2024-2025學年高中物理第一章靜電場5電勢差課時作業(yè)含解析新人教版選修3-1

PAGE5-電勢差一、單項選擇題1．電荷Q在電場中某兩點間移動時，靜電力做功為W，由此可算出兩點間的電勢差為U；若讓電荷量為2Q的電荷在電場中的這兩點間移動，則()A．靜電力做功仍為WB．靜電力做功為eq\f(W,2)C．兩點間的電勢差仍為UD．兩點間的電勢差為eq\f(U,2)解析：電勢與電勢差是電場本身的性質(zhì)，與摸索電荷無關(guān)，選項C對、D錯；由靜電力做功的公式W＝qU可知當電荷量為2Q的電荷在兩點間移動時，靜電力做功為2W，選項A、B錯．答案：C2．電荷量為1.6×10－19C的帶正電的質(zhì)子在靜電場中由a點移到b點，在這過程中，靜電力做的功為8.0×10－17J，則a、b兩點間的電勢差UabA．3×102VB．5×102VC．4×102VD．7×102V解析：由公式Uab＝eq\f(Wab,q)得電勢差Uab＝eq\f(8.0×10－17,1.6×10－19)V＝5×102V，選項B正確．答案：B3．(2024·鄭州高二檢測)如圖所示，A、B、C、D是勻強電場中一個以坐標原點為圓心、半徑為1cm的圓與兩坐標軸的交點，已知A、B、C三點的電勢分別為φA＝12V、φB＝2V、φC＝－2V，由此可得D點的電勢為()A．4VB．8VC．6VD．9V解析：由題意知，電場為勻強電場，依據(jù)U＝Ed可知，在同一方向上相同距離間電勢差相同，由圖知，AB＝DC且相互平行，所以UAB＝UDC，φA－φB＝φD－φC，代入解得：φD＝8V，故B正確；A、C、D錯誤．答案：B4.如圖中虛線所示為靜電場中的等勢面1、2、3、4，相鄰的等勢面之間的電勢差相等，其中等勢面3的電勢為0.一帶正電的點電荷在靜電力的作用下運動，經(jīng)過a、b點時的動能分別為26eV和5eV.當這一點電荷運動到某一位置，其電勢能變?yōu)椋?eV時，它的動能應(yīng)為()A．8eVB．13eVC．20eVD．34eV解析：由圖可推斷b點電勢高于a點電勢，設(shè)各等勢面間電勢差為U，則由能量守恒，－2Uq＋26eV＝Uq＋5eV，所以Uq＝7eV，所以，點電荷能量為7eV＋5eV＝12eV，所以，當電勢能為－8eV時，動能為12eV－(－8eV)＝20eV.答案：C5．(2024·無錫高二檢測)如圖所示，有四個等量異種電荷，放在正方形的四個頂點處．A、B、C、D為正方形四個邊的中點，O為正方形的中心，下列說法中正確的是()A．A、B、C、D四個點的電場強度相同B．O點電場強度等于零C．將一帶正電的摸索電荷勻速從B點沿直線移動到D點，電場力做功為零D．將一帶正電的摸索電荷勻速從A點沿直線移動到C點，摸索電荷具有的電勢能增大解析：由點電荷電場強度公式和場強疊加原理可知，A、B、C、D四個點的電場強度不相同，O點電場強度不等于零，選項A、B錯誤；由于B、D兩點等電勢，將一帶正電的摸索電荷勻速從B點沿直線移動到D點，電場力做功為零，選項C正確；由于A點電勢高于C點，將一帶正電的摸索電荷勻速從A點沿直線移動到C點，摸索電荷具有的電勢能減小，選項D錯誤．答案：C二、多項選擇題6．下列關(guān)于電場的描述，正確的是()A．電場中某點電勢的大小、正負與零電勢點的選取有關(guān)B．電場中某兩點間的電勢差與零電勢點的選取有關(guān)C．同一點電荷處于電場中的不同位置時，具有的電勢能越大，說明那一點的電勢越高D．同一點電荷在電場中隨意兩點間移動時，只要靜電力做的功相同，那么兩點間的電勢差肯定相同解析：電場中某兩點間的電勢差與零電勢點的選取無關(guān)；對負電荷而言，它在電場中具有的電勢能越大，說明該點的電勢越低，故B、C錯，A、D對．答案：AD7．一個帶電小球在從空中a點運動到b點的過程中，重力做功3J，電場力做功1J，克服空氣阻力做功0.5J，則小球()A．在a點的重力勢能比在b點的重力勢能大3JB．在a點的動能比在b點的動能小3.5JC．在a點的電勢能比在b點的電勢能小1JD．在a點的機械能比在b點的機械能小0.5J解析：重力做正功，重力勢能減??；電場力做正功，電勢能減??；電場力和空氣阻力做功的代數(shù)和等于小球機械能的改變量．答案：ABD8．空間存在勻強電場，有一帶電荷量為q(q>0)、質(zhì)量為m的粒子從O點以速率v0射入電場，運動到A點時速率為2v0.現(xiàn)有另一帶電荷量為－q、質(zhì)量為m的粒子以速率2v0仍從O點射入該電場，運動到B點時速率為3v0.若忽視重力的影響，則()A．在O、A、B三點中，B點電勢最高B．在O、A、B三點中，A點電勢最高C．O、A間的電勢差比B、O間的電勢差大D．O、A間的電勢差比B、A間的電勢差小解析：由動能定理有：qUOA＝eq\f(1,2)m(2v0)2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(3,2)mveq\o\al(2,0)；－qUOB＝eq\f(1,2)m(3v0)2－eq\f(1,2)m(2v0)2＝eq\f(5,2)mveq\o\al(2,0)，則UOA＝φO－φA＝eq\f(3mv\o\al(2,0),2q)，UOB＝φO－φB＝－eq\f(5mv\o\al(2,0),2q)，由此得φB－φA＝eq\f(8mv\o\al(2,0),2q)，φ0>φA，φB>φA，φO<φB，故在三點中，B點的電勢最高，A點的電勢最低，UOA<UBO<UBA，所以選項A、D正確．答案：AD三、非選擇題9．(2024·日照高二檢測)在電場中把一個電荷量為6×10－6C的負電荷從A點移到B點，克服電場力做功3×10－5J，再將電荷從B點移到C點，電場力做功1.2×10－5J，求A與B、B與C、A與C解析：依據(jù)電場力做功和電勢差的關(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－2V3V10.如圖所示，假如B板接地(取大地的電勢為零，則與大地相連的導(dǎo)體的電勢也為零)，則A板電勢為8V，M點電勢為6V，N點電勢為2V.(1)求M、N兩點間的電勢差是多少伏？(2)假如改為A板接地，問：B點的電勢是多大？M、N兩點的電勢各是多大？M、N兩點間的電勢差是多少伏？解析：(1)M、N兩點間的電勢差UMN＝φM－φN＝4V.(2)若A板接地，則依據(jù)UAB＝φA－φB得，φB＝－UAB＝UBA＝－8VM、N兩點的電勢φM＝UMA＝－2V，φN＝UNA＝－6V，UMN＝φM－φN＝4V答案：(1)4V(2)－8V－2V－6V4V11.如圖所示，a、b、c是氫原子的核外電子繞核運動的三個可能軌道，取無窮遠電子的電勢能為0，電子在a、b、c三個軌道時對應(yīng)的電勢能分別為－13.6eV、－3.4eV、－1.51eV，由于某種因素(如加熱或光照)的影響，電子會沿橢圓軌道躍遷到離核更遠的軌道上運動，求：(1)a、b、c三點的電勢大??；(2)a、b間，b、c間電勢差的大?。馕觯?1)電子的帶電荷量q＝－1.6×10－19C，據(jù)電勢的定義φ＝eq\f(Ep,q)得，φa＝eq\f(Epa,q)＝eq\f(－13.6eV,－1.6×10－19C)＝13.6V.同理φb＝3.4V，φc＝1.51V.(2)Uab＝φa－φb＝(13.6－3.4)V＝10.2VUbc＝φb－φc＝(3.4－1.51)V＝1.89V.答案：(1)13.6V3.4V1.51V(2)10.2V1.89V12.如圖所示的勻強電場中，有a、b、c三點，ab＝5cm，bc＝12cm，其中ab沿電場方向，bc與電場方向成60°角，一電荷量為q＝4×10－8C的正電荷從a點移到b點電場力做的功為W1＝1.2×10－7(1)勻強電場的場強E；(2)電荷從b點移到c點，電場力做的功W2；(3)a、c兩點間的電勢差Uac.解析：(1)依據(jù)題設(shè)條件有W1＝qEdab所以E＝eq\f(W1,qdab)＝eq\f(1.2×10－7,4×10－8×5×10－2)N/C.＝60N/C.(2)b、c兩點沿場強方向的距離為dbccos60°，則W