2024-2025學(xué)年高中物理第一章6第5節(jié)電勢(shì)差練習(xí)含解析新人教版選修3-1

PAGE5-電勢(shì)差(建議用時(shí)：40分鐘)【A組基礎(chǔ)鞏固】1．對(duì)于電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)，下列說法中正確的是()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)移動(dòng)到B點(diǎn)靜電力所做的功C．將1C正電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，靜電力做功為1J，這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為1VD．電荷由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，除受靜電力外，還受其他力的作用，電荷電勢(shì)能的改變就不再等于靜電力所做的功解析：選C.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)時(shí)靜電力所做的功，僅由電場(chǎng)及兩點(diǎn)的位置確定，與移動(dòng)電荷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，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；電勢(shì)能的改變只取決于靜電力做的功，與其他力是否做功、做功的多少都沒有關(guān)系，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．2．(2024·濱州高二檢測(cè))在某電場(chǎng)中，將一帶電荷量為q＝＋2.0×10－9C的點(diǎn)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做功W＝－4.0×10－7J，則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab為()A．－400V B．－200VC．200V D．400V解析：選B.Uab＝eq\f(Wab,q)＝eq\f(－4.0×10－7J,2.0×10－9C)＝－200V.3．(2024·文山州校級(jí)聯(lián)考)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)電場(chǎng)強(qiáng)度大于d點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度B．b點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)電勢(shì)C．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D．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差等于b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差解析：選D.在兩等量異號(hào)電荷連線上，中間點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最?。辉趦傻攘慨愄?hào)電荷連線的中垂線上，中間點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最大，所以b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度小于d點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；MN是一條等勢(shì)線，與在兩等量異號(hào)電荷連線上的點(diǎn)相比較，d點(diǎn)的電勢(shì)要高，所以d點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因a點(diǎn)的電勢(shì)高于c點(diǎn)的電勢(shì)，故摸索電荷＋q在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由對(duì)稱性可知，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差等于b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，故選項(xiàng)D正確．4.(2024·清華附中高二檢測(cè))在如圖所示的負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中，一檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)分別移到B、C、D、E(在以場(chǎng)源電荷為圓心的圓周上)，則下列狀況正確的是()A．從A到B電場(chǎng)力做功最多B．從A到E電場(chǎng)力做功最多C．電場(chǎng)力做功一樣多D．A點(diǎn)比D點(diǎn)電勢(shì)高解析：選C.B、C、D、E在同一等勢(shì)面上，所以UAB＝UAC＝UAD＝UAE，由W＝qU知做功一樣多，A、B錯(cuò)誤，C正確；在－Q的電場(chǎng)中，D點(diǎn)比A點(diǎn)離場(chǎng)源電荷遠(yuǎn)，所以D點(diǎn)的電勢(shì)比A點(diǎn)高，D錯(cuò)誤．5．(多選)如圖所示的等量異種電荷，A帶正電，B帶負(fù)電，在A、B連線上有a、b、c三點(diǎn)，其中b為連線的中點(diǎn)，且ab＝bc，則()A．a(chǎn)點(diǎn)與c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同B．a(chǎn)點(diǎn)與c點(diǎn)的電勢(shì)相等C．a(chǎn)、b間電勢(shì)差與b、c間電勢(shì)差相等D．點(diǎn)電荷沿A、B中垂線移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力不做功解析：選ACD.由于a、c兩點(diǎn)關(guān)于b點(diǎn)對(duì)稱，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向均相同，A正確；電場(chǎng)線由a指向c，所以有φa＞φc，B錯(cuò)誤；由于ab＝bc，電荷由a移到b和由b移到c時(shí)，電場(chǎng)力做功相等，故Uab＝Ubc，C正確；A、B的中垂線為等勢(shì)面，在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力不做功，D正確．【B組素養(yǎng)提升】6．(2024·綦江縣校級(jí)聯(lián)考)某點(diǎn)電荷和金屬圓環(huán)間的電場(chǎng)線分布如圖所示．下列說法正確的是()A．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì)B．若將一正摸索電荷由a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功C．c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與d點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小無法推斷D．若將一正摸索電荷從d點(diǎn)由靜止釋放，電荷將沿著電場(chǎng)線由d到c解析：選B.由沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降低和電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直的特點(diǎn)，可知a點(diǎn)的電勢(shì)低于b點(diǎn)的電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；由電勢(shì)能的公式：Ep＝qφ，可得出a點(diǎn)的電勢(shì)能低于b點(diǎn)的電勢(shì)能，由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變的關(guān)系，說明電場(chǎng)力做了負(fù)功，故B正確；因?yàn)殡妶?chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，故c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于d點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，故C錯(cuò)誤；正摸索電荷在d點(diǎn)時(shí)所受的電場(chǎng)力沿該處電場(chǎng)線的切線方向，使該電荷離開該電場(chǎng)線，所以該電荷不行能沿著電場(chǎng)線由d到c，故D錯(cuò)誤．7．(多選)(2024·高考全國(guó)卷Ⅱ)如圖，同一平面內(nèi)的a、b、c、d四點(diǎn)處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與此平面平行，M為a、c連線的中點(diǎn)，N為b、d連線的中點(diǎn)．一電荷量為q(q>0)的粒子從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)，其電勢(shì)能減小W1；若該粒子從c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn)，其電勢(shì)能減小W2.下列說法正確的是()A．此勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向肯定與a、b兩點(diǎn)連線平行B．若該粒子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，則電場(chǎng)力做功肯定為eq\f(W1＋W2,2)C．若c、d之間的距離為L(zhǎng)，則該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小肯定為eq\f(W2,qL)D．若W1＝W2，則a、M兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差肯定等于b、N兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差解析：選BD.由題意得，(φa－φb)q＝W1，(φc－φd)q＝W2，只能得出a、b兩點(diǎn)間和c、d兩點(diǎn)間的電勢(shì)關(guān)系，無法確定場(chǎng)強(qiáng)的方向，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若c、d之間的距離為L(zhǎng)，因無法確定場(chǎng)強(qiáng)的方向，故無法確定場(chǎng)強(qiáng)的大小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于φM＝eq\f(φa＋φc,2)、φN＝eq\f(φb＋φd,2)、WMN＝q(φM－φN)，上述式子聯(lián)立求解得粒子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)電場(chǎng)力做的功為WMN＝eq\f(W1＋W2,2)，所以B正確；若W1＝W2，有φa－φb＝φc－φd，變形可得φa－φc＝φb－φd，又φa－φM＝φa－eq\f(φa＋φc,2)＝eq\f(φa－φc,2)，φb－φN＝φb－eq\f(φb＋φd,2)＝eq\f(φb－φd,2)，所以φa－φM＝φb－φN，D正確．8．在電場(chǎng)中把一個(gè)帶電荷量為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1.2×10－5J，求：(1)A與B，B與C兩點(diǎn)間電勢(shì)差；(2)以B點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)時(shí)，A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)各為多少？解析：(1)由A到B電場(chǎng)力做負(fù)功WAB＝－3×10－5J所以UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(－3×10－5,－6×10－6)V＝5V由B到C電場(chǎng)力做正功，WBC＝1.2×10－5J所以UBC＝eq\f(WBC,q)＝eq\f(1.2×10－5,－6×10－6)V＝－2V.(2)以B為零電勢(shì)點(diǎn)時(shí)，UAB＝φA－φB，φB＝0，則φA＝5VUBC＝φB－φC，φB＝0，則φC＝2V.答案：(1)5V－2V(2)5V2V9．(2024·寧夏平羅中學(xué)高二期中)在靜電場(chǎng)中，將一電荷量q＝－1.5×10－6C的電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為3×10－4J．假如將該電荷從C點(diǎn)移到A點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做功1.5×10－4J．求：(1)AB兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB、AC兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAC；(2)若將此電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到無窮遠(yuǎn)處，克服電場(chǎng)力做功為6×10－4J，求電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)．(設(shè)無窮遠(yuǎn)電勢(shì)為零)解析：(1)AB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差：UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(3×10－4,－1.5×10－6)V＝－200VCA兩點(diǎn)間的電勢(shì)差：UCA＝eq\f(WCA,q)＝eq\f(－1.5×10－4,－1.5×10－6)V＝100V，則UAC＝－UCA＝－100V.(2)將該電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到無窮遠(yuǎn)處克服電場(chǎng)力做功為6×10－4J，UA0＝eq\f(WA0,q)＝eq\f(－6×10－4J,－1.5×10－6C)＝400V，則φA－0＝UA0，則φA＝400V.答案：(1)－200V－100V(2)400V10．如圖所示，光滑絕緣細(xì)桿豎直放置，它與以正電荷Q為圓心的某圓交于B、C兩點(diǎn)，質(zhì)量為m、帶電荷量－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eq\r(3gh).求：(1)小球由A到B的過程中靜電力做的功；(2)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差．解析：因?yàn)镼是正電荷，所以以Q為圓心的圓面是一個(gè)等勢(shì)面，這是一個(gè)重要的隱含條件，由A到B過程中靜電力是變力，所以不能干脆用W＝Fx來解，只能考慮應(yīng)用功能關(guān)系求解．(1)因?yàn)闂U是光滑的，所以小球從A到B過程中只有兩個(gè)力做功：靜電力做功W和重力做功mgh，由動(dòng)能定理得：