2024-2025學(xué)年高中物理課時(shí)作業(yè)4電勢(shì)和電勢(shì)差含解析粵教版選修3-1

PAGE6-課時(shí)分層作業(yè)(四)電勢(shì)和電勢(shì)差(時(shí)間：40分鐘分值：100分)[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]一、選擇題(本題共6小題，每小題6分)1．在靜電場(chǎng)中，將一正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做了負(fù)功，則()A．b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度肯定比a點(diǎn)大B．電場(chǎng)線方向肯定從b指向aC．b點(diǎn)的電勢(shì)肯定比a點(diǎn)高D．該電荷的動(dòng)能肯定減小C[將正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做了負(fù)功，說明正電荷的電勢(shì)能增加，電勢(shì)上升，故b點(diǎn)的電勢(shì)肯定比a點(diǎn)高，C正確；但是a、b兩點(diǎn)不肯定在同一條電場(chǎng)線上，故B錯(cuò)誤；從做功狀況反映不出電場(chǎng)力的大小，也不能反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱，故A錯(cuò)誤；動(dòng)能的改變?nèi)Q于合外力做功，電場(chǎng)力做了負(fù)功不代表合外力也做負(fù)功，所以動(dòng)能不肯定減小，故D錯(cuò)誤．]2.(多選)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()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)AD[B點(diǎn)電場(chǎng)線比A點(diǎn)密，B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，故A正確，C錯(cuò)誤．電場(chǎng)線由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面，故B錯(cuò)誤．由圖中數(shù)據(jù)可知D正確．]3.(多選)如圖，一帶負(fù)電荷的油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，其軌跡在豎直面(紙面)內(nèi)，且相對(duì)于過軌跡最低點(diǎn)P的豎直線對(duì)稱．忽視空氣阻力．由此可知()A．Q點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)高B．油滴在Q點(diǎn)的動(dòng)能比它在P點(diǎn)的大C．油滴在Q點(diǎn)的電勢(shì)能比它在P點(diǎn)的大D．油滴在Q點(diǎn)的加速度大小比它在P點(diǎn)的小AB[帶電油滴在電場(chǎng)中受重力、電場(chǎng)力作用，據(jù)其軌跡的對(duì)稱性可知，電場(chǎng)力方向豎直向上，且電場(chǎng)力大于重力，電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功．則電場(chǎng)強(qiáng)度方向向下，Q點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)高，選項(xiàng)A正確；油滴在P點(diǎn)的速度最小，選項(xiàng)B正確；油滴在P點(diǎn)的電勢(shì)能最大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；油滴運(yùn)動(dòng)的加速度大小不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]4．如圖所示，表示某靜電場(chǎng)等勢(shì)面的分布，電荷量為1.6×10－9C的正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)經(jīng)B點(diǎn)、C點(diǎn)到達(dá)D點(diǎn)，從A點(diǎn)至D點(diǎn)，電場(chǎng)力對(duì)電荷做的功為()A．4.8×10－8J B．－4.8×10－8JC．8.0×10－8J D．－8.0×10－8JB[由于UAD＝φA－φD＝－40V－(－10)V＝－30V，所以從A點(diǎn)至D點(diǎn)，電場(chǎng)力對(duì)電荷做的功：WAD＝qUAD＝1.6×10－9×(－30)J＝－4.8×10－8J，B正確．]5．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1.2×10－8J，在B點(diǎn)的電勢(shì)能為8.0×10－9J．已知A、B兩點(diǎn)在同一條電場(chǎng)線上，如圖所示，該點(diǎn)電荷的電荷量為1.0×10－9C，那么()A．該電荷為負(fù)電荷B．該電荷為正電荷C．A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB＝4.0VD．把電荷從A移到B，電場(chǎng)力做功為W＝4.0JA[點(diǎn)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能，從A到B電場(chǎng)力做正功，所以該電荷肯定為負(fù)電荷，且WAB＝EpA－EpB＝1.2×10－8J－8.0×10－9J＝4.0×10－9J，故A項(xiàng)正確，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤；UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(4.0×10－9,－1.0×10－9)V＝－4.0V，所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤．]6．(多選)某電場(chǎng)在直角坐標(biāo)系中的電場(chǎng)線分布狀況如圖所示，O、M、N為電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn)，則由圖可得()A．M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)小于N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)B．M點(diǎn)的電勢(shì)低于N點(diǎn)的電勢(shì)C．將一負(fù)電荷由O點(diǎn)移到M點(diǎn)電勢(shì)能增加D．將一正電荷從O點(diǎn)分別移到M點(diǎn)和N點(diǎn)，電場(chǎng)力做功相同BC[M點(diǎn)的電場(chǎng)線較N點(diǎn)密集，故M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；順著電場(chǎng)線電勢(shì)降低，故M點(diǎn)的電勢(shì)低于N點(diǎn)的電勢(shì)，選項(xiàng)B正確；O點(diǎn)電勢(shì)高于M點(diǎn)，故將一負(fù)電荷由O點(diǎn)移到M點(diǎn)電勢(shì)能增加，選項(xiàng)C正確；M點(diǎn)的電勢(shì)低于N點(diǎn)的電勢(shì)，故OM與ON之間的電勢(shì)差不等，故將一正電荷從O點(diǎn)分別移到M點(diǎn)和N點(diǎn)，電場(chǎng)力做功不相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選B、C.]二、非選擇題(14分)7．如圖所示是一勻強(qiáng)電場(chǎng)，已知場(chǎng)強(qiáng)E＝2×102N/C，現(xiàn)讓一個(gè)電荷量為q＝－4×10－8C的電荷沿電場(chǎng)方向從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，MN間的距離l＝30cm.試求：(1)電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)電勢(shì)能的改變．(2)M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差．[解析](1)負(fù)電荷在該電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力F為恒力，方向向左，因此從M點(diǎn)移到N點(diǎn)，電荷克服電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能增加，增加的電勢(shì)能ΔEp等于電荷克服電場(chǎng)力做的功W.電荷克服電場(chǎng)力做功為W＝qEl＝4×10－8×2×102×0.3J＝2.4×10－6J，故電勢(shì)能增加了2.4×10－6J.(2)M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為UMN＝eq\f(WMN,q)＝eq\f(－2.4×10－6,－4×10－8)V＝60V，即M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為60V.[答案](1)電勢(shì)能增加了2.4×10－6J(2)60V[實(shí)力提升練]一、選擇題(本題共4小題，每小題6分)1．如圖所示，真空中O點(diǎn)處有一點(diǎn)電荷，在它產(chǎn)生的電場(chǎng)中有a、b兩點(diǎn)，a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為Ea，與ab連線成53°角，b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為Eb，與ab連線成37°角．關(guān)于a、b兩點(diǎn)Ea、Eb及φa、φb的關(guān)系，正確的是()A．25Ea＝9Eb，φa>φb B．16Ea＝9Eb，φa<φbC．9Ea＝25Eb，φa>φb D．9Ea＝16Eb，φa<φbD[設(shè)a、b兩點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離分別為ra和rb.依據(jù)幾何學(xué)問得rb＝eq\f(4,3)ra.依據(jù)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式E＝keq\f(Q,r2)得Ea＝eq\f(16,9)Eb；由圖可知，該電場(chǎng)是由負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的，故在點(diǎn)電荷的四周越靠近場(chǎng)源電荷電勢(shì)越低，則有φa<φb，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤．]2．如圖所示，正點(diǎn)電荷Q固定在光滑絕緣水平面上，帶負(fù)電的摸索電荷q在水平面上沿橢圓軌道繞它運(yùn)動(dòng)．正點(diǎn)電荷位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，a、b為橢圓半長(zhǎng)軸上的兩端點(diǎn)，c、d兩點(diǎn)位于橢圓上且以a、b連線為對(duì)稱軸對(duì)稱，則()A．c、d兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相同B．c、d兩點(diǎn)的電勢(shì)相同C．摸索電荷q在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于在d點(diǎn)的電勢(shì)能D．摸索電荷q從a運(yùn)動(dòng)到b的過程中，電場(chǎng)力做負(fù)功B[依據(jù)電場(chǎng)線從正電荷動(dòng)身到無窮遠(yuǎn)終止，c、d兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向不同，則電場(chǎng)強(qiáng)度不同，故A錯(cuò)誤．c、d兩點(diǎn)到正點(diǎn)電荷的距離相等，電勢(shì)相同，故B正確．依據(jù)正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布規(guī)律可知，d點(diǎn)的電勢(shì)高于a點(diǎn)的電勢(shì)，則帶負(fù)電的摸索電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在d點(diǎn)的電勢(shì)能，故C錯(cuò)誤．帶負(fù)電的摸索電荷從a運(yùn)動(dòng)到b的過程中，電場(chǎng)力與速度夾角為銳角，所以電場(chǎng)力做正功，故D錯(cuò)誤．]3．在維護(hù)和檢修高壓供電線路時(shí)，為了不影響城市用電，電工常常要在高壓線上帶電作業(yè)．為了保障電工的平安，電工全身要穿上用金屬絲線編織的衣服(如圖甲)．圖乙中電工站在高壓直流輸電線的A供電線上作業(yè)，其頭頂上方有B供電線，B供電線的電勢(shì)高于A電線的電勢(shì)．虛線表示電工四周某一截面上的等勢(shì)線，c、d、e、f是等勢(shì)線上的四個(gè)點(diǎn)．以下說法中正確的是()甲乙A．在c、d、e、f四點(diǎn)中，c點(diǎn)的電場(chǎng)最強(qiáng)B．在c、d、e、f四點(diǎn)中，f點(diǎn)的電勢(shì)最高C．若將某電子由c移到f，其電勢(shì)能將增大D．將某電子在d點(diǎn)由靜止釋放，它會(huì)向e點(diǎn)所在等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)C[依據(jù)等差等勢(shì)線的疏密可知，在c、d、e、f四點(diǎn)中，f點(diǎn)的電場(chǎng)最強(qiáng)，故A錯(cuò)誤；沿著電場(chǎng)線方向，電勢(shì)是降低的，因B供電線的電勢(shì)高于A電線的電勢(shì)，則在c、d、e、f四點(diǎn)中，c點(diǎn)的電勢(shì)最高，故B錯(cuò)誤；若將某電子由c移到f，即從高電勢(shì)到低電勢(shì)，其電勢(shì)能將增大，故C正確；將某電子在d點(diǎn)由靜止釋放，在電場(chǎng)力作用下，它會(huì)向c點(diǎn)所在等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤．]4.如圖所示，實(shí)線表示某電場(chǎng)的電場(chǎng)線(方向未標(biāo)出)，虛線是一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，設(shè)M點(diǎn)和N點(diǎn)的電勢(shì)分別為φM、φN，粒子在M點(diǎn)和N點(diǎn)時(shí)加速度大小分別為aM、aN，速度大小分別為vM、vN電勢(shì)能分別為EpM、EpN.下列推斷正確的是()A．vM<vN，aM<aN B．vM<vN，φM<φNC．φM<φN，EpM<EpN D．a(chǎn)M<aN，EpM<EpND[電場(chǎng)線越密，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，同一個(gè)粒子受到的電場(chǎng)力越大，依據(jù)牛頓其次定律可知其加速度越大，故有aM<aN；若粒子從M運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，則依據(jù)帶電粒子所受電場(chǎng)力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，可知在某點(diǎn)的電場(chǎng)力方向和速度方向如圖甲所示，故電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，即vM>vN，EpM<EpN，負(fù)電荷在低電勢(shì)處電勢(shì)能大，故φM>φN.若粒子從N運(yùn)動(dòng)到M，則依據(jù)帶電粒子所受電場(chǎng)力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，可知在某點(diǎn)的電場(chǎng)力方向和速度方向如圖乙所示，故電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，即vM>vN，EpM<EpN，負(fù)電荷在低電勢(shì)處電勢(shì)能大，故φM>>φN.綜上所述，D正確．]二、非選擇題(26分)5．(13分)把帶電荷量2×10－8C的正點(diǎn)電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中A點(diǎn)，要克服電場(chǎng)力做功8×10－6J，若把該電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中B點(diǎn)，需克服電場(chǎng)力做功2×10－6J，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)若把2×10－5C的負(fù)電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做的功．[解析](1)U∞A＝eq\f(W∞A,q)＝eq\f(－8×10－6,2×10－8)V＝－400V，U∞A＝φ∞－φA，且φ∞＝0V，所以φA＝400V.(2)U∞B＝eq\f(W∞B,q)＝eq\f(－2×10－6,2×10－8)V＝－100V，U∞B＝φ∞－φB，且φ∞＝0V，所以φB＝100VUAB＝φA－φB＝300V.(3)WAB＝qUAB＝－2×10－5×300J＝－6×10－3J.[答案](1)400V(2)300V(3)－6×10－3J6．(13分)如圖所示，a、b、c表示點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，它們的電勢(shì)分別為φ、eq\f(2,3)φ、eq\f(1,4)φ，一帶電粒子從等勢(shì)面a上某處由靜止釋放后，僅受電場(chǎng)力的作用而運(yùn)動(dòng)．已知它經(jīng)過等勢(shì)面b時(shí)的速率為v，則它經(jīng)過等勢(shì)面c時(shí)的速率為多少？[解析]從a到b過程中電場(chǎng)力做功Wab＝qUab＝q(φa－φb)＝q(φ－eq\f(2