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1　電勢(shì)能和電勢(shì)
核心素養(yǎng)點(diǎn)擊
物理觀念 (1)知道靜電力做功的特點(diǎn)，掌握靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系。(2)理解電勢(shì)的定義、定義式、單位，能根據(jù)電場(chǎng)線判斷電勢(shì)高低。
科學(xué)思維 通過類比法分析得出靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系；理解比值法定義的電勢(shì)。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任 通過電勢(shì)能與重力勢(shì)能的對(duì)比，能體會(huì)類比與創(chuàng)新在物理學(xué)研究中的重要性。
1．填一填
(1)特點(diǎn)：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力所做的功與電荷的 和__________有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑 。
(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)中靜電力做功的大小：W＝ ，其中l(wèi)為電荷沿電場(chǎng)線移動(dòng)的_____。
起始位置
終止位置
無關(guān)
qEl
位移
2．判斷
(1)只要電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)，靜電力一定做功。 ( )
(2)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中將同一電荷移動(dòng)同樣的距離，靜電力做功相同。 ( )
(3)靜電力做功與重力做功類似，與初末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)。 ( )
3．想一想
一電荷在某電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)了一周又回到出發(fā)點(diǎn)，靜電力對(duì)該電荷做功嗎？
提示：不做功。由功的定義式可知，電荷運(yùn)動(dòng)一周位移為0，故靜電力一定不做功。
×
×
√
(3)大小
電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能，等于把它從這點(diǎn)移動(dòng)到 時(shí)靜電力做的功。
(4)零勢(shì)能位置
電場(chǎng)中規(guī)定的電勢(shì)能為0的位置，通常把離場(chǎng)源電荷 或_________的電勢(shì)能規(guī)定為0。
(5)系統(tǒng)性：電勢(shì)能是相互作用的 所共有的，或者說是電荷及對(duì)它作用的_____所共有的。
零勢(shì)能位置
無限遠(yuǎn)處
大地表面
電荷
電場(chǎng)
2．判斷
(1)電勢(shì)能是相對(duì)的，其大小與規(guī)定的零勢(shì)能點(diǎn)有關(guān)。 ( )
(2)靜電力做正功，電荷的電勢(shì)能一定減小。 ( )
(3)電荷電勢(shì)能的變化量與零勢(shì)能點(diǎn)的選取有關(guān)。 ( )
√
√
×
3．想一想
如圖所示為某電場(chǎng)中的一條直電場(chǎng)線，一電子從A點(diǎn)由靜止釋放，它將沿直線向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，則電子的電勢(shì)能如何變化？
提示：電子在靜電力的作用下從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，靜電力做正功，電子的電勢(shì)能減小。
2．判斷
(1)電勢(shì)有正負(fù)之分，是矢量。 ( )
(2)沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低。 ( )
(3)電勢(shì)降低的方向就是電場(chǎng)方向。 ( )
×
√
×
3．選一選
有一電場(chǎng)的電場(chǎng)線如圖所示。電場(chǎng)中a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和電勢(shì)分別用Ea、Eb和φa、φb表示，則 (　　)
A．Ea>Eb，φa>φb　　　　 B．Ea>Eb，φa<φb
C．Eaφb D．Ea解析：電場(chǎng)線越密，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，所以Ea>Eb，由題圖所示電場(chǎng)線分布特點(diǎn)，結(jié)合沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，可知a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì)，即φa>φb，A正確。
答案：A　
[問題驅(qū)動(dòng)]
由靜電力做功與電勢(shì)能的變化關(guān)系分析判斷，回答下列問題并寫出判斷依據(jù)。
(1)沿著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)正電荷，電荷的電勢(shì)能增加還是減少？
提示：沿電場(chǎng)線方向移動(dòng)正電荷，電荷電勢(shì)能減小。
(2)沿著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)負(fù)電荷，電荷的電勢(shì)能增加還是減少？
提示：沿著電場(chǎng)線方向移動(dòng)負(fù)電荷，電荷電勢(shì)能增加。　　　　
【重難釋解】
1．靜電力做功的特點(diǎn)
(1)靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，但與具體路徑無關(guān)，這與重力做功特點(diǎn)相似。
(2)靜電力做功的特點(diǎn)不受物理?xiàng)l件限制，不管靜電力是否變化，是否是勻強(qiáng)電場(chǎng)，是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，靜電力做功的特點(diǎn)不變。
2．電勢(shì)能
(1)電勢(shì)能Ep是由電場(chǎng)和電荷共同決定的，是屬于電荷和電場(chǎng)所共有的，我們習(xí)慣上說成電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能。
(2)電勢(shì)能是相對(duì)的，其大小與選定的參考點(diǎn)有關(guān)。確定電荷的電勢(shì)能，首先應(yīng)確定參考點(diǎn)，也就是零勢(shì)能點(diǎn)的位置。
(3)電勢(shì)能是標(biāo)量，有正負(fù)但沒有方向。電勢(shì)能為正值表示電勢(shì)能大于參考點(diǎn)的電勢(shì)能，電勢(shì)能為負(fù)值表示電勢(shì)能小于參考點(diǎn)的電勢(shì)能。
3．靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系
(1)WAB＝EpA－EpB。
靜電力做正功，電勢(shì)能減小；靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。
(2)正電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大，而負(fù)電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能小。
[解析]　(1)WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5 J＋1.2×10－5 J＝－1.8×10－5 J。
電勢(shì)能增加了1.8×10－5 J。
(2)如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢(shì)能為零，由公式WAB＝EpA－EpB得該電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能為EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5 J。
同理，電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能為EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5 J。
(3)如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能為：EpA′＝EpB′＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5 J。
電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能為EpC′＝EpB′－WBC＝0－WBC＝－1.2×10－5 J。
[答案]　見解析
靜電力做功正負(fù)的判斷方法
(1)根據(jù)靜電力和位移的方向夾角判斷：夾角為銳角，靜電力做正功；夾角為鈍角，靜電力做負(fù)功。
(2)根據(jù)靜電力和瞬時(shí)速度方向的夾角判斷：夾角為銳角時(shí)，靜電力做正功；夾角為鈍角時(shí)，靜電力做負(fù)功；靜電力和瞬時(shí)速度方向垂直時(shí)，靜電力不做功。
(3)根據(jù)電勢(shì)能的變化情況判斷：若電勢(shì)能增加，則靜電力做負(fù)功；若電勢(shì)能減少，則靜電力做正功。
(4)根據(jù)動(dòng)能的變化情況判斷(只受靜電力)：根據(jù)動(dòng)能定理，若物體的動(dòng)能增加，則靜電力做正功；若物體的動(dòng)能減少，則靜電力做負(fù)功。
【素養(yǎng)訓(xùn)練】
1．如圖所示，在陰極射線管的陰、陽(yáng)兩極間加上電壓U，電子電量為－e，電子從陰極出發(fā)，到達(dá)陽(yáng)極時(shí) (　　)
A．動(dòng)能不變　　　　 B．動(dòng)能減少了eU
C．電勢(shì)能減少了eU D．電勢(shì)能增加了eU
解析：因?yàn)殡娮訌年帢O出發(fā)到達(dá)陽(yáng)極過程中，電場(chǎng)力做功為W＝eU，即電場(chǎng)力做正功，則電勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，且電勢(shì)能減少了eU，動(dòng)能增加了eU，C正確，A、B、D錯(cuò)誤。
答案：C　
2. 如圖所示，有一帶電的微粒，在電場(chǎng)力的作用下沿曲線從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，則微粒 (　　)
A．帶負(fù)電，電勢(shì)能增加
B．帶負(fù)電，電勢(shì)能減少
C．帶正電，電勢(shì)能增加
D．帶正電，電勢(shì)能減少
解析：由帶電微粒運(yùn)動(dòng)的徑跡可以看出帶電微粒受到的電場(chǎng)力指向徑跡凹側(cè)，即與電場(chǎng)方向相同，故帶電微粒帶正電，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；電場(chǎng)力對(duì)帶電微粒做正功，微粒電勢(shì)能減少，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。
答案：D　
3．(多選)一電子飛經(jīng)電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)，電子在A點(diǎn)的電勢(shì)能為4.8×10－17 J，動(dòng)能為3.2×10－17 J，由A點(diǎn)到B點(diǎn)靜電力做功為1.6×10－17 J，如果電子只受靜電力作用，則 (　　)
A．電子在B點(diǎn)的動(dòng)能為4.8×10－17 J
B．電子在B點(diǎn)的動(dòng)能為1.6×10－17 J
C．電子在B點(diǎn)的電勢(shì)能為3.2×10－17 J
D．電子在B點(diǎn)的電勢(shì)能為6.4×10－17 J
[問題驅(qū)動(dòng)]
如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，取O點(diǎn)為零電勢(shì)能點(diǎn)，A點(diǎn)距O點(diǎn)的距離為l，AO連線與電場(chǎng)強(qiáng)度反方向的夾角為θ。
(1)電荷量分別為q和2q的正試探電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？
提示：電荷量分別為q和2q的正試探電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能分別為Eqlcos θ、2E qlcos θ。
(2)電勢(shì)能與電荷量的比值是否相同？
提示：電勢(shì)能與電荷量的比值相同，都為Elcos θ。
(3)電勢(shì)能與電荷量的比值與試探電荷的電荷量是否有關(guān)系？
提示：與試探電荷的電荷量無關(guān)。　　　　
[遷移·發(fā)散]
在上述典例中，若以B點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)，A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)又為多少？試比較A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)的高低？
【素養(yǎng)訓(xùn)練】
4．點(diǎn)電荷M和金屬平板N周圍的電場(chǎng)線分布如圖所示，a、b為同一條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，下列說法正確的是(　　)
A．M帶正電，N的上表面帶正電
B．M帶負(fù)電，N的上表面帶負(fù)電
C．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等
D．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)高
解析：電場(chǎng)線起始于正電荷終止于負(fù)電荷，所以點(diǎn)電荷M帶正電，N的上表面帶負(fù)電，故A、B錯(cuò)誤；電場(chǎng)線越密，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，所以a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度，故C錯(cuò)誤；沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，所以a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)，故D正確。
答案：D　
5．將帶電荷量為6×10－6 C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服靜電力做了3×10－5 J的功，再?gòu)腂點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力做了1.2×10－5 J的功，則
(1)如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢(shì)為0，則C點(diǎn)的電勢(shì)是多少？
(2)如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢(shì)為0，則C點(diǎn)的電勢(shì)是多少？
一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維
1．場(chǎng)是物理學(xué)中的重要概念，除了電場(chǎng)和磁場(chǎng)，還有引力場(chǎng)。物體之間的萬有引力就是通過引力場(chǎng)發(fā)生作用的，地球附近的引力場(chǎng)叫作重力場(chǎng)。根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量而定義了重力場(chǎng)強(qiáng)度，根據(jù)電勢(shì)是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量而定義重力勢(shì)。根據(jù)電場(chǎng)與重力場(chǎng)的類比，以下說法中正確的是 (　　)
A．由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式可知，電場(chǎng)強(qiáng)度大小與放入的試探電荷有關(guān)
B．重力場(chǎng)強(qiáng)度的大小可表示為g，方向豎直向下
C．重力勢(shì)與放入的物體的質(zhì)量成正比
D．電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)與選取的零電勢(shì)點(diǎn)無關(guān)
二、注重學(xué)以致用和思維建模
2．“反天刀”是生活在尼羅河的一種魚類，沿著它身體的方向分布著帶電器官，這些器官能在魚周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，如圖所示為“反天刀”周圍的電場(chǎng)線分布示意圖，A、B、C為電場(chǎng)中的三個(gè)位置，下列說法正確的是 (　　)
A．尾部帶正電
B．A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度
C．B點(diǎn)電勢(shì)低于A點(diǎn)電勢(shì)
D．正離子從A向C運(yùn)動(dòng)，其電勢(shì)能變小
解析：電場(chǎng)線從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷，由此可知“反天刀”頭部帶正電，尾部帶負(fù)電，A錯(cuò)誤；A點(diǎn)電場(chǎng)線比C點(diǎn)的電場(chǎng)線密集，所以A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度，B正確；越靠近負(fù)電荷，電勢(shì)越低，由此可知，B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)電勢(shì)，A點(diǎn)電勢(shì)低于C點(diǎn)電勢(shì)，所以正離子從A向C運(yùn)動(dòng)，靜電力做負(fù)功，其電勢(shì)能變大，C、D錯(cuò)誤。
答案：B　
3． (多選)電子墨水是一種無光源顯示技術(shù)，它利用電場(chǎng)調(diào)控帶電顏料微粒的分布，使之在自然光的照射下呈現(xiàn)出不同顏色。透明面板下有一層膠囊，其中每個(gè)膠囊都是一個(gè)像素。如圖所示，膠囊中有帶正電的白色微粒和帶負(fù)電的黑色微粒。當(dāng)膠囊下方的電極極性由負(fù)變正時(shí)，微粒在膠囊內(nèi)遷移(每個(gè)微粒電量保持不變)，像素由黑色變成白色。下列說法正確的有(　　)
A．像素呈黑色時(shí)，黑色微粒所在區(qū)域的電勢(shì)高于白色微粒所在區(qū)域的電勢(shì)
B．像素呈白色時(shí)，黑色微粒所在區(qū)域的電勢(shì)低于白色微粒所在區(qū)域的電勢(shì)
C．像素由黑變白的過程中，電場(chǎng)力對(duì)白色微粒做正功
D．像素由白變黑的過程中，電場(chǎng)力對(duì)黑色微粒做負(fù)功
解析：像素呈黑色時(shí)，膠囊下方的電極帶負(fù)電，像素膠囊里電場(chǎng)線方向向下，所以黑色微粒所在區(qū)域的電勢(shì)高于白色微粒所在區(qū)域的電勢(shì)，故A正確；像素呈白色時(shí)，膠囊下方的電極帶正電，像素膠囊里電場(chǎng)線方向向上，所以黑色微粒所在區(qū)域的電勢(shì)高于白色微粒所在區(qū)域的電勢(shì)，故B錯(cuò)誤；像素由黑變白的過程中，白色微粒受到的電場(chǎng)力向上，位移向上，電場(chǎng)力對(duì)白色微粒做正功，故C正確；像素由白變黑的過程中，黑色微粒受到的電場(chǎng)力向上，位移向上，電場(chǎng)力對(duì)黑色微粒做正功，故D錯(cuò)誤。
答案：AC　PAGE
課時(shí)跟蹤檢測(cè)(五) 電勢(shì)能和電勢(shì)
A組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合
1．(多選)關(guān)于電荷在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是(　　)
A．電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，路徑不同，靜電力做功的大小可能不同
B．電荷從電場(chǎng)中的某點(diǎn)出發(fā)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，又回到了該點(diǎn)，則靜電力做功為零
C．正電荷沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，靜電力對(duì)正電荷做正功，負(fù)電荷逆著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，靜電力對(duì)負(fù)電荷做正功
D．電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，因?yàn)殪o電力可能對(duì)電荷做功，所以能量守恒定律在電場(chǎng)中并不成立
解析：選BC　靜電力做功和電荷運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)，故A錯(cuò)誤；靜電力做功只和電荷的初、末位置有關(guān)，所以電荷從某點(diǎn)出發(fā)又回到了該點(diǎn)，靜電力做功為零，故B正確；正電荷沿電場(chǎng)線的方向運(yùn)動(dòng)，則正電荷受到的靜電力和電荷的位移方向相同，故靜電力對(duì)正電荷做正功，同理，負(fù)電荷逆著電場(chǎng)線的方向運(yùn)動(dòng)，靜電力對(duì)負(fù)電荷做正功，故C正確；電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)雖然有靜電力做功，但是電荷的電勢(shì)能和其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化滿足能量守恒定律，故D錯(cuò)誤。
2.如圖所示的平面內(nèi)，有靜止的等量異種點(diǎn)電荷，M、N兩點(diǎn)關(guān)于兩電荷連線的中垂線對(duì)稱。下列說法正確的是(　　)
A．M點(diǎn)和N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相同
B．M點(diǎn)和N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相同
C．M點(diǎn)和N點(diǎn)的電勢(shì)高低相同
D．電子在M點(diǎn)的電勢(shì)能和在N點(diǎn)的電勢(shì)能相同
解析：選A　根據(jù)矢量疊加原理，M點(diǎn)和N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相同，方向不同，故A正確，B錯(cuò)誤；沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，M點(diǎn)電勢(shì)比N點(diǎn)的電勢(shì)高，故C錯(cuò)誤；電子在M點(diǎn)的電勢(shì)能比在N點(diǎn)的電勢(shì)能小，故D錯(cuò)誤。
3．(多選)關(guān)于電勢(shì)，下列說法正確的是(　　)
A．電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)大小等于單位正電荷從該點(diǎn)移動(dòng)到零電勢(shì)點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力所做的功
B．電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)
C．由于電勢(shì)是相對(duì)的，所以無法比較電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)高低
D．某電荷在電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)電勢(shì)能關(guān)系EpA>EpB，則可知φA>φB
解析：選AB　由電勢(shì)的定義可知A正確；由于電勢(shì)是相對(duì)量，電勢(shì)的大小與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)，故B正確；雖然電勢(shì)是相對(duì)的，但電勢(shì)的高低是絕對(duì)的，C錯(cuò)誤；電勢(shì)的計(jì)算要注意q的正負(fù)，q正負(fù)不確定無法由Ep確定φ的大小關(guān)系，故D錯(cuò)誤。
4．(多選)如圖所示，靜電噴涂時(shí)，噴槍噴出的涂料微粒帶負(fù)電，被噴工件帶正電，微粒在靜電力作用下向工件運(yùn)動(dòng)，最后吸附在工件表面。微粒在向工件靠近的過程中，假設(shè)只受靜電力作用，那么(　　)
A．動(dòng)能越來越小 B．動(dòng)能越來越大
C．克服靜電力做功 D．電勢(shì)能逐漸減小
解析：選BD　解析：涂料微粒帶負(fù)電，微粒向工件靠近的過程中，靜電力做正功，微粒動(dòng)能越來越大，電勢(shì)能越來越小，故B、D正確，A、C錯(cuò)誤。
5．兩帶電小球，電荷量分別為＋q和－q，固定在一長(zhǎng)度為l的絕緣細(xì)桿的兩端，置于電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，桿與電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行，其位置如圖所示。若此桿繞過O點(diǎn)垂直于桿的軸轉(zhuǎn)過180°，則在此轉(zhuǎn)動(dòng)過程中電場(chǎng)力做的功為(　　)
A．0　　 B．qEl　　　
C．2qEl　　　 D．πqEl
解析：選C　電場(chǎng)力對(duì)兩小球均做正功，大小與路徑無關(guān)，對(duì)每個(gè)小球做的功均為qEl，共為2qEl，故C正確。
6．某一區(qū)域的電場(chǎng)線分布如圖所示，A、B、C是電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn)，則(　　)
A．C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大
B．A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)高
C．負(fù)電荷在A點(diǎn)由靜止釋放后沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)
D．負(fù)電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)過程中克服電場(chǎng)力做功
解析：選D　電場(chǎng)線越密處場(chǎng)強(qiáng)越大，因此B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)低，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；帶電粒子在電場(chǎng)中沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)應(yīng)具備的兩個(gè)條件即電場(chǎng)線為直線和粒子的初速度方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向在同一直線上，由題圖可知，負(fù)電荷在A點(diǎn)由靜止釋放，不會(huì)沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從B到C電勢(shì)降低，由于是負(fù)電荷，電勢(shì)能增加，克服電場(chǎng)力做功，選項(xiàng)D正確。
7．(多選)如圖所示，a、b、c為電場(chǎng)中同一條電場(chǎng)線上的三點(diǎn)，其中c為a、b的中點(diǎn)。若一個(gè)運(yùn)動(dòng)的正電荷只在靜電力作用下先后經(jīng)過a、b兩點(diǎn)，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為φa＝－3 V，φb＝7 V，則(　　)
A．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定小于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度
B．a(chǎn)點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度有可能等于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度
C．正電荷在a點(diǎn)的動(dòng)能小于在b點(diǎn)的動(dòng)能
D．正電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于在b點(diǎn)的電勢(shì)能
解析：選BD　沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，由題意知電場(chǎng)線的方向向左，只有一條電場(chǎng)線，無法判斷電場(chǎng)線的疏密，就無法判斷a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，故A錯(cuò)誤，B正確。根據(jù)正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能大，可知，正電荷從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中克服電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能一定增大，而由能量守恒定律知，其動(dòng)能一定減小，故C錯(cuò)誤，D正確。
8.雷雨云層可以形成幾百萬伏以上的電壓，足以擊穿空氣產(chǎn)生幾十萬安培的瞬間電流，電流生熱使空氣發(fā)光，形成閃電；空氣受熱突然膨脹發(fā)出巨響，發(fā)出雷聲。如圖所示，雷雨云底部的電勢(shì)較地面低1.5×108 V，閃電時(shí)，一個(gè)電子從雷雨云底部抵達(dá)地面，求它的電勢(shì)能變化量。
解析：取地面的電勢(shì)φ地＝0，一個(gè)電子在雷雨云底部和在地面的電勢(shì)能分別為
Ep云＝－eφ云＝－1.6×10－19×(－1.5×108)J
＝2.4×10－11 J。
Ep地＝－eφ地＝0。
一個(gè)電子從雷雨云底部低達(dá)地面，電勢(shì)能的變化量為
ΔEp＝Ep地－Ep云＝0－2.4×10－11 J＝－2.4×10－11 J。
故電勢(shì)能減少。這些電勢(shì)能的減少量轉(zhuǎn)化為閃電所發(fā)出的熱和光。
答案：－2.4×10－11 J
組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新
9．圖甲中AB是某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線。若將一負(fù)電荷從A點(diǎn)處由靜止釋放，負(fù)電荷僅在電場(chǎng)力作用下沿電場(chǎng)線從A到B運(yùn)動(dòng)過程中的速度圖像如圖乙所示。關(guān)于A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)高低和電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系，下列說法中正確的是(　　)
A．φA>φB，EA>EB B．φA>φB，EAC．φA<φB，EA>EB D．φA<φB，EA解析：選C　負(fù)電荷從A點(diǎn)由靜止釋放(初速度為0)后，能加速運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，說明負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力方向從A指向B，那么電場(chǎng)方向就是由B指向A，由于沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低，所以A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系是φA<φB，負(fù)電荷從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，它的加速度是逐漸減小的(題圖乙中曲線切線的斜率表示加速度)，由牛頓第二定律知，負(fù)電荷從A運(yùn)動(dòng)到B時(shí)，受到的電場(chǎng)力是逐漸減小的，由E＝知，EA>EB，C正確。
10．(2024·黑吉遼高考)在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一帶電小球僅在重力和電場(chǎng)力作用下于豎直面(紙面)內(nèi)運(yùn)動(dòng)。如圖，若小球的初速度方向沿虛線，則其運(yùn)動(dòng)軌跡為直線；若小球的初速度方向垂直于虛線，則其從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動(dòng)到與O點(diǎn)等高處的過程中(　　)
A．動(dòng)能減小，電勢(shì)能增大
B．動(dòng)能增大，電勢(shì)能增大
C．動(dòng)能減小，電勢(shì)能減小
D．動(dòng)能增大，電勢(shì)能減小
解析：選D　根據(jù)題意可知，小球所受合力方向沿虛線向下，則其所受電場(chǎng)力方向水平向右，小球從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到與O點(diǎn)等高處的過程做類平拋運(yùn)動(dòng)，小球的速度增大，動(dòng)能增大，由于小球所受電場(chǎng)力與小球速度的夾角一直為銳角，則電場(chǎng)力做正功，小球的電勢(shì)能減小，A、B、C錯(cuò)誤，D正確。
11.如圖所示，P、Q是等量的正點(diǎn)電荷，O是它們連線的中點(diǎn)，A、B是中垂線上的兩點(diǎn)，OAA．EA一定大于EB，φA一定大于φB
B．EA不一定大于EB，φA一定大于φB
C．EA一定大于EB，φA不一定大于φB
D．EA不一定大于EB，φA不一定大于φB
解析：選B　P、Q所在空間中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)由這兩個(gè)點(diǎn)電荷共同決定，電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，P、Q兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，在無限遠(yuǎn)處的合場(chǎng)強(qiáng)也為零，從O點(diǎn)沿PQ的中垂線向遠(yuǎn)處移動(dòng)，電場(chǎng)強(qiáng)度先增大，后減小，所以EA不一定大于EB，A、C錯(cuò)誤；沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，由等量同種正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布圖可知，從O點(diǎn)沿PQ的中垂線向遠(yuǎn)處移動(dòng)，電勢(shì)是一直降低的，故φA一定大于φB，B正確，D錯(cuò)誤。
12． (多選)在O點(diǎn)處固定一個(gè)正點(diǎn)電荷，P點(diǎn)在O點(diǎn)右上方。從P點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)帶負(fù)電的小球，小球僅在重力和該點(diǎn)電荷電場(chǎng)力作用下在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，其一段軌跡如圖所示。M、N是軌跡上的兩點(diǎn)，OP > OM，OM＝ON，則小球(　　)
A．在運(yùn)動(dòng)過程中，電勢(shì)能先增加后減少
B．在P點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能
C．在M點(diǎn)的機(jī)械能等于在N點(diǎn)的機(jī)械能
D．從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力始終不做功
解析：選BC　由題意知，OP>OM，OM＝ON，則根據(jù)點(diǎn)電荷的電勢(shì)分布情況可知φM＝φN > φP，則帶負(fù)電的小球在運(yùn)動(dòng)過程中，電勢(shì)能先減小后增大，且EpP > EpM＝EpN，則帶負(fù)電的小球在M點(diǎn)的機(jī)械能等于在N點(diǎn)的機(jī)械能，A錯(cuò)誤，B、C正確；從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功，D錯(cuò)誤。
13.如圖所示，在電場(chǎng)強(qiáng)度E＝1×104 N/C的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一根長(zhǎng)l＝15 cm 的細(xì)線，一端固定在O點(diǎn)，另一端系一個(gè)質(zhì)量m＝3 g、電荷量q＝2×10－6 C的帶正電小球，當(dāng)細(xì)線處于水平位置時(shí)，將小球從靜止開始釋放，g取10 m/s2。求：
(1)小球到達(dá)最低點(diǎn)B的過程中重力勢(shì)能的變化量、電勢(shì)能的變化量；
(2)若取A點(diǎn)電勢(shì)為0，小球在B點(diǎn)的電勢(shì)能、電勢(shì)；
(3)小球到B點(diǎn)時(shí)速度的大小及細(xì)線張力的大小。
解析：(1)小球由A到B的過程，重力做功W1＝mgl＝4.5×10－3 J，重力做正功，重力勢(shì)能減少了4.5×10－3 J
電場(chǎng)力做功W2＝－Eql＝－3×10－3 J，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加了3×10－3 J。
(2)小球在B點(diǎn)的電勢(shì)能Ep＝3×10－3 J。
又由于Ep＝φBq，解得φB＝ V＝1.5×103 V。
(3)小球從A到B，由動(dòng)能定理得
mgl－Eql＝mvB2，解得vB＝1 m/s，
在B點(diǎn)，對(duì)小球有FT－mg＝，
解得FT＝5×10－2 N。
答案：(1)減少了4.5×10－3 J　增加了3×10－3 J
(2)3×10－3 J　1.5×103 V　(3)1 m/s　5×10－2 N
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