第10章2.電勢(shì)差課后練習(xí)Word版含解析

2.電勢(shì)差1.一個(gè)點(diǎn)電荷,從靜電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中,靜電力做功為零,則()、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等B.作用于該點(diǎn)電荷的靜電力與其移動(dòng)方向總是垂直的、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差為零D.點(diǎn)電荷一定沿直線從A點(diǎn)移到B點(diǎn)答案:C解析:由公式WAB=qUAB可知,若WAB=0,則一定是UAB=0。選項(xiàng)C正確。2.在靜電場(chǎng)中,一個(gè)電子由a點(diǎn)移到b點(diǎn)時(shí)靜電力做功為5eV(1eV=×10-19J),則下列說法正確的是()A.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一定由b沿直線指向a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差Uab=5VC.電子的電勢(shì)能減少5eVD.電子的電勢(shì)能減少5J答案:C解析:電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān),A錯(cuò);Uab=Wabq=5eV-e=-5V,B錯(cuò);靜電力做5eV的正功,電勢(shì)能減少5eV=8×10-3.如圖所示,在電荷量為-Q的點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中有A、B、C三點(diǎn),它們到點(diǎn)電荷的距離rA<rB<rC,且UAB=UBC。則()點(diǎn)電勢(shì)高于C點(diǎn)電勢(shì)點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度比C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度小C.同一負(fù)電荷放在C點(diǎn)比放在A點(diǎn)的電勢(shì)能大D.同一負(fù)電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)與由B點(diǎn)移到C點(diǎn)靜電力做功相同答案:D解析:由孤立負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)線和等勢(shì)面的分布知A、B錯(cuò)誤;因φC>φA,同一負(fù)電荷在電勢(shì)低處電勢(shì)能大,C錯(cuò)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(chǎng)中沿曲線AB運(yùn)動(dòng),從B點(diǎn)穿出電場(chǎng),a、b、c、d為該電場(chǎng)中的等勢(shì)面,這些等勢(shì)面都是互相平行的豎直平面,不計(jì)粒子所受重力,則()A.該粒子一定帶負(fù)電B.此電場(chǎng)不一定是勻強(qiáng)電場(chǎng)C.該電場(chǎng)的電場(chǎng)線方向一定水平向左D.粒子在電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能不斷減少答案:D解析:由于不能確定電場(chǎng)線方向,故不能確定粒子所帶電性,A、C錯(cuò)誤;等勢(shì)面互相平行,故一定是勻強(qiáng)電場(chǎng),B錯(cuò)誤;粒子所受靜電力一定沿電場(chǎng)線指向軌跡凹側(cè),而電場(chǎng)線和等勢(shì)面垂直,由此可確定靜電力一定做負(fù)功,故動(dòng)能不斷減少,D正確。5.如圖所示,O為兩個(gè)等量異種電荷連線的中點(diǎn),P為連線中垂線上的一點(diǎn),對(duì)O、P兩點(diǎn)的比較正確的是()A.φO=φP,EO<EPB.φO>φP,EO=EPC.負(fù)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能大、P兩點(diǎn)所在直線為等勢(shì)線答案:D解析:等量異種電荷連線的中垂線是一條等勢(shì)線,故φO=φP,D對(duì);負(fù)電荷在O、P兩點(diǎn)電勢(shì)能相等,C錯(cuò);由等量異種電荷的電場(chǎng)特點(diǎn)可知從中點(diǎn)O到無窮遠(yuǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度越來越小,故EO>EP,A、B錯(cuò)。6.(多選)某靜電場(chǎng)等勢(shì)面如圖中虛線所示,則()點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比A點(diǎn)的大點(diǎn)的電勢(shì)比C點(diǎn)的高C.將電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)靜電力不做功D.負(fù)電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能小于零答案:ABC解析:B點(diǎn)的等勢(shì)面比A點(diǎn)的等勢(shì)面密,則B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比A點(diǎn)的大,故A正確;A點(diǎn)的電勢(shì)為0,C點(diǎn)的電勢(shì)為-5V,A點(diǎn)的電勢(shì)比C點(diǎn)的高,故B正確;A點(diǎn)的電勢(shì)與B點(diǎn)的電勢(shì)相等,將電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)靜電力不做功,故C正確;C點(diǎn)的電勢(shì)小于零,負(fù)電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能大于零,故D錯(cuò)誤。7.把電荷量為2×10-6C的正點(diǎn)電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中A點(diǎn),要克服靜電力做功8×10-8J,若把該電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中B點(diǎn),需克服靜電力做功2×10-8J,取無限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零。求:(1)A點(diǎn)的電勢(shì);(2)A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差;(3)把2×10-5C的負(fù)電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)靜電力做的功。答案:(1)V(2)V(3)-6×10-7J解析:本題考查靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系,培養(yǎng)科學(xué)思維。(1)無限遠(yuǎn)處與A點(diǎn)間的電勢(shì)差U∞A=W1q=-8×10-8由題可知φ∞=0,則φA=。(2)無限遠(yuǎn)處與B點(diǎn)間的電勢(shì)差U∞B=W2q=-2×10-8由題可知φ∞=0,則φB=。則A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差為UAB=φA-φB=。(3)靜電力做的功W=q'UAB=-2×10-5×=-6×10-7J。選考奠基素養(yǎng)提升1.電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn),一個(gè)點(diǎn)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能為×10-8J,在B點(diǎn)的電勢(shì)能為8×10-9J。已知A、B兩點(diǎn)在同一條電場(chǎng)線上,如圖所示,該點(diǎn)電荷的電荷量大小為×10-9C,那么()A.由題意無法確定電荷的正負(fù)B.由題意無法確定A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB=VD.把該點(diǎn)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(diǎn)的電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能,將該點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)靜電力做正功,所以該電荷一定為負(fù)電荷,且由φ=Epq能確定A、B兩點(diǎn)的電勢(shì),故A、B錯(cuò)誤;WAB=EpA-EpB=×10-8J-8×10-9J=4×10-9J,UAB=WABq=4×10-2.如圖所示,虛線a、b、c是某靜電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面,一正粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線KLMN所示。由圖可知()A.粒子從K到L的過程中,靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能減小B.粒子從L到M的過程中,靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加C.φa>φb>φcD.φa<φb<φc答案:C解析:由等勢(shì)面的分布規(guī)律可知,該電場(chǎng)為點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)。由運(yùn)動(dòng)軌跡可知,運(yùn)動(dòng)的正粒子跟場(chǎng)源電荷的相互作用是斥力,所以場(chǎng)源電荷是正電荷。根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直,電場(chǎng)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(dòng)方向夾角為鈍角,靜電力做負(fù)功,粒子的電勢(shì)能增加,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。從L到M,可看作從軌跡與L所在等勢(shì)面的另一交點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M,粒子受到的靜電力與移動(dòng)方向夾角為銳角,靜電力做正功,粒子的電勢(shì)能減少,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。根據(jù)電場(chǎng)線的方向是電勢(shì)降低的方向可知選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。3.如圖所示,在A點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子,粒子到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度恰好為零,設(shè)A、B所在的電場(chǎng)線豎直向下,A、B間的高度差為h,則()A.帶電粒子帶正電、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB=mgh點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度等于A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度答案:B解析:本題考查帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),培養(yǎng)綜合分析能力及科學(xué)態(tài)度。帶電粒子由A到B的過程中,重力做正功,而粒子運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能沒有增大,說明靜電力做負(fù)功。根據(jù)動(dòng)能定理有mgh-qUAB=0,解得A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差為UAB=mghq。因?yàn)锳點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì),UAB>0,所以粒子帶負(fù)電,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確。帶電粒子由A運(yùn)動(dòng)到B過程中,在重力和靜電力的共同作用下,先加速運(yùn)動(dòng)后減速運(yùn)動(dòng)。因?yàn)橹亓楹懔?所以靜電力由小于重力變?yōu)榇笥谥亓?由此可見B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度,選項(xiàng)C、D4.下圖為某示波管內(nèi)的聚焦電場(chǎng),實(shí)線和虛線分別表示電場(chǎng)線和等勢(shì)線,則()A.電場(chǎng)強(qiáng)度Ea>Eb,Eb<EcB.電勢(shì)φa>φb,φc>φbC.沿cba路徑移動(dòng)質(zhì)子與電子,電荷的電勢(shì)能改變是一樣的D.沿bc直線方向射入的電子一定做直線運(yùn)動(dòng)答案:D解析:根據(jù)電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的相對(duì)大小,可知Ea>Eb>Ec,故A錯(cuò)誤;沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)是降低的,同一等勢(shì)面上各點(diǎn)的電勢(shì)相等,則知φc>φb=φa,故B錯(cuò)誤;沿cba路徑移動(dòng)質(zhì)子與電子,根據(jù)公式W=qU,知由于電子與質(zhì)子的電性相反,靜電力對(duì)質(zhì)子做正功,質(zhì)子的電勢(shì)能減小,對(duì)電子做負(fù)功,電子的電勢(shì)能增大,故C錯(cuò)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(yùn)動(dòng),故D正確。5.有一電荷量為q=-3×10-6C的點(diǎn)電荷,從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)克服靜電力做功6×10-4J,從B點(diǎn)移到C點(diǎn)時(shí)靜電力做功9×10-4J。(1)求AB、BC、CA間的電勢(shì)差。(2)以B點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn),求A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)。(3)比較電荷在A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)能的高低。答案:(1)200V-300V100V(2)200V300V(3)在A點(diǎn)電勢(shì)能高解析:(1)負(fù)點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)克服靜電力做功,即WAB=-6×10-4J。AB間的電勢(shì)差UAB=WABq=-BC間的電勢(shì)差UBC=WBCq=9×1CA間的電勢(shì)差UCA=UCB+UBA=-UBC+(-UAB)=100V。(2)因B點(diǎn)的電勢(shì)為零,由UAB=φA-φB得A點(diǎn)的電勢(shì)φA=UAB=200V。由UBC=φB-φC得C點(diǎn)的電勢(shì)φC=-UBC=300V。(3)電荷從A到C靜電力做的功WAC=WAB+WBC=3×10-4J。電勢(shì)能減小,電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能高。6.如圖所示,光滑絕緣細(xì)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(diǎn),質(zhì)量為m、電荷量為-q的有孔小球從桿上A點(diǎn)無初速度下滑,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