Uab为多少？20．如图所示，竖直实线为电场线，质量为m，电量为－q的质点P从电场边缘A射入电场，并沿直线AB从B飞出，AB直线与电场线夹角为θ，A、B两点相距为d，则A、B两点的电势差为多少？21.一长为L的细线，上端固定，下端拴一质量为m、带电荷量为q的小球，处于如图所示的水平向右的匀强电场中.开始时，将线与小球拉成水平，小球静止在A点，释放后小球由静止开始向下摆动，当细线转过60°角时，小球到达B点且速度恰好为零.试求：(1)AB两点的电势差UAB；(2)匀强电场的场强大小；(3)在A、B两处绳子拉力的大小。22.如图所示，一根长L=1.5m的光滑绝缘细直杆MN，竖直固定在场强为E=1.0×105N/C、与水平方向成θ=30°角的倾斜向上的匀强电场中。杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量Q=+4.5×10－6C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q=+1.0×10－6C，质量m=1.0×10－2kg。现将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开始运动。(静电力常量k=9.0×109N·m2/C2．取g=10m/s2)(1)小球B开始运动时的加速度为多大?(2)小球B的速度最大时，距M端的高度h1为多大?(3)小球B从N端运动到距M端的高度h2=0.61m时，速度为v=1.0m/s，求此过程中小球B的电势能改变了多少?答案1．C2．BC3．BD4．BD5．A6．C7．B薄8．D9．1×104V10.粒子运动方向与mg、Eq方向有夹角，仍做直线运动，所以Eq=mgUAB=cosdqmg11.（1）设电子进入平行金属板时的速度0v，则有20021mveU由做类平抛运动tvl02212atd运动加速度dmUea解得运动时间Uemdadt金属板长l为UUdl02（2）由动能定理可得)2(200UUeeUeUEk12.2022222/vmdLUq13.（1）电场力与重力平衡时做匀速运动2qcdnqdUmg第n+1滴做匀速直线运动112qmgdcn（2）液滴到达b板时速度为零就不能到达cNqqUdhmg2)(第N+1滴不能到达1)(12qcdhmgN14.2×103N/C；0.3m。15.qmgLUAB2/3(2)qmgE/3(3)mg16.解：（1）163142.0101.0100.40J8.010WqEdJ（3分）（2）0ktkWEE（1分）20014152141218.0105.0102.0J29.010JktkEWEWmv（2分）（3）212kttEmvsmsmmEvktt/0.6/100.5100.9221514（2分）thvvto2（1分）所以ssvvhtto1.00.60.240.022（1分）（4）圆形，2215316/40/100.5100.1100.2smsmmqEa（1分）1tvRo（1分）2121ath（1分）222221225.0)4040.02(0.214.3)2()(mmahvtvRSoo17.解：（1）开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力和电场力，沿杆方向运动，由牛顿第二定律得masinqELQqkmg2①解得msinqEmLkQqga2②代入数据解得：a=3.2m/s2③(2)小球B速度最大时合力为零，即mgsinqEhkQq21④解得sinqEmgkQqh1⑤代入数据解得h1=0.9m⑥(3)小球B从开始运动到速度为v的过程中，设重力做功为W1，电场力做功为W2，库仑力做功为W3，根据动能定理有2321mv21⑦W1＝mg（L-h2）⑧W2=-qE(L-h2)sinθ⑨解得sin)hL(qE)hL(mgmv21W2223⑩设小球的电势能改变了ΔEP，则ΔEP＝－（W2＋W3）22Pmv21)hL(mgEΔEP＝8.2×10－2J