2021-2022高中物理人教版選修3-1作業(yè)：第一章第5節(jié)電勢(shì)差1Word版含解析

《電勢(shì)差》基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．(多選)某電場(chǎng)中，點(diǎn)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為零，則()A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定相等B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差一定為零C．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電勢(shì)一定相等D．電荷所受到的電場(chǎng)力總是垂直于其移動(dòng)方向【解析】電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)過(guò)程中，電場(chǎng)力做功為零，則其電勢(shì)能不變，電荷在初末兩位置的電勢(shì)能相等，因此電荷所在的初末兩位置電勢(shì)相等，但初末兩位置間場(chǎng)強(qiáng)不一定相等．雖然電場(chǎng)力做功為零，但不一定在移動(dòng)時(shí)電荷運(yùn)動(dòng)方向總是與電場(chǎng)力方向垂直，因?yàn)殡妶?chǎng)力做功為零可以由多種可能的運(yùn)動(dòng)路徑造成．【答案】BC2．如圖所示，a、b是電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，將一點(diǎn)電荷q從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做功W，且知a、b間的距離為d，以下說(shuō)法中正確的是()A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為W/qB．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E＝W/qdC．b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E＝W/qdD．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)為W/q【解析】由W＝qU知U＝W/q，且a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的高，所以A項(xiàng)正確；由于不知該電場(chǎng)是否是勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)力可能不為恒力，所以B項(xiàng)錯(cuò)，C項(xiàng)錯(cuò)，題中沒(méi)有指明零電勢(shì)點(diǎn)，所以D項(xiàng)錯(cuò)．【答案】A3．一個(gè)電子在電場(chǎng)中的A點(diǎn)具有80eV的電勢(shì)能，當(dāng)它由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)克服靜電力做功30eV，則()A．電子在B點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能是50eVB．電子的電勢(shì)能增加30eVC．B點(diǎn)電勢(shì)比A點(diǎn)高110eVD．B點(diǎn)電勢(shì)比A點(diǎn)低110eV【解析】電子從A到B克服靜電力做功30eV，說(shuō)明從A到B電勢(shì)能增加了30eV，因此電子在B點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能應(yīng)是110eV，故A錯(cuò)，B對(duì)．從A到B移動(dòng)電子克服靜電力做功，說(shuō)明φA>φB，兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB＝φA－φB＝WABq＝30V，故B點(diǎn)電勢(shì)比A點(diǎn)低30V，所以C、D均錯(cuò)．【答案】B4．(多選)如圖所示，B、C、D三點(diǎn)都在以點(diǎn)電荷＋Q為圓心的某同心圓弧上，將一檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)分別移到B、C、D各點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做功大小比較()A．WAB>WACB．WAD>WABC．WAC＝WADD．WAB＝WAC【解析】點(diǎn)電荷的等勢(shì)面為同心球面，故B、C、D三點(diǎn)位于同一等勢(shì)面上，故UAB＝UAC＝UAD，將同一檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)分別移到B、C、D各點(diǎn)，由電功的計(jì)算公式W＝qU可得電場(chǎng)力做功相同．【答案】CD5．一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn)，電荷量q＝2.0×10－9C，在靜電場(chǎng)中由a點(diǎn)移到b點(diǎn)，在此過(guò)程中，除電場(chǎng)力外，其他力做功為6.0×10－5J，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增加了8.0×10－5J，則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab為()A．3.0×104VB．1.0×104VC．4.0×104VD．7.0×104V【解析】根據(jù)動(dòng)能定理qUab＋W其他＝ΔEk，得qUab＝ΔEk－W其他＝8.0×10－5J－6.0×10－5J＝2.0×10－5J，解得Uab＝1.0×104V，故選項(xiàng)B正確．【答案】B6．(多選)空間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，有一電荷量為＋q、質(zhì)量為m的粒子從O點(diǎn)以速率v0射入電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)速率為2v0.另一電荷量為－q、質(zhì)量為m的粒子以速率2v0，仍從O點(diǎn)射入電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速率為3v0，若忽略重力，則()A．在O、A、B三點(diǎn)中，B點(diǎn)電勢(shì)最高B．在O、A、B三點(diǎn)中，A點(diǎn)電勢(shì)最高C．OA間電勢(shì)差比BO間電勢(shì)差大D．OA間電勢(shì)差比BO間電勢(shì)差小【解析】帶正電粒子由O到A，動(dòng)能變大，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，電勢(shì)降低，O點(diǎn)電勢(shì)較高；帶負(fù)電粒子從O到B速率增大，電場(chǎng)x也做正功，電勢(shì)能減小，電勢(shì)升高，B點(diǎn)電勢(shì)比O點(diǎn)高，所以B點(diǎn)最高，B錯(cuò)誤，A正確；OA兩點(diǎn)間電勢(shì)差為：UOA＝WOAq＝12m2v02－12mv20q＝3mv202q，OB兩點(diǎn)間電勢(shì)差為：UOB＝WOB－q＝12m3v02－12m2v02－q＝－5mv202q，C錯(cuò)誤，D正確．【答案】AD7.如圖所示，在處于O點(diǎn)的點(diǎn)電荷＋Q形成的電場(chǎng)中，試探電荷＋q由A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做功為W1，以O(shè)A為半徑畫(huà)弧交OB于C，再把試探電荷由A點(diǎn)移到C點(diǎn)電場(chǎng)力做功為W2；由C點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做功為W3.則三次電場(chǎng)力做功的大小關(guān)系為()A．W1＝W2＝W3<0B．W1>W2＝W3>0C．W1＝W3>W2＝0D．W3>W1＝W2＝0【解析】點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)的等勢(shì)面是以該電荷為中心的球面，由題意知，三點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系，φA＝φC>φB，所以電勢(shì)差UAB＝UCB>0，UAC＝0，而W1＝qUAB，W2＝qUAC，W3＝qUCB，所以W1＝W3>W2＝0，C項(xiàng)正確．【答案】C8．有一帶電荷量q＝－3×10－6C的點(diǎn)電荷，從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)過(guò)程，克服靜電力做功6×10－4J，從B點(diǎn)移到C點(diǎn)過(guò)程靜電力做功9×10－4J.求：(1)AB、BC、CA間電勢(shì)差各為多少？(2)若以B點(diǎn)電勢(shì)為零，則A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)各為多少？電荷在A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)能各為多少？【解析】(1)電荷由A移向B克服靜電力做功，即靜電力做負(fù)功，WAB＝－6×10－4JUAB＝WABq＝－6×10－4－3×10－6V＝200VUBC＝WBCq＝9×10－4－3×10－6V＝－300V.UCA＝UCB＋UBA＝－UBC＋(－UAB)＝300V－200V＝100V.(2)若φB＝0，由UAB＝φA－φB得φA＝UAB＝200V由UBC＝φB－φC得φC＝φB－UBC＝0－(－300)V＝300V.電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能EpA＝qφA＝－3×10－6×200J＝－6×10－4J，電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能EpC＝qφC＝－3×10－6×300J＝－9×10－4J.【答案】(1)200V－300V100V(2)200V300V－6×10－4J－9×10－4J9．如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有a、b、c三點(diǎn)，ab＝5cm，bc＝12cm，其中ab沿電場(chǎng)線方向，bc和電場(chǎng)線方向成60°角，一個(gè)電荷量為q＝4×10－8C的正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)時(shí)靜電力做功為W1＝1.2×10－7J，求：(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E；(2)電荷從b移到c，靜電力做功W2；(3)a、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uac.【解析】(1)設(shè)a、b間距離為d，由題設(shè)條件有W1＝qEd.E＝W1qd＝1.2×10－74×10－8×5×10－2V/m＝60V/m.(2)設(shè)b、c間距離為d′，b、c兩點(diǎn)沿場(chǎng)強(qiáng)方向距離為d1.W2＝qEd1＝qEd′cos60°＝4×10－8×60×12×10－2×0.5J＝1.44×10－7J.(3)正電荷從a移到c靜電力做功W＝W1＋W2，又W＝qUac，則Uac＝W1＋W2q＝1.2×10－7＋1.44×10－74×10－8V＝6.6V.【答案】(1)60V/m(2)1.44×10－7J(3)6.6V能力提升1．如圖所示，有一半圓弧光滑軌道，半徑為R，在與圓心等高的位置靜止放置一個(gè)帶正電的小球A，其質(zhì)量為m，MN之間有一方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，讓小球A自由滾下進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，水平面也是光滑的，下列說(shuō)法正確的是()A．小球一定能穿過(guò)MN區(qū)域繼續(xù)運(yùn)動(dòng)B．如果小球沒(méi)有穿過(guò)MN區(qū)域，小球一定能回到出發(fā)點(diǎn)C．如果小球沒(méi)有穿過(guò)MN區(qū)域，只要電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大，小球可以到達(dá)P點(diǎn)，且到達(dá)P點(diǎn)速度大于等于gRD．如果小球一定能穿過(guò)MN區(qū)域，電場(chǎng)力做的功為－mgR【解析】小球帶正電，進(jìn)入電場(chǎng)后做減速運(yùn)動(dòng)，如果小球達(dá)到N點(diǎn)還沒(méi)有減速到零，說(shuō)明小球穿過(guò)了MN區(qū)域，如果小球還沒(méi)有到N點(diǎn)就減速到零，說(shuō)明小球不能穿過(guò)MN區(qū)域，A項(xiàng)錯(cuò)．如果小球沒(méi)有穿過(guò)MN區(qū)域，根據(jù)能量守恒定律，小球能回到出發(fā)點(diǎn)，且速度為零，B項(xiàng)對(duì)，C項(xiàng)錯(cuò)．如果小球一定能穿過(guò)MN區(qū)域，根據(jù)動(dòng)能定理，電場(chǎng)力做的功與重力做的總功之和等于動(dòng)能的變化，由于不知道小球在N點(diǎn)的速度是否為0，所以無(wú)法確定電場(chǎng)力做的功，D項(xiàng)錯(cuò)．【答案】B2．如圖所示，實(shí)線為電場(chǎng)線，虛線為等勢(shì)線，且AB＝BC，電場(chǎng)中的A、B、C三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)分別為EA、EB、EC，電勢(shì)分別為φA、φB、φC，AB、BC間的電勢(shì)差分別為UAB、UBC，則下列關(guān)系中錯(cuò)誤的是()A．φA>φB>φCB．EC>EB>EAC．UAB<UBCD．UAB＝UBC【解析】A、B、C三點(diǎn)處在一根電場(chǎng)線上，沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降落，故φA>φB>φC，A正確；由電場(chǎng)線的密集程度可看出電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系為EC>EB>EA，B對(duì)；電場(chǎng)線密集的地方電勢(shì)降落較快，故UBC>UAB，C對(duì)D錯(cuò)．【答案】D3．如圖所示，質(zhì)量為m，帶電量為q的粒子，以初速度v0從A點(diǎn)豎直向上射入真空中的沿水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，粒子通過(guò)電場(chǎng)中B點(diǎn)時(shí)速率vB＝2v0，方向與電場(chǎng)的方向一致，則A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差為()A.mv202qB.3mv20qC.2mv20qD.3mv202q【解析】豎直方向上做勻減速運(yùn)動(dòng)：h＝v202gA→B由動(dòng)能定理有－mgh＋qUAB＝12mv2B－12mv20又vB＝2v0，聯(lián)立解得UAB＝2mv20q.【答案】C4.如圖所示，在粗糙水平面上固定一點(diǎn)電荷Q，在M點(diǎn)無(wú)初速度釋放一帶有恒定電荷量的小物塊，小物塊在點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)靜止，從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中，下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是()A．小物塊所受靜電力逐漸減小B．小物塊具有的電勢(shì)能逐漸減小C．M點(diǎn)的電勢(shì)一定高于N點(diǎn)的電勢(shì)D．小物塊電勢(shì)能變化量的大小一定等于克服摩擦力做的功【解析】小物塊從M到N運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，一定受到向右的摩擦力，所以庫(kù)侖力一定向左．隨著由M到N運(yùn)動(dòng)，離電荷Q距離越來(lái)越大，所以物塊受到靜電力即庫(kù)侖力一定減小，A正確．由動(dòng)能定理可得μmgx－WE＝0，即WE＝μmgx，靜電力做正功，小物塊具有的電勢(shì)能減小，其減少量等于滑動(dòng)摩擦力做功的值，B、D正確．因?yàn)殡姾蒕的電性未知，因而不能判斷M、N兩點(diǎn)電勢(shì)的高低，C錯(cuò)．【答案】C5．如圖所示，光滑絕緣細(xì)桿豎直放置，它與以正電荷Q為圓心的某圓交于B、C兩點(diǎn)，質(zhì)量為m、帶電荷量－q的有孔小球從桿上A點(diǎn)無(wú)初速度下滑，已知q?Q，AB＝h，小球滑到B點(diǎn)時(shí)的速度大小為3gh.求：(1)小球由A到B的過(guò)程中電場(chǎng)力做的功；(2)A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)差．【解析】(1)因?yàn)闂U是光滑的，所以