【名師一號(hào)】2020-2021學(xué)年新課標(biāo)版物理選修3-1-第一章靜電場(chǎng)雙基限時(shí)練5

雙基限時(shí)練(五)電勢(shì)差1．一電荷量為＋2×10－8C的點(diǎn)電荷在外力作用下，從靜電場(chǎng)中的a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，在這個(gè)過程中電場(chǎng)力對(duì)點(diǎn)電荷做功為8×10－6J，若a點(diǎn)電勢(shì)為φa，b點(diǎn)電勢(shì)為φA．可以判定φa－φb＝400VB．可以判定φa－φb＝－400VC.φa－φb可能等于零D．不行能推斷φa－φb的值解析應(yīng)用φa－φb＝eq\f(Wab,q)可求得．答案A2．如圖所示，三個(gè)同心圓是以點(diǎn)電荷Q為圓心的等勢(shì)面，相鄰等勢(shì)面的電勢(shì)差相等，則下列說法正確的是()A．一個(gè)點(diǎn)電荷＋q在B點(diǎn)所受的電場(chǎng)力比在A點(diǎn)的大B．一個(gè)點(diǎn)電荷＋q在B點(diǎn)具有的電勢(shì)能比在A點(diǎn)的小C．將同一個(gè)電荷由B點(diǎn)移到D點(diǎn)電場(chǎng)力做的功比由C點(diǎn)移到A點(diǎn)多D．將電荷＋q由B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功解析點(diǎn)電荷電場(chǎng)中，離點(diǎn)電荷越近場(chǎng)強(qiáng)越大，所以EA>EB，點(diǎn)電荷＋q在A點(diǎn)受的電場(chǎng)力比在B點(diǎn)受的電場(chǎng)力大，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤．從B向A移動(dòng)＋q，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，即＋q在B點(diǎn)電勢(shì)能比在A點(diǎn)大，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤．從B到D移動(dòng)電荷量為＋q的電荷，靜電力做功WBD＝qUBD，從C到A所做的功是WCA＝qUCA，由于UBD＝UCA，故WBD＝WCA，即C選項(xiàng)錯(cuò)誤．從B到C移動(dòng)＋q，電場(chǎng)力應(yīng)做正功，D選項(xiàng)正確．答案D3．對(duì)于電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)，下列說法正確的是()A．電勢(shì)差的定義式UAB＝eq\f(WAB,q)，說明兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB與電場(chǎng)力做功WAB成正比，與移動(dòng)電荷的電荷量q成反比B.A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于將正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功C．將1C電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做1J的功，這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為1D．電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中，除受電場(chǎng)力外，還受其他力的作用，電荷電勢(shì)能的變化就不再等于電場(chǎng)力所做的功解析依據(jù)電勢(shì)差的定義，電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于將單位正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功，僅由電場(chǎng)及兩點(diǎn)位置打算，與移動(dòng)的電荷量及做功的多少無關(guān)，即U＝eq\f(W,q)也是比值定義式，所以A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤，C選項(xiàng)正確．電勢(shì)能的變化唯一打算于電場(chǎng)力做的功，與其他力是否做功，做多少功都沒有關(guān)系，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案C4.如圖，三個(gè)等勢(shì)面上有a、b、c、d四點(diǎn)，若將一正電荷由c經(jīng)a移到d點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功W1；若由c經(jīng)b移到d點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功W2.則W1與W2，c、d兩點(diǎn)電勢(shì)φc、φd關(guān)系為()A．W1>W2，φc>φdB．W1<W2，φc<φdC．W1＝W2，φc<φdD．W1＝W2，φc>φd解析c→a→d：W1＝qUcd>0，由于q>0，所以Ucd>0，即φc>φd.c→b→d：W2＝qUcd，所以W1＝W2，故D正確．答案D5．一個(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UA．3.0×104V B．1.0×104VC．4.0×104V D．7.0×104V解析依據(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．如圖所示的點(diǎn)電荷電場(chǎng)中，將檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)分別移到以點(diǎn)電荷為中心的同一圓周上的B、C、D、E各點(diǎn)，則電場(chǎng)力做功()A．從A到B做功最多B．從A到C做功最多C．從A到E做功最多D．做功一樣多解析以點(diǎn)電荷為圓心的圓周上的各點(diǎn)電勢(shì)相等，所以UAB＝UAC＝UAD＝UAE.依據(jù)W＝qU可知，將檢驗(yàn)電荷從A移到B、C、D、E各點(diǎn)電場(chǎng)力做功一樣多，選項(xiàng)D正確．答案D7．如圖所示，實(shí)線表示一簇關(guān)于x軸對(duì)稱的等勢(shì)面，在軸上有A、B兩點(diǎn)，則以下說法正確的是()A．A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)B．A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向指向x軸負(fù)方向C．A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)D．A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)解析由電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系可知電場(chǎng)線肯定與等勢(shì)面垂直，且從電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面，作出相對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)線分布，如圖所示，則可知A、B兩點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)方向應(yīng)與x軸同向，由電場(chǎng)線的疏密可知，A點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)EA小于B點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)EB，故正確答案為A、D選項(xiàng)．答案AD8.如圖所示，圓弧虛線表示正點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面，相鄰兩等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等．光滑絕緣直桿沿電場(chǎng)方向水平放置并固定不動(dòng)，桿上套有一帶正電的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，滑塊通過絕緣輕彈簧與固定點(diǎn)O相連，并以某一初速度從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，OM<ON.若滑塊在M、N時(shí)彈簧的彈力大小相等，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，則()A．滑塊從M到N的過程中，速度可能始終增大B．滑塊從位置1到2的過程中，電場(chǎng)力做的功比從位置3到4的小C．在M、N之間的范圍內(nèi)，可能存在滑塊速度相同的兩個(gè)位置D．在M、N之間可能存在只由電場(chǎng)力確定滑塊加速度大小的三個(gè)位置解析由于OM<ON，且在M、N兩處彈簧彈力相等，可知在M處彈簧處于壓縮狀態(tài)，在N處彈簧處于拉伸狀態(tài)，滑塊從M到N的過程中，電場(chǎng)力對(duì)滑塊做正功，而彈簧的彈性勢(shì)能先增大，再減小，然后再增大，滑塊在電場(chǎng)力和彈簧彈力共同作用下速度可能始終增加，A選項(xiàng)正確；由W＝qU，可知滑塊從1到2與從3到4電場(chǎng)力做功相等，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理可得電場(chǎng)力做正功和彈簧做的負(fù)功相等，則動(dòng)能不變，所以在M、N之間有可能存在滑塊速度相同的兩個(gè)位置，C選項(xiàng)正確；當(dāng)彈簧處于原長時(shí)，彈力為零，滑塊僅受電場(chǎng)力，此時(shí)滑塊的加速度僅由電場(chǎng)力打算，當(dāng)彈簧與直線垂直時(shí)，彈力在豎直方向上，滑塊的加速度僅由電場(chǎng)力打算，故對(duì)應(yīng)的位置有兩處，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案AC9．如圖所示，三條平行等距的直線表示電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，電勢(shì)值分別為10V、20V、30V，實(shí)線是一帶負(fù)電的粒子(不計(jì)重力)在該區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡，對(duì)于這軌道上的a、b、c三點(diǎn)來說()A．粒子必先過a，再到b，然后到cB．粒子在三點(diǎn)所受的合力Fa＝Fb＝FcC．粒子在三點(diǎn)的動(dòng)能大小為Ekb>Eka<EkcD．粒子在三點(diǎn)的電勢(shì)能大小為Epb>Epa>Epc解析該電場(chǎng)中的等勢(shì)線為均勻分布且平行的直線，可知該電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)線的方向是由高電勢(shì)指向低電勢(shì)，且垂直等勢(shì)線，帶負(fù)電的粒子所受電場(chǎng)力與電場(chǎng)線方向相反，由做曲線運(yùn)動(dòng)的條件可知，粒子亦可先過c點(diǎn)，經(jīng)b點(diǎn)再到a點(diǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力為恒定外力，故選項(xiàng)B正確；粒子在該勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過程中，電勢(shì)能和動(dòng)能的總和保持不變，帶負(fù)電的粒子在c點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能最小，在b點(diǎn)的電勢(shì)能最大，故Ekc>Eka>Ekb、Epb>Epa>Epc，故選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．答案BD10．如圖所示，一個(gè)帶負(fù)電的油滴以初速度v0從P點(diǎn)斜向上進(jìn)入水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，若油滴到達(dá)最高點(diǎn)的速度大小仍為v0，則油滴的最高點(diǎn)的位置是()A．在P點(diǎn)左上方 B．在P點(diǎn)右上方C．在P點(diǎn)正上方 D．上述狀況都可能解析油滴從開頭運(yùn)動(dòng)至到達(dá)最高點(diǎn)的過程中，由動(dòng)能定理得WG＋WE＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝0，而此過程中重力做負(fù)功，即WG<0，所以電場(chǎng)力做正功，即WE>0.而帶負(fù)電的油滴在運(yùn)動(dòng)中電場(chǎng)力做正功，所以最高點(diǎn)必在P點(diǎn)的左上方，故選項(xiàng)A正確．答案A11.如圖所示，在兩等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，MN為兩電荷連線的中垂線，a、b、c三點(diǎn)所在直線平行于兩電荷的連線，且a與c關(guān)于MN對(duì)稱，b點(diǎn)位于MN上，d點(diǎn)位于兩電荷的連線上．以下推斷正確的是()A．b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)B．b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)C．a(chǎn)、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差D．摸索電荷＋q在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于在c點(diǎn)的電勢(shì)能解析本題考查點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)分布規(guī)律及移動(dòng)電荷電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系，意在考查考生對(duì)等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)的生疏程度及電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的把握．兩點(diǎn)電荷連線上的中點(diǎn)是連線上場(chǎng)強(qiáng)最小的點(diǎn)同時(shí)也是中垂線上場(chǎng)強(qiáng)最大的點(diǎn)，所在d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，B選項(xiàng)正確，A選項(xiàng)錯(cuò)；依據(jù)電場(chǎng)線分布的對(duì)稱性，可知C選項(xiàng)正確；正摸索電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大，D選項(xiàng)錯(cuò)．答案BC12．在電場(chǎng)中把一個(gè)電荷量為6×10－6C的負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做功3×10－5J，再將電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力做功1.2×10－5解析這是一個(gè)直接應(yīng)用電勢(shì)差的定義式計(jì)算的題目，解題的關(guān)鍵是留意電場(chǎng)力的功、電荷、電勢(shì)差正負(fù)值之間的關(guān)系，如把這三個(gè)量值及其正、負(fù)號(hào)都代入，結(jié)果是統(tǒng)一的．依據(jù)電場(chǎng)力做功和電勢(shì)差的關(guān)系，得UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(－3×10－5,－6×10－6)V＝5VUBC＝eq\f(WBC,q)＝eq\f(1.2×10－5,－6×10－6)V＝－2V所以UAC＝UAB＋UBC＝5V＋(－2V)＝3V答案5V－2V3V13．有一個(gè)帶電荷量q＝3×10－6C的點(diǎn)電荷，從某電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電荷克服電場(chǎng)力做6×10－4J的功，從B點(diǎn)移到C點(diǎn)電場(chǎng)力對(duì)電荷做功9×10－4解析由題意，知WAB＝－6×10－4J所以UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(－6×10－4,3×10－6)V＝－200V又因WBC＝9×10－4J所以UBC＝eq\f(WBC,q)＝eq\f(9×10－4,3×10－6)V＝300VUAC＝φA－φC＝(φA－φB)＋(φB－φC)＝UAB＋UBC＝100V即A點(diǎn)電勢(shì)比C點(diǎn)高100V.答案100VA點(diǎn)較高14.如圖所示，光滑絕緣桿豎直放置，它與以正點(diǎn)電荷Q為圓心的某一圓周交于B、C兩點(diǎn)，質(zhì)量為m、帶電荷量為－q的有孔小球從桿上A點(diǎn)無初速下滑，已知q?Q，AB＝h，小球滑到B點(diǎn)時(shí)速度大小為eq\r(3gh)，則小球從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，求：(1)電場(chǎng)力所做功W；(2)A、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAC.解析依據(jù)