2024-2025學(xué)年新教材高中物理第10章靜電場中的能量2電勢差練習(xí)含解析新人教版必修第三冊

PAGE6-電勢差課后訓(xùn)練鞏固提升雙基鞏固學(xué)考突破1.一個點電荷,從靜電場中的A點移到B點的過程中,靜電力做功為零,則()A.A、B兩點的電場強度肯定相等B.作用于該點電荷的靜電力與其移動方向總是垂直的C.A、B兩點的電勢差為零D.點電荷肯定沿直線從A點移到B點答案:C解析:由公式WAB=qUAB可知,若WAB=0,則肯定是UAB=0。選項C正確。2.在靜電場中,一個電子由a點移到b點時靜電力做功為5eV(1eV=1.6×10-19J),則下列說法正確的是()A.電場強度的方向肯定由b沿直線指向aB.a、b兩點間電勢差Uab=5VC.電子的電勢能削減5eVD.電子的電勢能削減5J答案:C解析:電場強度的方向與運動路徑無關(guān),A錯;Uab=Wabq=5eV-e=-5V,B錯;靜電力做5eV的正功,電勢能削減5eV=8×3.如圖所示,在電荷量為-Q的點電荷形成的電場中有A、B、C三點,它們到點電荷的距離rA<rB<rC,且UAB=UBC。則()A.A點電勢高于C點電勢B.A點電場強度比C點電場強度小C.同一負電荷放在C點比放在A點的電勢能大D.同一負電荷由A點移到B點與由B點移到C點靜電力做功相同答案:D解析:由孤立負點電荷電場線和等勢面的分布知A、B錯誤;因φC>φA,同一負電荷在電勢低處電勢能大,C錯誤;因UAB=UBC,據(jù)W=qU知WAB=WBC,D正確。4.如圖所示,一帶電粒子在電場中沿曲線AB運動,從B點穿出電場,a、b、c、d為該電場中的等勢面,這些等勢面都是相互平行的豎直平面,不計粒子所受重力,則()A.該粒子肯定帶負電B.此電場不肯定是勻強電場C.該電場的電場線方向肯定水平向左D.粒子在電場運動過程中動能不斷削減答案:D解析:由于不能確定電場線方向,故不能確定粒子所帶電性,A、C錯誤;等勢面相互平行,故肯定是勻強電場,B錯誤;粒子所受靜電力肯定沿電場線指向軌跡凹側(cè),而電場線和等勢面垂直,由此可確定靜電力肯定做負功,故動能不斷削減,D正確。5.如圖所示,O為兩個等量異種電荷連線的中點,P為連線中垂線上的一點,對O、P兩點的比較正確的是()A.φO=φP,EO<EPB.φO>φP,EO=EPC.負電荷在P點的電勢能大D.O、P兩點所在直線為等勢線答案:D解析:等量異種電荷連線的中垂線是一條等勢線,故φO=φP,D對;負電荷在O、P兩點電勢能相等,C錯;由等量異種電荷的電場特點可知從中點O到無窮遠,電場強度越來越小,故EO>EP,A、B錯。6.(多選)某靜電場等勢面如圖中虛線所示,則()A.B點的電場強度比A點的大B.A點的電勢比C點的高C.將電荷從A點移到B點靜電力不做功D.負電荷在C點的電勢能小于零答案:ABC解析:B點的等勢面比A點的等勢面密,則B點的電場強度比A點的大,故A正確;A點的電勢為0,C點的電勢為-5V,A點的電勢比C點的高,故B正確;A點的電勢與B點的電勢相等,將電荷從A點移到B點靜電力不做功,故C正確;C點的電勢小于零,負電荷在C點的電勢能大于零,故D錯誤。7.把電荷量為2×10-6C的正點電荷從無限遠處移到電場中A點,要克服靜電力做功8×10-8J,若把該電荷從無限遠處移到電場中B點,需克服靜電力做功2×10-8J,取無限遠處電勢為零。求:(1)A點的電勢;(2)A、B兩點的電勢差;(3)把2×10-5C的負電荷由A點移到B點時靜電力做的功。答案:(1)0.04V(2)0.03V(3)-6×10-7J解析:本題考查靜電力做功與電勢差的關(guān)系,培育科學(xué)思維。(1)無限遠處與A點間的電勢差U∞A=W1q=-8×10-由題可知φ∞=0,則φA=0.04V。(2)無限遠處與B點間的電勢差U∞B=W2q=-2×10-由題可知φ∞=0,則φB=0.01V。則A、B兩點的電勢差為UAB=φA-φB=0.04V-0.01V=0.03V。(3)靜電力做的功W=q'UAB=-2×10-5×0.03J=-6×10-7J。選考奠基素養(yǎng)提升1.電場中有A、B兩點,一個點電荷在A點的電勢能為1.2×10-8J,在B點的電勢能為8×10-9J。已知A、B兩點在同一條電場線上,如圖所示,該點電荷的電荷量大小為1.0×10-9C,那么()A.由題意無法確定電荷的正負B.由題意無法確定A、B兩點的電勢C.A、B兩點的電勢差UAB=4.0VD.把該點電荷從A移到B,靜電力做功為WAB=4×10-9J答案:D解析:在A點的電勢能大于在B點的電勢能,將該點電荷從A點移到B點靜電力做正功,所以該電荷肯定為負電荷,且由φ=Epq能確定A、B兩點的電勢,故A、B錯誤;WAB=EpA-EpB=1.2×10-8J-8×10-9J=4×10-9J,UAB=WABq=2.如圖所示,虛線a、b、c是某靜電場中的三個等勢面,一正粒子的運動軌跡如圖中實線KLMN所示。由圖可知()A.粒子從K到L的過程中,靜電力做負功,電勢能減小B.粒子從L到M的過程中,靜電力做負功,電勢能增加C.φa>φb>φcD.φa<φb<φc答案:C解析:由等勢面的分布規(guī)律可知,該電場為點電荷產(chǎn)生的電場。由運動軌跡可知,運動的正粒子跟場源電荷的相互作用是斥力,所以場源電荷是正電荷。依據(jù)電場線與等勢面垂直,電場線的分布是發(fā)散狀輻射向外的。正粒子從K到L受靜電力的方向背離圓心,與移動方向夾角為鈍角,靜電力做負功,粒子的電勢能增加,選項A錯誤。從L到M,可看作從軌跡與L所在等勢面的另一交點運動到M,粒子受到的靜電力與移動方向夾角為銳角,靜電力做正功,粒子的電勢能削減,選項B錯誤。依據(jù)電場線的方向是電勢降低的方向可知選項C正確,D錯誤。3.如圖所示,在A點由靜止釋放一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子,粒子到達B點時速度恰好為零,設(shè)A、B所在的電場線豎直向下,A、B間的高度差為h,則()A.帶電粒子帶正電B.A、B兩點間的電勢差UAB=mghC.B點電場強度等于A點電場強度D.A點電場強度大于B點電場強度答案:B解析:本題考查帶電粒子在電場中的運動,培育綜合分析實力及科學(xué)看法。帶電粒子由A到B的過程中,重力做正功,而粒子運動到B點時動能沒有增大,說明靜電力做負功。依據(jù)動能定理有mgh-qUAB=0,解得A、B兩點間電勢差為UAB=mghq。因為A點電勢高于B點電勢,UAB>0,所以粒子帶負電,選項A錯誤,B正確。帶電粒子由A運動到B過程中,在重力和靜電力的共同作用下,先加速運動后減速運動。因為重力為恒力,所以靜電力由小于重力變?yōu)榇笥谥亓?由此可見B點電場強度大于A4.下圖為某示波管內(nèi)的聚焦電場,實線和虛線分別表示電場線和等勢線,則()A.電場強度Ea>Eb,Eb<EcB.電勢φa>φb,φc>φbC.沿cba路徑移動質(zhì)子與電子,電荷的電勢能變更是一樣的D.沿bc直線方向射入的電子肯定做直線運動答案:D解析:依據(jù)電場線的疏密表示電場強度的相對大小,可知Ea>Eb>Ec,故A錯誤;沿著電場線方向電勢是降低的,同一等勢面上各點的電勢相等,則知φc>φb=φa,故B錯誤;沿cba路徑移動質(zhì)子與電子,依據(jù)公式W=qU,知由于電子與質(zhì)子的電性相反,靜電力對質(zhì)子做正功,質(zhì)子的電勢能減小,對電子做負功,電子的電勢能增大,故C錯誤;沿bc直線方向射入的電子,所受的靜電力沿bc方向,電子做直線運動,故D正確。5.有一電荷量為q=-3×10-6C的點電荷,從電場中的A點移到B點時克服靜電力做功6×10-4J,從B點移到C點時靜電力做功9×10-4J。(1)求AB、BC、CA間的電勢差。(2)以B點為零電勢點,求A、C兩點的電勢。(3)比較電荷在A、C兩點的電勢能的凹凸。答案:(1)200V-300V100V(2)200V300V(3)在A點電勢能高解析:(1)負點電荷從A點移到B點克服靜電力做功,即WAB=-6×10-4J。AB間的電勢差UAB=WABq=BC間的電勢差UBC=WBCq=CA間的電勢差UCA=UCB+UBA=-UBC+(-UAB)=100V。(2)因B點的電勢為零,由UAB=φA-φB得A點的電勢φA=UAB=200V。由UBC=φB-φC得C點的電勢φC=-UBC=300V。(3)電荷從A到C靜電力做的功WAC=WAB+WBC=3×10-4J。電勢能減小,電荷在A點的電勢能高。6.如圖所示,光滑絕緣細桿豎直放置,它與以電荷量為Q的正電荷為圓心的某圓交于B、C兩點,質(zhì)量為m、電荷量為-q的有孔小球從桿上A點無初速度下滑,已知q?Q,AB=h,小球滑到B點時的速度大小為3gh(1