2024-2025學年新教材高中物理第十章靜電場中的能量2電勢差檢測含解析新人教版必修第三冊

PAGE6-電勢差(25分鐘60分)一、選擇題(本題共7小題,每小題6分,共42分)1.下列說法正確的是()A.電場中兩點間電勢的差值叫作電勢差,也叫電壓B.電勢差與電勢一樣,是相對量,與零電勢點的選取有關C.UAB表示B點與A點之間的電勢差,即UAB=φB-φAD.A、B兩點的電勢差是恒定的,不隨零電勢點的不同而變更,所以UAB=UBA【解析】選A。依據(jù)電勢差的概念可知,電場中兩點間電勢的差值叫作電勢差,又叫電壓,選項A正確;電勢是相對的,是相對于零電勢點而言的,而電勢差是肯定的,選項B錯誤;UAB=φA-φB=-UBA,選項C、D錯誤。2.在某電場中,將一帶電荷量為q=+2.0×10-9C的點電荷從a點移到b點,靜電力做功Wab=-4.0×10-8J,則a、b兩點間的電勢差UabA.-400V B.-200VC.-20V D.20V【解析】選C。依據(jù)靜電力做的功與電勢差的關系可知Uab==V=-20V,選項C正確,A、B、D錯誤。3.關于UAB=和WAB=qUAB的理解,正確的是()A.電場中的A、B兩點間的電勢差和兩點間移動電荷的電量q成反比B.在電場中A、B兩點移動不同的電荷,電場力的功WAB和電量q成正比C.UAB與q、WAB有關,且與WAB成正比D.WAB與q、UAB無關,與電荷移動的路徑無關【解析】選B。電場中兩點間的電勢差由電場及場中兩點的位置確定,跟移動電荷的電荷量無關,故A、C錯誤;而電場力做功表達式為:W=qU,可知電場力做功既與兩點間的電勢差有關,又與被移動電荷的電量有關,跟電荷移動的路徑無關,故B正確、D錯誤。4.下列說法中正確的是()A.沿電場線方向電勢降低,所以電勢降低的方向就是電場的方向B.在同一等勢面上移動電荷時,靜電力不做功C.在電場中將電荷由a點移到b點,靜電力做功為零,則該電荷肯定是在等勢面上運動D.某等勢面上各點的場強方向與該等勢面平行【解析】選B。沿電場線方向電勢降低,電場的方向是電勢降低最快的方向,電勢降低的方向不肯定就是電場的方向,選項A錯誤;等勢面與電場線垂直,故沿著等勢面移動電荷,電荷所受靜電力與運動方向始終垂直,靜電力不做功,選項B正確;在電場中將電荷由a點移到b點,靜電力做功為零,說明a、b兩點的電勢相等,該電荷不肯定是在等勢面上運動,選項C錯誤;等勢面與電場強度方向垂直,選項D錯誤。5.在某電場中,A、B兩點間的電勢差UAB=60V,B、C兩點間的電勢差UBC=-50V,則A、B、C三點電勢凹凸關系是()A.φA>φB>φC B.φA<φC<φBC.φA>φC>φB D.φC>φB>φA【解析】選C。由于UAB=φA-φB=60V,故φA>φB;UBC=φB-φC=-50V,故φC>φB;由于UAC=UAB+UBC=10V,故φA>φC。綜上分析φA>φC>φB,故C正確。6.如圖所示,MN是由一個正點電荷Q產(chǎn)生的電場中的一條電場線,一個帶正電的粒子+q飛入電場后,在電場力的作用下沿一條曲線運動,先后通過a、b兩點,不計粒子的重力,則()A.粒子在a點的加速度小于在b點的加速度B.a點電勢φa小于b點電勢φbC.粒子在a點的動能Eka小于在b點的動能EkbD.粒子在a點的電勢能Epa小于在b點的電勢能Epb【解析】選C。由圖可知粒子受力應向左,因粒子帶正電,故電場線的方向應向左,故正點電荷Q應在N一側,故a點的場強大于b點的場強,故粒子在a點的電場力大于b點電場力,故在a點的加速度大于在b點的加速度,故A錯誤;沿電場線的方向電勢降低,故a點的電勢大于b點的電勢,故B錯誤;粒子由a到b過程中,電場力做正功,故動能增大,故a點的動能小于b點的動能,故C正確;電場力做正功,故電勢能減小,故在a點的電勢能Epa大于在b點的電勢能Epb,故D錯誤。7.如圖所示,真空中有兩個等量正電荷,OO'為兩電荷連線的垂直平分線,P點在垂直平分線上,四邊形ONPM為菱形,下列說法中正確的是()A.P點和O點的電勢相等B.N點和M點場強相同C.電子在N點和M點具有相同的電勢能D.電子由P到O的過程中靜電力做負功【解析】選C。等量同種正電荷電場線和等勢面的分布如圖所示,由圖可知,P點和O點不在同一等勢面上,因此P點和O點電勢不相等,選項A錯誤;依據(jù)場強疊加原理可以知道,N、M兩點電場強度大小相等,但方向不同,故場強不同,選項B錯誤;由圖可以知道N點和M點電勢相等,電子在N點和M點具有相同的電勢能,選項C正確;電子由P到O的過程中逆著電場線移動,故靜電力做正功,選項D錯誤。二、非選擇題(18分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)8.電場中有A、B兩點,A點的場強為E=4.0×103N/C,A、B兩點的電勢差為U=3.0×103V。有一電荷量q=1.2×10-8C的微粒,質量m=2.0×10-12(1)帶電微粒在A點所受電場力多大?微粒被釋放的瞬間加速度多大?(2)帶電微粒從A點移到B點時,電場力做了多少功?若電場力做的功全部轉化為動能,則微粒到達B點時速度多大?【解析】(1)帶電微粒在A點所受電場力F=qE=4.8×10-5N。依據(jù)牛頓其次定律可得微粒被釋放的瞬間加速度:a==2.4×107m/s2(2)帶電微粒從A點移到B點,電場力做功W=qU=3.6×10-5J。電場力做多少功電勢能就變更多少,所以電勢能變更量的數(shù)值為Δε=W=3.6×10-5J。依據(jù)題意電勢能全部轉化為動能,設微粒到達B點時的速度為v,依據(jù)功能關系有:Δε=mv2解得:v==6.0×103m答案:(1)4.8×10-5N2.4×107m(2)3.6×10-5J6.0×103(15分鐘40分)9.(7分)(多選)電荷q在電場中某兩點間移動時,電場力做功為W,由此可算出兩點間的電勢差為U,若讓電量為2q的電荷在這兩點間移動,則()A.電場力做功仍為WB.電場力做功為2WC.該兩點間的電勢差仍為UD.這兩點間的電勢差變?yōu)椤窘馕觥窟xB、C。當電荷量為q時,電場力做功為:W=qU;當電荷量為2q時,電場力做功為:W'=2qU=2W,故A錯誤,B正確;電場中兩點間的電勢差由電場及電場中兩點的位置確定,與電荷無關,所以電勢差仍為U,故C正確,D錯誤。所以B、C正確,A、D錯誤。10.(7分)(多選)如圖所示a、b、c、d為勻強電場中的等勢面,一個質量為m、電荷量為q(q>0)的粒子在勻強電場中運動。A、B為其運動軌跡上的兩點。已知該粒子在A點的速度大小為v1,在B點的速度大小為v2,方向與等勢面平行。A、B連線長為L,連線與等勢面間的夾角為θ,不計粒子受到的重力,則()A.v1可能等于v2B.等勢面b的電勢比等勢面c的電勢高C.粒子從A運動到B所用時間為D.勻強電場的電場強度大小為【解析】選C、D。粒子帶正電,由做曲線運動合力指向曲線的內側和等勢面與電場線垂直可知,電場線方向豎直向上,所以粒子從A到B電場力做負功,動能減小,速度減小,故A錯誤;由以上分析可知,電場線豎直向上,由沿電場線方向電勢降低可知,等勢面b的電勢比等勢面c的電勢低,故B錯誤;粒子在水平方向做勻速直線運動,水平方向的速度為v2,水平位移為Lcosθ,所以時間為t=,故C正確;粒子從A到B由動能定理得:-qELsinθ=m-m,解得:E=,故D正確。11.(7分)(多選)如圖所示,虛線表示某勻強電場的等勢面。一帶電粒子以某一初速度從P點射入電場后,在只受靜電力作用下的運動軌跡如圖中實線所示。Q是軌跡上的一點,且位于P點的右下方。下列推斷正確的有()A.粒子肯定帶正電B.粒子做勻變速曲線運動C.等勢面A的電勢肯定高于等勢面B的電勢D.粒子在Q點的電勢能肯定大于在P點的電勢能【解析】選B、D。粒子所受靜電力指向軌跡內側,由于不知道電場線的方向,因此不能推斷出粒子的電性,也不能推斷出各等勢面電勢的凹凸,選項A、C錯誤;勻強電場的場強恒定,粒子受到的靜電力恒定,加速度恒定,故粒子做勻變速曲線運動,選項B正確;依據(jù)粒子運動軌跡可知,從P到Q靜電力做負功,粒子的電勢能增加,選項D正確。12.(19分)電場中某區(qū)域的電場線如圖所示,A、B是電場中的兩點。一個電荷量q=+