2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十章靜電場(chǎng)中的能量第2節(jié)電勢(shì)差作業(yè)含解析新人教版必修3

PAGEPAGE5第2節(jié)電勢(shì)差A(yù)組·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．(多選)假如在某電場(chǎng)中將電荷量為5.0×10－4C的正電荷，僅在靜電力作用下由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做功為2.0×10－3A．電荷在B點(diǎn)的動(dòng)能比在A點(diǎn)的動(dòng)能小2.0×10－3JB．電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能比在A點(diǎn)的電勢(shì)能小2.0×10－3JC．A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差為－4VD．若在A、B兩點(diǎn)間移動(dòng)一個(gè)q＝1.0×10－4C的負(fù)電荷，電荷將克服靜電力做4.0×10－4【答案】BD【解析】由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做正功，動(dòng)能增加，電勢(shì)能削減，故A錯(cuò)誤，B正確；A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差UAB＝eq\f(WAB,q)＝4V，故C錯(cuò)誤；在A、B兩點(diǎn)間移動(dòng)一個(gè)q＝1.0×10－4C的負(fù)電荷，靜電力做功W＝qU＝－1.0×10－4×4J＝－4.0×10－4J，故D正確．2．如圖所示，線段AB表示電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，質(zhì)量為m、電荷量為－q的帶電粒子僅在靜電力作用下沿電場(chǎng)線向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度為v0，一段時(shí)間后到達(dá)與A相距為d的B點(diǎn)，速度減為0．下列推斷正確的是()A．A點(diǎn)電勢(shì)肯定高于B點(diǎn)電勢(shì)，可以求出A點(diǎn)電勢(shì)B．A點(diǎn)電勢(shì)肯定高于B點(diǎn)電勢(shì)，A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB＝eq\f(mv\o\al(2,0),2q)C．粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能肯定大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能，從A到B過程中靜電力做的功為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)D．粒子在A點(diǎn)受到的靜電力肯定等于在B點(diǎn)受到的靜電力【答案】B【解析】由A點(diǎn)到B點(diǎn)，粒子的速度減小，則粒子所受的靜電力向左，因粒子帶負(fù)電，故電場(chǎng)線方向向右，A點(diǎn)電勢(shì)肯定高于B點(diǎn)電勢(shì)，由動(dòng)能定理得qUAB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，則A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB＝eq\f(mv\o\al(2,0),2q)，但求不出A點(diǎn)的電勢(shì)，A錯(cuò)誤，B正確；帶負(fù)電的粒子在電勢(shì)低的地方電勢(shì)能大，故粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能肯定小于在B點(diǎn)的電勢(shì)能，從A到B過程中靜電力做的功為－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，C錯(cuò)誤；通過一條電場(chǎng)線無法推斷電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，故無法比較在A、B兩點(diǎn)處受到的靜電力的大小，D錯(cuò)誤．3．如圖所示，三條等勢(shì)線上有a、b、c、d四點(diǎn)，若將一正電荷由c經(jīng)a移到d，靜電力做正功W1，若由c經(jīng)b移到d，靜電力做正功W2，則()A．W1>W2，φ1>φ2 B．W1<W2，φ1<φ2C．W1＝W2，φ1<φ2 D．W1＝W2，φ1>φ2【答案】D【解析】由W＝Uq可知，W1＝W2；由Wcd＝Ucd·q，Wcd>0，q>0，可知Ucd>0，故φ1>φ2>φ3，D正確．4．(多選)如圖所示，在－Q形成的電場(chǎng)中，有a、b、c三點(diǎn)，它們到點(diǎn)電荷的距離為ra<rb<rc，且Uab＝Ubc，則()A．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)電勢(shì)B．a(chǎn)點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)比c點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大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)電場(chǎng)力做功相同【答案】BD【解析】由負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)線和等勢(shì)面的分布知A錯(cuò)誤，B正確；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．5．(多選)如圖所示的等量異號(hào)電荷中，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AB中垂線移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力不做功【答案】ACD【解析】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點(diǎn)指向c點(diǎn)，所以有φa>φc，B錯(cuò)誤；由于ab＝bc，電荷由a點(diǎn)移到b點(diǎn)和由b點(diǎn)移到c點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做功相等，故Uab＝Ubc，C正確；A、B連線的中垂線為等勢(shì)線，在等勢(shì)線上移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力不做功，D正確．6．靜電場(chǎng)中，帶電粒子在電場(chǎng)力作用下從電勢(shì)為φa的a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至電勢(shì)為φb的b點(diǎn)．若帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的速率分別為va、vb，不計(jì)重力，則帶電粒子的比荷eq\f(q,m)為()A．eq\f(v\o\al(2,a)－v\o\al(2,b),φb－φa) B．eq\f(v\o\al(2,b)－v\o\al(2,a),φb－φa)C．eq\f(v\o\al(2,a)－v\o\al(2,b),2φb－φa) D．eq\f(v\o\al(2,b)－v\o\al(2,a),2φb－φa)【答案】C【解析】帶電粒子從a到b，電場(chǎng)力做的功W＝qUab＝q(φa－φb)，由動(dòng)能定理得q(φa－φb)＝eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,b)－veq\o\al(2,a))，故eq\f(q,m)＝eq\f(v\o\al(2,a)－v\o\al(2,b),2φb－φa)，C正確．7．一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn)所帶電荷量q＝2.0×10－9C，在靜電場(chǎng)中由a點(diǎn)移到b點(diǎn)，在這一過程中，除電場(chǎng)力外，其他力做的功是6.0×10－5J，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增加了8.0×10－5J，則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UabA．1×104V B．3×104VC．4×104V D．7×104V【答案】A【解析】以帶正電的質(zhì)點(diǎn)為探討對(duì)象，依據(jù)動(dòng)能定理有Wab＋W其他＝ΔEk①又Wab＝qUab②由①②兩式解得Uab＝eq\f(ΔEk－W其他,q)＝eq\f(8.0×10－5－6.0×10－5,2.0×10－9)V＝1.0×104V，故A正確．8．如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)中A、B、C三點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)直角三角形，把電荷量q＝－2×10－10C的點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做功4.8×10－8J，再由B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電荷克服靜電力做功4.8×10－8J，取B點(diǎn)的電勢(shì)為零，求A、C【答案】－240V－240V【解析】把電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(4.8×10－8,－2×10－10)V＝－240V即φA－φB＝φA＝－240V把電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)UBC＝eq\f(WBC,q)＝eq\f(－4.8×10－8,－2×10－10)V＝240V即φB－φC＝－φC＝240V所以φC＝－240V．9．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)中的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)中的B點(diǎn)，需克服電場(chǎng)力做功2×10－6(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)移動(dòng)到B【答案】(1)400V(2)300V(3)－6×10－3J【解析】無限遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零，克服電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能增加，所以EpA＝8×10－6JφA＝eq\f(EpA,q)＝eq\f(8×10－6J,2×10－8C)＝400V同理φB＝eq\f(2×10－6,2×10－8)V＝100V故UAB＝φA－φB＝300V．若把2×10－5C的負(fù)電荷由A點(diǎn)移動(dòng)到BWAB＝q′UAB＝－2×10－5×300J＝－6×10－3J．B組·實(shí)力提升10．(多選)如圖所示，在兩等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，MN為兩點(diǎn)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和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)場(chǎng)強(qiáng)大于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)B．b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)C．a(chǎn)、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差D．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【答案】BC【解析】?jī)傻攘慨惙N點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)如圖所示，由圖可知，d點(diǎn)的電場(chǎng)線比b點(diǎn)的電場(chǎng)線密集，所以d點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，A錯(cuò)誤，B正確．a(chǎn)、c兩點(diǎn)關(guān)于MN對(duì)稱，b點(diǎn)在MN上，同一點(diǎn)電荷從a到b和從b到c電場(chǎng)力做的功相同，由W＝qU可知Uab＝Ubc，C正確．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)電勢(shì)，同一正電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能，D錯(cuò)誤．11．(多選)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．帶電粒子帶負(fù)電B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab＝eq\f(mgh,q)C．b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)D．a(chǎn)點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)【答案】ABC【解析】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，依據(jù)動(dòng)能定理有mgh－qUab＝0，解得a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差為Uab＝eq\f(mgh,q)．因?yàn)閍點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)，Uab>0，所以粒子帶負(fù)電，故A、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Γ造o電力為變力，且靜電力越來越大，由此可見b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，故C正確，D錯(cuò)誤．12．為了使帶負(fù)電的點(diǎn)電荷q在一勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿直線由A點(diǎn)勻速運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，必需對(duì)該電荷施加一個(gè)恒力F．如圖所示，若AB＝0.4m，θ＝37°，q＝－3.0×10－7C，F(xiàn)＝1.5×10－4N，A點(diǎn)電勢(shì)φA(1)在圖中用實(shí)線畫出電場(chǎng)線，用虛線畫出通過A、B兩點(diǎn)的等勢(shì)線，并標(biāo)明它們的電勢(shì)；(2)求q由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中電勢(shì)能的變更量．【答案】(1)見解析(2)4.8×10－5J【解析】(1)負(fù)電荷q由A點(diǎn)勻速運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，說明負(fù)電