2、电势差、电势能和等势面答案

1、1高二上必修 3-1(2) 电势差、电势能和等势面答案 例 题例 1、解析：(1)由图可知，负电荷在该电场中所受电场力 F 方向向左因此从 M 点移到 N 点，电荷克服电场力做功，电势能增加，增加的电势能E 等于电荷克服电场力做的功 W电荷克服电场力做功为 W=qEs=4108 21020.3J=2.4106 J即电荷从 M 点移到 N 点电势能增加了 2.4106 J(2)从 M 点到 N 点电场力对电荷做负功为 WMN=2.410 6 J则 M，N 两点间的电势差为 即 M，N 两点间的电势差为 60V例 2、解析：解本题的关键是区分场强、电势、电势能概念以及与电场线的关系最易错的是，总是用正电荷去考虑问题而忽略有两种电荷的存在由于存在两种电荷，故 A 项错误电场线的疏密表示场强大小，而电场线的方向才能反映电势的高低，故 B 项错电场线越密，电场力越大，同一距离上电场力做的功越多，电荷电势能的改变越犬D 项正确电势是相对量，其零电势位置可随研究问题的需要而任意确定故“一定为零”是错误的 答案：D例 3、解析：本题可以根据电势差和电势的定义式解决，一般有下列三种解法：解法一：严格按各

2、量的数值正负代入公式求解由 WSM=qUSM得： 而 USM= S M， M= SU SM=(02)V=2V由 WMN=qUMN得： 而 UMN= M N， N= MU MN=2(7)V=5V解法二：不考虑各量的正负，只是把各量数值代入公式求解，然后再用其他方法判断出要求量的正负由 WSM=qUSM得 电场力做负功，负电荷 q 受的电场力方向与移动方向大致相反，则场强方向与移动方向大致相同，故 S M，而 S=0，故 M=2V 同理可知：U MN=7V， N=5V解法三：整体法：求 N 点电势时把电荷从 S 点移到 M 点再移动 N 点，看成一个全过程，在这个过程中，由 S 到 N 电场力做的总功等于各段分过程中电场力做功的代数和即 WSN=WSMW MN=(410 8 1410 8 )J=10108 J由 WSN=qUSN得： 而 S=0， N=5V例 4、解析：由于带电粒子做曲线运动，所受电场力的方向必定指向轨道的凹侧，且和等势面垂直，所以电场线方向是由 c 指向 b 再指向 a根据电场线的方向是指电势降低的方向，故 UcU bU a，A 错带正电粒子若从 N 点运动到 M 点，场

3、强方向与运动方向成锐角，电场力做正功，即电势能减少；若从 M 点运动到 N 点，场强方向与运动方向成钝角，电场力做负功，电势能增加故选项 B 错根据能量守恒定律，电荷的动能和电势能之和不变，故粒子在 M 点的动能较大，选项 C 正确由于相邻等势面之间电势差相等，因 N 点等势面较密，则 ENE M，即 qENqE M由牛顿第二定律知，带电粒子从 M 点运动到 N 点时，加速度增大，选项 D 正确所以正确答案为 C、D 项 答案：C、D例 5、解析：板间场强方向水平向左，可见 Q 板是电势最高处Q 板接地，则电势 Q=0，板间各点电势均为负值利用公式 可求出板间匀强电场的场强，再由 U=Ed 可求出各点与 Q 板间的电势差，即各点的电势值(1)场强 QA 间电势差 UQA=Ed=510 2(104 )102 V=30V2A 点电势 A=30V，P 点电势 P=UPQ=50V(2)当 Q 板向左平移 5cm 时，两板间距离 d1=10cm5cm=5cmQ 板与 A 点间距离变为 d=(104)cm5cm=lcm电场强度 Q、A 间电势差 UQA=Ed=1.010 3 1.0102 V=10

4、V 所以 A 点电势 A=10V高考展望例 1、解析：设重新平衡时细线 OA、AB 与竖直方向间的夹角为 、，在下图甲中，虚线表示 A、B 球原来的平衡位置，实线表示烧断 O、B 线后 A、B 球的平衡位置.线烧断后 A 球的受力如图乙所示.由平衡条件，得T1sinT 2sin=Eq T1cos=mgT 2cos B 球受力如下图甲所示.由平衡条件有T2sin=qE T 2cos=mg上述四式联立并代入题中数据，可解出 =0，=45.所以新的平衡位置如下图乙所示.由 A、B 球的新的平衡位置可知，和原来的平衡位置相比，有A 球的重力势能减小了，减小量为 EA=mgl(1sin60).B 球的重力势能减小了，减小量为 EB=mgl(1sin60cos45).A 球的电势能增加了，增加量为 WA=qElcos60. B 球的电势能减少了，减小量为 WB=qEl(sin45sin30).两种势能总和减少了，减少量为 W= WBW A+EAE B=6.8102 J. 同步测试16 ACD C AC ABC C C 712 AD ABD D D B AC提示：1、本题考查了电势能的知识和动能定理

5、，带电量为+q 的物体在场强大小为 E 的匀强电场中所受的电场力为 qE, 方向沿电场线方向，当物体逆电场方向的位移为 S 时电场力做负功 qES，电势能增加 qES.对于物体的动能的变化可以根据动能定理来判断，由物体的加速度可得物体所受的合外力为 0.8qE，故发生位移 S时其动能减小 0.8qES.2、由图分析知，带电油滴受重力和电场力，电场力大于重力，电场力的正功大于重力的负功，所以动能增加，电势能减少，重力势能增加，又由能量守恒，可得出正确答案为 C。3、由电场的基本性质可知，0x 1间为等势面，故 A 项正确 B 项错由电势的线性减少可知 x1x 2间存在沿 x方向的匀强电场，故 C 项正确，D 项错4、考虑多种情况，其一：若 v0与 E 方向在一条直线上，且电场力做负功，并有 ，则小球到达另一边缘时动能恰好为零，故 A 项对其二，若 v0与 E 方向垂直，则小球进入电场的同时发生偏转，则到达另一边缘时小球的动能为 ，故 B 项可能其三，若 v0与 E 方向同在一条直线，电场力做负功，并使小球沿原路返回到达边缘，则小球受电场力做功为零，动能为 ，故 C 项亦可能5、电场力做功

6、只与带电小球的始末位置有关，设杆长为 L，杆由 I 位置转到位置，电场力对正、负带电小球都做正功，大小都为 ，所以 ，杆由位置转到位置，电场力对正电小球做正功，对负电小球做负功，大小都为 ， ，所以 C 选项正确6、在静电场中，将电子从 A 点移到 B 点，电场力做正功，则电子从低等势面向高等势面运动，场强方向无法确定，但电势能减小，所以选项 C 正确7、负电荷在电场中，因只受电场力作用而做匀加速直线运动，可知电场为匀强电场，则 A 项正确负电荷逐渐加速，电场力做正功，动能增大，电势能减小，故 D 项正确38、本题的四个选项相对独立，分项进行讨论，从题干提供的信息可知，小物块与电荷 Q 带同种电荷(均为正电或均为负电)小球远离电荷 Q，据库仑定律判断，A 项正确；小物块从 MN，电场力做正功，电势能减小，B 项正确；若电荷 Q 为正电，则电势 UMUN，若电荷 Q 为负电，则 UMUN，故 C 项错误；据动能定理或功能关系，D 项正确9、该电场为点电荷产生的电场，从 ae 电势变化量不均匀，且 UbcU de，故点电荷q 从 d 点移到 e 点电场力做功且小于 qU故 D 项正确10.

7、在 x 轴负方向，电子所受电场力右偏下，则电子竖直速度沿 y 轴负方向不断增加，到达 O 点时竖直速度最大，到达 x 轴正方向，电子所受电场力左偏上，则竖直速度沿 y 轴负方向不断减小又由于在 x 轴负方向的电子运动处电场线比 x 轴正方向的电子运动处电场线密，则加速度相应较大，则在 x 轴负方向的速度经过相同的水平距离，不能减小到零，所以 D 选项正确11、因为 RbR a=RcR b，且 EcE bE a，据 qU=Fs，可知|U 12|2|U 34|，则|W 12|2|W 34|，故 B 项正确从点电荷 P 的弯曲运动轨道可知，P、Q 两电荷一定异号，故 C 项错如果 P 的初速度方向线与 O 点之间的距离为零，则 P 点电荷的轨迹为一直线，故 D 错12、由题图和 Ua、U b、U c关系可知，静电场是正的点电荷产生的电场当带正电粒子从 K 到 L 的过程中，粒子受到库仑斥力的作用，它克服电场力做功，其动能减少，电势能增加，故 A、C 项正确当带正电粒子从 L到 M 的过程中，电场力做正功，粒子的动能增加，电势能减少，B、D 项错误13、解析：由位移与时间的关系式可知：v 0=0.16m/s， ，a=0.04m/s 2物体沿 x 轴方向做匀减速运动从开始运动到速度为零的时间 ，第 5s 内反方向做 a2=0.04m/s2的匀加速运动， 因此开始 5s 内的路程为s1s 2=0.34m5s 末的速度 v2=a2t2=0.04m/s克服电场力做功 14、解析：设电场强度为 E，小球带电荷量为 q，因为小球做直线运动，它受的电场力 qE 和重力 mg 的合力必沿此直线，如图所示mg=qEtan由此可知，小球做直线运动的加速度大小为 设从 O 到最高点的路程为 s， 运动的水平距离为 l=scos 两点的电势能之差W=qEl由以上各式得：

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