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1、2022年高中物理 每日一題之快樂暑假 第04天 電勢能和電勢(含解析)新人教版選修1
考綱要求:Ⅰ
難易程度:★★☆☆☆
如圖所示的電場線分布,以下說法正確的是
A.a(chǎn)點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢
B.c點(diǎn)場強(qiáng)大于b點(diǎn)場強(qiáng)
C.若將一檢驗(yàn)電荷+q由a點(diǎn)移至b點(diǎn),它的電勢能增大
D.若在d點(diǎn)再固定一點(diǎn)電荷–Q,將一檢驗(yàn)電荷+q由a移至b的過程中,電勢能減小
【參考答案】AD
【知識補(bǔ)給】
電勢能和電勢
1.電勢
(1)定義:電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值;
(2)定義式:;
(3)標(biāo)矢性:電勢是標(biāo)量,其大小有正負(fù)之分,其正(負(fù))表示該點(diǎn)電勢比電勢零點(diǎn)高(
2、低);
(4)相對性:電勢具有相對性,同一點(diǎn)的電勢因零電勢點(diǎn)選取的不同而不同;
(5)沿著電場線方向電勢逐漸降低。
2.等勢面
(1)定義:電場中電勢相等的各點(diǎn)構(gòu)成的面。
(2)特點(diǎn)
①電場線跟等勢面垂直,即場強(qiáng)的方向跟等勢面垂直;
②在等勢面上移動電荷時電場力不做功;
③電場線總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面;
④等差等勢面越密的地方電場強(qiáng)度越大,反之越??;
⑤任意兩等勢面不相交。
深化拓展(1)電勢是描述電場本身的能的性質(zhì)的物理量,由電場本身決定,而電勢能反映電荷在電場中某點(diǎn)所具有的電勢能,由電荷與電場共同決定。
3.電勢能大小的比較方法
(1)做功判斷法
3、
電場力做正功,電荷(無論是正電荷還是負(fù)電荷)從電勢能較大的地方移向電勢能較小的地方,反之,如果電荷克服電場力做功,那么電荷將從電勢能較小的地方移向電勢能較大的地方。
(2)場電荷判斷法
①離場正電荷越近,正電荷的電勢能越大,負(fù)電荷的電勢能越小。
②離場負(fù)電荷越近,正電荷的電勢能越小,負(fù)電荷的電勢能越大。
(3)電場線法
①正電荷順著電場線的方向移動時,電勢能逐漸減小;逆著電場線的方向移動時,電勢能逐漸增大。
②負(fù)電荷順著電場線的方向移動時,電勢能逐漸增大;逆著電場線的方向移動時,電勢能逐漸減小。
(4)公式法
由Ep=qφ,將q、φ的大小、正負(fù)號一起代入公式,Ep的正值越大
4、,電勢能越大;Ep的負(fù)值越大,電勢能越小。
下列說法正確的是
A.最早提出用電場線描述電場的物理學(xué)家是富蘭克林
B.場強(qiáng)處處為零的區(qū)域內(nèi),電勢一定處處相等
C.電勢降落的方向一定是場強(qiáng)方向
D.同一電場中等勢面分布越密的地方,電勢一定越高
關(guān)于靜電場的等勢面,下列說法正確的是
A.兩個電勢不同的等勢面可能相交
B.電場線與等勢面處處相互垂直
C.同一等勢面上各點(diǎn)電場強(qiáng)度一定相等
D.將一負(fù)的試探電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面,電場力做正功
真空中存在一點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場,其中a、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向如圖所示,a點(diǎn)的電場方向與ab連線成60°角,b點(diǎn)電場方向與
5、ab連線成30°角,則以下關(guān)于a、b兩點(diǎn)電場強(qiáng)度Ea、Eb及電勢φa、φb的關(guān)系正確的是
A.Ea=3Eb,φa>φb B.Ea=3Eb,φa<φb
C.,φa>φb D.,φa<φb
在點(diǎn)電荷 Q形成的電場中有一點(diǎn)A,當(dāng)一個–q的檢驗(yàn)電荷從電場的無限遠(yuǎn)處被移到電場中的A點(diǎn)時,電場力做的功為W,則檢驗(yàn)電荷在A點(diǎn)的電勢能及電場中A點(diǎn)的電勢分別為
A.
B.
C.
D.
如圖所示,在勻強(qiáng)電場中有A、B兩點(diǎn),將一電荷量為q的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),第一次沿直線AB移動該電荷,電場力做功為;第二次
6、沿路徑ACB移動該電荷,電場力做功;第三次沿曲線AB移動該電荷,電場力做功為,則
A.
B.
C.
D.
如圖所示,在兩等量異種點(diǎn)電荷的電場中,MN為兩電荷連線的中垂線,a、b、c三點(diǎn)所在直線平行于兩點(diǎn)電荷的連線,且a與c關(guān)于MN對稱,b點(diǎn)位于MN上,d點(diǎn)位于兩電荷的連線上。下列說法正確的是
A.b點(diǎn)場強(qiáng)小于d點(diǎn)場強(qiáng)
B.b點(diǎn)電勢低于d點(diǎn)電勢
C.試探電荷+q在a點(diǎn)的電勢能小于在c點(diǎn)的電勢能
D.a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電勢差等于b、c兩點(diǎn)的電勢差
如圖所示,虛線 a、b、c代表電場中的三個等勢面,實(shí)線為一帶正電的質(zhì)點(diǎn)僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運(yùn)動軌跡,P、Q是這條軌跡上的
7、兩點(diǎn),據(jù)此可知
A.三個等勢面中,a 的電勢最高
B.帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時的電勢能較小
C.帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時的動能較大
D.帶電質(zhì)點(diǎn)通過P點(diǎn)時的加速度較大
【參考答案】
B 最早提出用電場線描述電場的物理學(xué)家是法拉第,不是富蘭克林,故A錯誤;場強(qiáng)處處為零的區(qū)域內(nèi),任意兩點(diǎn)的電勢差為零,則電勢一定處處相等,故B正確;電勢降落的方向不一定是場強(qiáng)方向,只有電勢降落最快的方向才是場強(qiáng)方向,故C錯誤;同一電場中等差等勢面分布越密的地方,場強(qiáng)一定越大,但電勢不一定越高,故D錯誤。
B 電場中電勢相等的各個點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面,如果兩個等勢面相交的話,那么交點(diǎn)只有一個電勢值,而它又屬于
8、兩個不同的等勢面上的點(diǎn),電勢應(yīng)該不等,前后矛盾,所以電勢不同的等勢面不可能相交。故A錯誤;電荷在等勢面上移動時,電荷的勢能不變,如果電場線不與等勢面垂直,那么電荷的移動必然會受到電場力沿電荷運(yùn)動方向的作用,電荷的勢能必然變化,與等勢面上勢能處處相等矛盾,故電場線與等勢面處處相互垂直,故B正確;電場強(qiáng)度的大小與電勢的高低沒有關(guān)系,所以同一等勢面上各點(diǎn)電場強(qiáng)度不一定相等,故C錯誤;負(fù)電荷在等勢面高的位置的電勢能小,所以將一負(fù)的試探電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面,電勢能增大,電場力做負(fù)功,故D錯誤。
【名師點(diǎn)睛】此題是考查電場中電勢相等的各個點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面;沿著等勢面移動點(diǎn)電荷,
9、電場力不做功。電場線與等勢面垂直,且從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。負(fù)電荷在等勢面高的位置的電勢能小。電場強(qiáng)度與電勢的關(guān)系,注意電場強(qiáng)度是從力的角度對電場進(jìn)行描述,而電勢是從能量的角度對電場進(jìn)行描述,所以兩者無直接關(guān)系,也就是說場強(qiáng)大的地方電勢不一定高,場強(qiáng)為零時電勢不一定為零。
A 依題意,–q的檢驗(yàn)電荷從電場的無限遠(yuǎn)處被移到電場中的A點(diǎn)時,電場力做的功為W,則電荷的電勢能減小W,無限處電荷的電勢能為零,則電荷在A點(diǎn)的電勢能為EpA=–W,A點(diǎn)的電勢,故A正確。
C 第一次沿直線AB移動該電荷,電場力做功為W1;第二次沿路徑ACB移動該電荷,電場力做功;第三次沿曲線AB移動該
10、電荷,電場力做功為,三個過程,始末兩點(diǎn)的位置相同,電場力的功的值只跟始末兩點(diǎn)的位置有關(guān),而和所經(jīng)過的路徑的形狀無關(guān),所以,C正確。
【名師點(diǎn)睛】本題考查靜電力做功的特點(diǎn),電荷在靜電場中從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時,電場力的功的值只跟始末兩點(diǎn)的位置有關(guān),而和所經(jīng)過的路徑的形狀無關(guān)。D 電荷所受電場力指向軌跡內(nèi)側(cè),由于電荷帶正電,因此電場線指向右下方,沿電場線電勢降低,故c等勢線的電勢最高,a等勢線的電勢最低,故A錯誤;根據(jù)質(zhì)點(diǎn)受力情況可知,從P到Q過程中電場力做正功,動能增大,電勢能降低,故P點(diǎn)的電勢能大于Q點(diǎn)的電勢能,故BC錯誤;由圖可知,等勢線密的地方電場線密,場強(qiáng)大,故P點(diǎn)電場強(qiáng)度大,電場力大,根據(jù)牛頓第二定律,加速度也大,故D正確。