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

PAGEPAGE5第2節(jié)電勢差A(yù)組·基礎(chǔ)達標1．(多選)假如在某電場中將電荷量為5.0×10－4C的正電荷，僅在靜電力作用下由A點移到B點，靜電力做功為2.0×10－3A．電荷在B點的動能比在A點的動能小2.0×10－3JB．電荷在B點的電勢能比在A點的電勢能小2.0×10－3JC．A、B兩點間電勢差為－4VD．若在A、B兩點間移動一個q＝1.0×10－4C的負電荷，電荷將克服靜電力做4.0×10－4【答案】BD【解析】由A點移到B點，靜電力做正功，動能增加，電勢能削減，故A錯誤，B正確；A、B兩點間電勢差UAB＝eq\f(WAB,q)＝4V，故C錯誤；在A、B兩點間移動一個q＝1.0×10－4C的負電荷，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表示電場中的一條電場線，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線向右運動，經(jīng)過A點時的速度為v0，一段時間后到達與A相距為d的B點，速度減為0．下列推斷正確的是()A．A點電勢肯定高于B點電勢，可以求出A點電勢B．A點電勢肯定高于B點電勢，A、B兩點間的電勢差UAB＝eq\f(mv\o\al(2,0),2q)C．粒子在A點的電勢能肯定大于在B點的電勢能，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點受到的靜電力肯定等于在B點受到的靜電力【答案】B【解析】由A點到B點，粒子的速度減小，則粒子所受的靜電力向左，因粒子帶負電，故電場線方向向右，A點電勢肯定高于B點電勢，由動能定理得qUAB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，則A、B兩點間的電勢差UAB＝eq\f(mv\o\al(2,0),2q)，但求不出A點的電勢，A錯誤，B正確；帶負電的粒子在電勢低的地方電勢能大，故粒子在A點的電勢能肯定小于在B點的電勢能，從A到B過程中靜電力做的功為－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，C錯誤；通過一條電場線無法推斷電場強度的大小，故無法比較在A、B兩點處受到的靜電力的大小，D錯誤．3．如圖所示，三條等勢線上有a、b、c、d四點，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形成的電場中，有a、b、c三點，它們到點電荷的距離為ra<rb<rc，且Uab＝Ubc，則()A．a(chǎn)點電勢高于c點電勢B．a(chǎn)點場強比c點場強大C．同一負電荷放在c點比放在a點的電勢能大D．同一負電荷由a點移到b點與由b點移到c點電場力做功相同【答案】BD【解析】由負點電荷電場線和等勢面的分布知A錯誤，B正確；因φc>φa，同一負電荷在電勢低處電勢能大，C錯誤；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電荷中，A帶正電，B帶負電，在A、B連線上有a、b、c三點，其中b為連線的中點，且ab＝bc，則()A．a(chǎn)點與c點的電場強度相同B．a(chǎn)點與c點的電勢相等C．a(chǎn)、b間電勢差與b、c間電勢差相等D．點電荷沿AB中垂線移動時，電場力不做功【答案】ACD【解析】由于a、c兩點關(guān)于b點對稱，電場強度的大小和方向均相同，A正確；電場線由a點指向c點，所以有φa>φc，B錯誤；由于ab＝bc，電荷由a點移到b點和由b點移到c點時，電場力做功相等，故Uab＝Ubc，C正確；A、B連線的中垂線為等勢線，在等勢線上移動電荷時，電場力不做功，D正確．6．靜電場中，帶電粒子在電場力作用下從電勢為φa的a點運動至電勢為φb的b點．若帶電粒子在a、b兩點的速率分別為va、vb，不計重力，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，電場力做的功W＝qUab＝q(φa－φb)，由動能定理得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．7．一個帶正電的質(zhì)點所帶電荷量q＝2.0×10－9C，在靜電場中由a點移到b點，在這一過程中，除電場力外，其他力做的功是6.0×10－5J，質(zhì)點的動能增加了8.0×10－5J，則a、b兩點間的電勢差UabA．1×104V B．3×104VC．4×104V D．7×104V【答案】A【解析】以帶正電的質(zhì)點為探討對象，依據(jù)動能定理有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，勻強電場中A、B、C三點構(gòu)成一個直角三角形，把電荷量q＝－2×10－10C的點電荷由A點移到B點，靜電力做功4.8×10－8J，再由B點移到C點，電荷克服靜電力做功4.8×10－8J，取B點的電勢為零，求A、C【答案】－240V－240V【解析】把電荷從A點移到B點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點移到C點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的正點電荷從無限遠處移到電場中的A點，要克服電場力做功8×10－6J，若把該電荷從無限遠處移到電場中的B點，需克服電場力做功2×10－6(1)A點的電勢；(2)A、B兩點的電勢差；(3)若把2×10－5C的負電荷由A點移動到B【答案】(1)400V(2)300V(3)－6×10－3J【解析】無限遠處電勢能為零，克服電場力做功，電勢能增加，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的負電荷由A點移動到BWAB＝q′UAB＝－2×10－5×300J＝－6×10－3J．B組·實力提升10．(多選)如圖所示，在兩等量異種點電荷的電場中，MN為兩點電荷連線的中垂線，a、b、c三點所在直線平行于兩電荷的連線，且a和c關(guān)于MN對稱，b點位于MN上，d點位于兩電荷的連線上．以下推斷正確的是()A．b點場強大于d點場強B．b點場強小于d點場強C．a(chǎn)、b兩點間的電勢差等于b、c兩點間的電勢差D．摸索電荷＋q在a點的電勢能小于在c點的電勢能【答案】BC【解析】兩等量異種點電荷產(chǎn)生的電場如圖所示，由圖可知，d點的電場線比b點的電場線密集，所以d點的場強大于b點的場強，A錯誤，B正確．a(chǎn)、c兩點關(guān)于MN對稱，b點在MN上，同一點電荷從a到b和從b到c電場力做的功相同，由W＝qU可知Uab＝Ubc，C正確．a(chǎn)點電勢高于c點電勢，同一正電荷在a點的電勢能大于在c點的電勢能，D錯誤．11．(多選)如圖所示，在a點由靜止釋放一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，粒子到達b點時速度恰好為零，設(shè)a、b所在的電場線豎直向下，a、b間的高度差為h，則()A．帶電粒子帶負電B．a(chǎn)、b兩點間的電勢差Uab＝eq\f(mgh,q)C．b點場強大于a點場強D．a(chǎn)點場強大于b點場強【答案】ABC【解析】帶電粒子由a到b的過程中，重力做正功，而粒子運動到b點時動能沒有增大，說明靜電力做負功，依據(jù)動能定理有mgh－qUab＝0，解得a、b兩點間電勢差為Uab＝eq\f(mgh,q)．因為a點電勢高于b點電勢，Uab>0，所以粒子帶負電，故A、B正確．帶電粒子由a運動到b過程中，在重力和靜電力的共同作用下，先加速運動后減速運動，因為重力為恒力，所以靜電力為變力，且靜電力越來越大，由此可見b點場強大于a點場強，故C正確，D錯誤．12．為了使帶負電的點電荷q在一勻強電場中沿直線由A點勻速運動到B點，必需對該電荷施加一個恒力F．如圖所示，若AB＝0.4m，θ＝37°，q＝－3.0×10－7C，F(xiàn)＝1.5×10－4N，A點電勢φA(1)在圖中用實線畫出電場線，用虛線畫出通過A、B兩點的等勢線，并標明它們的電勢；(2)求q由A點運動到B點的過程中電勢能的變更量．【答案】(1)見解析(2)4.8×10－5J【解析】(1)負電荷q由A點勻速運動到B點，說明負電