高中物理考题精选电势差 电势.docx
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高中物理考题精选电势差电势
高中物理考题精选(36)——电势差 电势
1、一带电粒子在电场中仅受静电力作用,做初速度为零的直线运动,取该直线为x轴,起始点O为坐标原点,其电势能Ep与位移x的关系如右图所示,下列图象中合理的是( )
答案D分析:
粒子的电势能随位移变化的图象斜率对应粒子所受的静电力大小,故可知电场力、电场强度及粒子加速度随位移变化应该是越来越小,故A错,D对;粒子动能随位移变化的图象斜率对应粒子所受合外力的大小,而此时的合外力即为粒子所受静电力,故B错;粒子沿x轴的运动是一个加速度减小的加速运动,故速度与位移不一定是线性关系,C错。
2、如图所示,a、b为竖直方向上的电场线上的两点,一带电质点在a由静止释放,沿电场线方向向上运动,到b点速度恰好为零,下列说法中正确的是()
A、带电质点在a、b两点所受的电场力都是竖直向上的
B、a点电势比b点的电势高
C、带电质点在a点的电势能比在b点的电势能小
D、a点的电场强度比b点的电场强度小
答案A 解析:
A、由题意可知,带点质点受两个力,重力和电场力.,开始由静止向上运动,电场力大于重力,且方向向上.因为在一根电场线上,所以在两点的电场力方向都向上.故A正确;B、小球开始由静止向上运动,电场力大于重力,且方向向上.但由于小球的电性未知,不能判断电场线的方向,所以不能判断a、b两点电势的高低.故B错误.C、电场力做正功,电势能降低,所以带电质点在a点的电势能比在b点的电势能大.故C错误; D、在a点,电场力大于重力,到b点恰好速度为零,可知先加速后减速,所以b点所受的电场力小于重力.所以a点的电场强度比b点的电场强度大.故D错误.故选A
3、如图所示,A、B为某电场中一条直线上的两个点,现将正点电荷从A点静止释放,仅在电场力作用下运动一段距离到达B点,其电势能Ep随位移x的变化关系如图所示.从A到B过程中,下列说法正确的是( )
A. 电场力对电荷一直做正功B. 电势一直升高
C. 电荷所受电场力先减小后增大D. 电荷所受电场力先增大后减小
答案C 解析:
A、电势能先减小后增大,则电场力做正功后做负功.故A错误.B、正电荷从A到B电场力先做正功,后做负功,则说明电场力方向变化,即电场线方向先向右,后向左,所以电势先降低后升高.故B错误.C、电势能EP随位移x的变化关系图象的斜率表示电场力的大小,因此电场力先减小后增大.故C正确,D错误.故选C.
4、两个等量异种点电荷位于x轴上,相对原点对称分布,正确描述电势
随位置
变化规律的是图( )
答案A解析:
两个等量异号电荷的电场线如下图,
根据“沿电场线方向电势降低”的原理,从左侧无穷远处向右电势应升高,正电荷所在位置处最高;然后再慢慢减小,O点处电势为零,则O点右侧电势为负,同理到达负电荷时电势最小,经过负电荷后,电势开始升高,直到无穷远处,电势为零;故B、C、D是错误的;A正确.故选A.
5、如图所示,光滑绝缘细管与水平面成30。
角,在管的上方P点固定一个点电荷+Q,P点与细管在同一竖直平面内,管的顶端A与P点连线水平。
带电荷量为-q的小球(小球直径略小于细管内径)从管中A处由静止开始沿管向下运动,在A处时小球的加速度为n,图中PBIAC,B是AC的中点,不考虑小球电荷量对+Q形成的电场的影响。
则在电场中()
A.A点的电势高于B点的电势
B.B点的电场强度大小是A点的4倍
C.小球运动到C处的加速度为
D.小球从A到C的过程中电势能先减小后增大
答案BD 解析:
A、正点电荷的电场线发散型,由于沿着电场线方向,电势降低,因此A点的电势低于B点的电势,故A错误;B、结合几何关系知:
PA=2PB,由点电荷电场强度公式E=
,可知,电场强度的大小与间距的平方成反比,则B点的电场强度大小是A点的4倍,故B正确;C、在A处时小球的加速度为a,对A点受力分析,电场力、重力与支持力,由力的合成法则可知,合外力由重力与电场力沿着细管方向的分力之和提供的;当在C处时,小球仍受到重力、电场力与支持力,合外力是由重力与电场力沿着细管方向的分力之差提供的,即为g-a.故C错误.D、根据电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增加,可知:
小球带负电,从A到C的过程中,电场力先做正功,后做负功,则电势能先减小后增大,故D正确;故选:
BD.
6、如图所示,半径为R的均匀带正电薄球壳,壳内的电场强度处处为零,其球心位于坐标原点0,一带正电的试探电荷靠近球壳表面处由静止释放沿坐标轴向右运动。
下列关于坐标轴上某点电势
.试探电荷在该点的动能Ek与离球心距离z的关系图线,可能正确的是()
答案解析A 解析:
AB、带电金属球是一个等势体,所以0-R的电势不变;顺着电场线电势降低,且E=
,随着x的增大,E减小,则φ-x图象切线的斜率减小,故A正确,B错误.CD、在球壳内,场强处处为零,试探电荷不受电场力,其动能不变;在球壳外,取一段极短距离内,认为库仑力不变,设为F,根据动能定理得:
△Ek=F△r则得:
F=
,根据数学知识得知:
F=
等于Ek-r图象上切线的斜率,由库仑定律知r增大,F减小,图象切线的斜率减小,故C、D错误.故选:
A.
7、如图所示,直线MN是某电场中的一条电场线(方向未画出)。
虚线是一带电的粒子只在电场力的作用下,由a运动到b的运动轨迹,轨迹为一抛物线。
下列判断正确的是 ()
A.电场线MN的方向一定是由N指向M
B.带电粒子由a运动到b的过程中动能不一定增加
C.带电粒子在a点的电势能一定大于在b点的电努能
D.带电粒子在a点的加速度一定大于在b点的加速度
答案C 解析:
A、由于该粒子只受电场力作用且做曲线运动,物体所受外力指向轨迹内侧,所以粒子受力分析一定是由M指向N,但是由于粒子的电荷性质不清楚,所以电场线的方向无法确定.故A错误;B、粒子从a运动到b的过程中,电场力做正功,电势能减小,动能增加,故B错误;C、粒子从a运动到b的过程中,电场力做正功,电势能减小,带电粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能,故C正确.D、由a到b的运动轨迹,轨迹为一抛物线,说明粒子一定受恒力,即带电粒子在a点的加速度等于在b点的加速度,故D错误;故选C.
8、如图所示,带正电的点电荷固定于Q点,电子在库仑力作用下,做以O为焦点的椭圆运动。
M、P、N为椭圆上的三点,P点是轨道上离Q最近的点。
电子在从M点经过P到达N点的过程中()
A.速率先增大后减小
B.速率先减小后增大
C.静电力先减小后增大
D.电势能先增大后减小
答案A
9、虚线a、b和c是某电场中的三个等势面,它们的电势为Ua、Ub、Uc,其中Ua>Ub>Uc.一带正电的粒子射入电场中,其运动轨迹如实线KLMN所示,由图可知()
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,电势能减少
D.粒子从L到M的过程中,动能减少
答案A
10、匀强电场中,有a、b、c三点,ab=5cm,bc=12cm,其中ab沿电场方向,bc和电场方向成60°角,一电子(其电荷量为e=1.6×10-19C)从a移到b电场力做功为Wab=3.2×10-18J求:
(1)匀强电场的场强大小及方向。
(2)电子从b移到c,电场力对它做功。
(3)设φa=0,则电子在c点的电势能为多少?
(4)a、c两点的电势差等于多少?
答案
(1)400V/m,水平向左
(2)
(3)44Ev (4)44
V
11、电场中等势面如图所示,下列关于电场描述正确的是()
A.A点的电场强度比C点小
B.负电荷在A点的电势能比在C点的电势能大
C.电荷沿等势面AB移动的过程中,电场力始终不做功
D.正电荷从A移动到C,电场力做负功
答案C
12、某电场的电场线的分布如右图所示。
一个带电粒子由M点沿图中虚线所示的途径运动通过
N点。
则下列判断正确的是( )
A.粒子带负电 B.粒子在M点的加速度大
C.粒子在N点的速度大 D.电场力对粒子做负功
答案C
13、如图所示真空中等量异种点电荷放置在M、N两点,在MN的连线上有对称点a、c,MN连线的中垂线上有对称点b、d,则下列说法正确的是( )
A.a点场强与c点场强不一定相同
B.a点电势一定小于c点电势
C.负电荷在c点电势能一定大于在a点电势能
D.正电荷从d点移到b点电场力不做功
答案D
14、如图所示,虚线a、b、c代表电场中的三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即Uab=Ubc,实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q是这条轨迹上的两点.据此可知( )
A.三个等势面中,a的电势最高
B.带电质点通过P点时的电势能较Q点大
C.带电质点通过P点时的动能较Q点大
D.带电质点通过P点时的加速度较Q点大
答案BD分析:
由于质点只受电场力作用,根据运动轨迹可知电场力指向运动轨迹的内侧即斜向右下方,由于质点带正电,因此电场线方向也指向右下方;电势能变化可以通过电场力做功情况判断;电场线和等势线垂直,且等势线密的地方电场线密,电场强度大.
解答解:
A、电荷所受电场力指向轨迹内侧,由于电荷带正电,因此电场线指向右下方,沿电场线电势降低,故c等势线的电势最高,a等势线的电势最低,故A错误;
B、根据质点受力情况可知,从P到Q过程中电场力做正功,电势能降低,故P点的电势能大于Q点的电势能,故B正确;
C、从P到Q过程中电场力做正功,电势能降低,动能增大,故P点的动能小于Q点的动能,故C错误;
D、等势线密的地方电场线密场强大,故P点位置电场强,电场力大,根据牛顿第二定律,加速度也大,故D正确.
15、A、B为某电场中一条直线上的两个点,现将正点电荷从A点静止释放,仅在电场力作用下运动一段距离到达B点,其电势能EP随位移x的变化关系如图所示.从A到B过程中,下列说法正确的是( )
A.电场力对电荷一直做正功B.电势一直升高
C.电荷所受电场力先减小后增大D.电荷所受电场力先增大后减小
答案C分析:
根据题意和图象正确判断出电子的运动形式是解题的关键,由图可知,电子通过相同位移时,电势能的减小量越来越小,说明电场力做功越来越小,由W=Fs可知电场力逐渐减小,因此电子做加速度逐渐减小的加速运动,知道了运动形式即可解正确解答本题.
解:
A、电势能先减小后增大,则电场力做正功后做负功.故A错误.
B、正电荷从A到B电场力先做正功,后做负功,则说明电场力方向变化,即电场线方向先向右,后向左,所以电势先降低后升高.故B错误.
C、电势能EP随位移x的变化关系图象的斜率表示电场力的大小,因此电场力先减小后增大.故C正确,D错误.
16、如图所示,在光滑绝缘的水平桌面上方固定着电荷量大小相等的两个点电荷q1、q2,一个带电小球(可视为点电荷)恰好围绕O点在桌面上做匀速圆周运动。
已知O、q1、q2在同一竖直线上,下列判断正确
的
是()
A.圆轨道上的电势处处相等
B.圆轨道上的电场强度处处相等
C.点电荷q1对小球的库仑力是吸引力
D.q1、q2可能为异种电荷
答案ACD
17、真空中有一静电场,其在x轴正半轴的电势
随x变化的关系如图所示,
则根据图象可知
A.R处的电场强度E=0
B.若试探电荷从x1处移到x2处,电场力不一定做正功
C.x1处与x2处的电场强度方向相反
D.该电场有可能是处在O点的正的点电荷激发产生的
答案B
18、在用DIS描绘电场等势线的实验中,实验装置如图甲所示。
(1)(多选)关于实验与操作,下列说法中正确的是()
(A)连接电极a、b的电源电压为交流4~6V
(B)导电纸有导电物质的一面应该向上
(C)连接电源正负极的电极A、B必须与导电物质保持绝缘
(D)距电极越近等势线越密
(2)在该实验中,在两个电极的连线上选取间距相等的a、b、c、d、e五个点作基准点,如图乙所示,实验中测得a、b两点间的电压为U1,b、c两点间的电压为U2,则U1______U2(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
答案
(1)BD
(2)大于
19、对于真空中电荷量为q的静止点电荷而言,当选取离点电荷无穷远处的电势为零时,离点电荷距离为r处的电势为φ=
(k为静电力常量)。
如图所示,两电荷量均为Q的异种点电荷相距为d,现将一质子(电荷量为e)从两电荷连线上的A点沿以负电荷为圆心、半径为R的半圆形轨迹ABC移到C点,在质子从A到C的过程中,系统电势能的变化情况为( )
A.
减少 B.
增加
C.
减少 D.
增加
答案A解析:
A点的电势为φA=-k
;C点的电势为φC=-k
则A、C间的电势差为UAC=φA-φC=-
,质子从A移到C,电场力做功为WAC=eUAC=
,是正功,所以质子的电势能减少
,故A正确.故选:
A.
20、匀强电场中的三点A、B、C是一个三角形的三个顶点,AB的长度为1m,D为AB的中点,如图所示。
已知电场线的方向平行于△ABC所在平面,A、B、C三点的电势分别为14V、6V和2V,设场强大小为E,一电量为1×
C的正电荷从D点移到C点电场力所做的功为W,则( )
A.W=8×10-6J E>8V/m B.W=6×10-6J E>6V/m
C.W=8×10-6J E≤8V/m D.W=6×10-6J E≤6V/m
答案A 解析:
由题匀强电场中,由于D为AB的中点,则D点的电势:
φD=
=10V电荷从D点移到C点电场力所做的功为:
W=qUDC=q(φD-φC)=1×10-6×(10-2)J=8×10-6JAB的长度为1m,由于电场强度的方向并不是沿着AB方向,所以AB两点沿电场方向的距离:
d<1m,匀强电场中两点电势差与两点沿电场方向的距离成正比,即U=Ed
所以E=
>8v/m
21、一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动,其电势能E随位移x变化的关系如图所示,其中0~x2段是对称的曲线,
~
段是直线,则下列说法正确的是()
A.
处电场强度为零
B.
、
、
处电势
、
、
的关系为
>
>
C.粒子在0~
段做匀变速运动,
~
段做匀速直线运动;
D.
~
段是匀强电场。
答案ABD解析:
A、根据电势能与电势的关系:
Ep=qφ,场强与电势的关系:
E=
,得:
E=
由数学知识可知Ep-x图象切线的斜率等于
,x1处切线斜率为零,则x1处电场强度为零,故A正确.B、根据电势能与电势的关系:
Ep=qφ,因粒子带负电,q<0,则知电势能越大,粒子所在处的电势越低,所以有:
φ1>φ2>φ3.故B正确.C、D、由图看出在0~x1段图象切线的斜率不断减小,由上式知场强减小,粒子所受的电场力减小,加速度减小,做非匀变速运动.x1~x2段图象切线的斜率不断增大,场强增大,粒子所受的电场力增大,做非匀变速运动.x2~x3段斜率不变,场强不变,即电场强度大小和方向均不变,是匀强电场,粒子所受的电场力不变,做匀变速直线运动,故C错误,D正确.故选:
ABD
22、如图所示a、b、c、d分别是一个菱形的四个顶点,
。
现将三个等量的正电荷+Q分别固定在a、b、c三个顶点上,将一个电荷量为+q的点电荷依次放在菱形中心O点和另一个顶点d处,下列说法正确的是
A.d点电场强度的方向由O指向d
B.+q在d点所具有的电势能比在O点的大
C.d点的电势低于O点的电势
D.d点的电场强度大于O点的电场强度
答案AC 解析:
A、d点电场是由三个点电荷所产生的电场的叠加,根据对称性和平行四边形定则可知,d点电场强度的方向由o点指向d点,故A正确
B、C,o、d间电场线方向由o点指向d,根据顺着电场线方向电势降低,o点电势高于d点电势,而正电荷在高电势处电势能较大,则+Q在d点所具有的电势能较小.故B错误,C正确.
D、设菱形的边长为r,根据公式
分析可知三个点电荷在d产生的场强大小相等,由电场叠加可知,d点场强大小为
;o点的场强大小为
=
,可见,d点场强小于点场强.故D错误.
23、如图所示,带箭头的实线表示电场中电场线的分布情况,一带电粒子在电场中运动轨迹如图中的虚线所示,粒子只受电场力,则正确的说法是()
A.若粒子是从a点到b点,则带正电
B.粒子肯定带负电
C.若粒子是从b点到a点,则加速度减小
D.若粒子是从b点到a点,则速度减小
答案BC
24、太空深处有一均匀带负电的星球P,有一也带负电的极小星体Q沿如图所示的路径ABC掠过星球,B点是两者的最近点。
忽略其他天体的影响,运动过程中万有引力始终大于静电力。
则()
A.极小星体Q在A点的动能比B点大
B,极小星体Q在A点的电势能比B点大
C.极小星体Q在A点所受的电场力比B点大
D.星球P产生的电场在A点的电势比B点高
答案D
25、如图所示,真空中有一个固定的点电荷,电荷量为+Q.图中的虚线表示该点电荷形成的电场中的四个等势面。
有两个一价离子M、N(不计重力,也不计它们之间的电场力)先后从a点以相同的速率v0射入该电场,运动轨迹分别为曲线apb和aqc,其中p、q分别是它们离固定点电荷最近的位置。
以下说法
中正确的是:
( )
A.M一定是正离子,N一定是负离子.
B.M在p点的速率一定大于N在q点的速率.
C.M在b点的速率一定大于N在c点的速率.
D.M从p→b过程电势能的增量一定小于N从a→q电势能的增量。
答案BD
26、如图1所示,实线表示匀强电场的电场线.一个带负电荷的粒子以某一速度射入匀强电场,只在电场力作用下,运动的轨迹如图中的虚线所示,p、q为轨迹上的两点.若p点电势为φp,q点电势为φq,则( )
A.场强方向一定向上,且电势φp>φq
B.场强方向一定向上,且电势φp<φq
C.场强方向一定向下,且电势φp>φq
D.场强方向一定向下,且电势φp<φq
答案B
27、如图2所示,细线悬挂一个带正电的小球,处在水平向右的匀强电场中,在电场力作用下小球由最低点a开始运动,经b点后还可再向右摆,如用ΔE1表示重力势能的增量,用ΔE2表示电势能的增量,用ΔE表示物体的势能总量的变化,则小球由a摆至b的过程中,下列哪些关系式正确?
( )
A.ΔE1>0,ΔE2<0,ΔE<0
B.ΔE1>0,ΔE2<0,ΔE=0
C.ΔE1<0,ΔE2<0,ΔE<0
D.以上说法均不对
答案A
28、如图8是位于x轴上某点的电荷在直线PQ右侧的电势φ随x变化的图线,a、b是x轴上的两点,过P点垂直于x轴的直线PQ和x轴是该曲线的渐近
线,则以下说法正确的是()
A.可以判断出OP间的各点电势均为零
B.负检验电荷在a点的电势能小于在b点的电势能
C.可以判断出P点左侧与右侧的电场方向均为x轴正方向
D.正检验电荷从a点移到b点,电场力一直做正功
答案BD
29、如右图所示,一簇电场线的分布关于y轴对称,O是坐标原点,M、N、P、Q是以O为圆心的一个圆周上的四个点,其中M、N在y轴上,Q点在x轴上,则()
A.M点的电势比P点的电势低
B.O、M间的电势差大于N、O间的电势差
C.一正电荷在O点时的电势能小于在Q点时的电势能
D.将一负电荷由M点移到P点,电场力做负功
答案A
30、如图所示表示某静电场等势面的分布,电荷量为1.6×10-9C的正电荷从A经B、C到达D点.从A到D,电场力对电荷做的功为
A.4.8×10-8J B.-4.8×10-8J
C.8.0×10-8J D.-8.0×10-8J
答案B
31、两个点电荷Q1、Q2固定于x轴上,将一带负电的试探电荷从足够远处沿x轴负方向移近Q2(位于坐标原点O)过程中,试探电荷的电势能
随位置变化的关系如图所示。
则下列判断正确的是 ( )
A.M点电势为零,N点场强为零
B.M点场强为零,N点电势为零
C.Q1带负电,Q2带正电,且Q2电荷量较小
D.Q1带正电,Q2带负电,且Q2电荷量较小
答案AD[解题思路]:
带负电的试探电荷沿x轴负方向移近Q2(位于坐标原点O)过程中,由电势能选变化可知,N点的场强为零,M点电势能为零,故M点为零势点。
由此可推知,Q1、Q2必带异种电荷,Q2带正电荷,Q1带负电荷,且Q2电荷量较小。
故应选AD。
32、位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示,图中实线
表示等势线,则( )
A.a点和b点的电场强度相同
B.正电荷从c点移到d点,静电力做正功
C.负电荷从a点移到c点,静电力做正功
D.正电荷从e点沿图中虚线移到f点,电势能先减小后增大
答案CD
33、如图所示,在匀强电场中有A、B两点,将一电量为q的正电荷从A点移到B点,第一次沿直线AB移动该电荷,电场力做功为W1;第二次沿路径ACB移动该电荷,电场力做功W2;第三次沿曲线AB移动该电荷,电场力做功为W3,则
( )
A.
B.
C.
D.
答案C
34、在如图3所示的四个电场中,均有相互对称分布的a、b两点,其中a、b两点电势和场强都相同的是
( )
答案C
35、如图1所示为某示波管内的聚焦电场,实线和虚线分别表示电场线和等
势线则( )
A.场强Ea>Eb,Eb>Ec B.电势a>b,c>b
C.沿cba路径移动质子与电子,电荷的电势能改变是一样的
D.沿bc方向直线射入的电子有可能做曲线运动
答案A
36、如图所示,无限大均匀带正电薄板竖直放置,其周围空间的电场可认为是匀强电场。
光滑绝缘细管垂直于板穿过中间小孔,一个视为质点的带负电小球在细管内运动。
以小孔为原点建立x轴,规定x轴正方向为加速度a、速度v的正方向,下图分别表示x轴上各点的电势φ,小球的加速度a、速度v和动能Ek随x的变化图象,其中正确的是()
答案D
37、在光滑的水平面内有一沿x轴的静电场,其电势φ随x坐标值的变化图线如图22-10所示.一质量为m、带电荷量为q的带正电小球(可视为质点)从O点以初速度v0沿x轴正向移动.下列叙述正确的是( )
A.若小球能运动到x1处,则该过程小球所受电场力逐渐增大
B.带电小球从x1运动到x3的过程中,电势能先减小后增大
C.若该小球能运动到x4处,则初速度v0至少为2
D.若v0为2
,带电粒子在运动过程中的最大速度为
答案D解析:
在0到x1段,电势增加越来越缓慢,因此电场强度减小,故小球
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