内容正文:
十八 电势能、电势和电势差
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1.(多选)下列说法正确的是( )
A.无论是正电荷还是负电荷,从电场中某点移到无穷远处时,电场力做的正功越多,电荷在该点的电势能越大
B.无论是正电荷还是负电荷,从电场中某点移到无穷远处时,电场力做的正功越少,电荷在该点的电势能越大
C.无论是正电荷还是负电荷,从无穷远处移到电场中某点时,克服电场力做功越多,电荷在该点的电势能越大
D.无论是正电荷还是负电荷,从无穷远处移到电场中某点时,电场力做功越多,电荷在该点的电势能越大
AC 解析:电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增大。所以无论是正电荷还是负电荷,从电场中某点移到无穷远处时,电场力做正功越多,电荷在该点的电势能就越大;从无穷远处移到电场中某点时,克服电场力做功越多,电荷在该点的电势能越大。综上所述,A、C正确,B、D错误。
2.电荷量为q的电荷在电场中由A点移到B点时,电场力做功W,由此可算出两点间的电势差为U,若让电荷量为2q的电荷在电场中由A点移到B点,则( )
A.电场力做功仍为W
B.电场力做功为
C.两点间的电势差仍为U
D.两点间的电势差为
C 解析:两点间的电势差与移动的电荷无关,电场力做功变为W′=2qU=2W,只有C正确。
3.(2020·山东模拟)(多选)在金属球壳的球心有一个正点电荷,球壳内外的电场线分布如图所示,下列说法正确的是( )
A.M点的电场强度大小比K点的大
B.球壳内表面带负电,外表面带正电
C.试探电荷-q在K点的电势能比在L点的大
D.试探电荷-q沿电场线从M点运动到N点,电场力做负功
ABD 解析:电场线的疏密程度表示电场强度的大小,所以M点的电场强度大小比K点的大,故A选项正确;因为金属球壳的球心有一个正点电荷,根据静电感应规律,负电荷受到正电荷的吸引力聚集在球壳内部,球壳外部有多余的正电荷,所以球壳内表面带负电,外表面带正电,故B选项正确;沿着电场线方向电势逐渐降低,K点的电势比L点的电势高,根据电势能的公式,试探电荷-q的电势能 Ep=-qφ,所以试探电荷-q在K点的电势能比在L点的小,故C选项错误;试探电荷-q的受力方向与电场强度方向相反,所以沿电场线从M点运动到N点,电场力做负功,故D选项正确。
4.(多选)如图所示是静电除尘器除尘原理图,M、N是直流高压电源的两极,通过某种机制使电场中的尘埃带上负电,在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积,以达到除尘目的。图示位置的a、b、c三点在同一直线上,且ab=bc。下列判断正确的是( )
A.N是直流高压电源的负极
B.电场中b点的电势高于c点的电势
C.同一个点电荷在电场中c点受到的电场力小于在a点受到的电场力
D.电场中c、b间的电势差Ucb小于b、a间的电势差Uba
CD 解析:因到达集尘极的尘埃带负电,那么电场强度的方向向左,因此电场线方向向左,则知N是直流高压电源的正极,故A错误;根据沿着电场线方向电势逐渐降低,因此电场中b点的电势低于c点的电势,故B错误;电场强度的方向由集尘极指向放电极,电场线的分布由集尘极会聚于放电极,结合电场线的疏密来体现电场强度的大小,那么电场中c点的电场强度小于a点的电场强度,故同一个点电荷在电场中c点受到的电场力小于在a点受到的电场力,故C正确;假设电场是匀强电场,由于ab=bc,那么b、a间的电势差Uba等于c、b间的电势差Ucb,但由于电场是非匀强电场,且电势φc>φb>φa,且沿着ca方向,电场强度越来越大,故电场中c、b间的电势差Ucb小于b、a间的电势差Uba,故D正确。
5.(多选)如图所示,匀强电场中的A、B、C、D四点构成一位于纸面内的平行四边形,电场强度的方向与纸面平行,已知A、B两点的电势分别为 φA=12 V,φB=6 V,则C、D两点的电势可能分别为( )
A.9 V、18 V
B.9 V、15 V
C.0、6 V
D.6 V、0
BC 解析:由于AB∥CD,且 AB=CD,则UAB=UDC,即φA-φB=φD-φC=6 V,所以B、C正确,A、D错误。
6.(多选)如图所示,虚线a、b、c是电场中的三个等势面,实线为一个带负电的质点仅在电场力作用下的运动轨迹,P、Q是轨迹上的两点。下列说法正确的是( )
A.质点在Q点时的电势能比在P点时的小
B.质点在Q点时的加速度方向与等势面a垂直
C.三个等势面中等势面a的电势最低
D.质点在Q点时的加速度比在P点时的大
AB 解析:质点带负电,曲线运动所受合外力指向运动轨迹的凹侧,结合电场线与等势面处处垂直,大致画出电场线如图中实线所示。
沿电场线方向电势逐渐降低,所以φQ>φP,根据电势能Ep=qφ可知EpQ<EpP,A正确;质点在Q点的受力方向与电场线在该点的切线方向相反,电场线和等势