人教版高中物理必修第三冊第十章靜電場中的能量10-2電勢差練習含答案

第十章靜電場中的能量2電勢差【基礎鞏固】1.(多選)下列關于電勢差和靜電力做功的說法正確的是()A.電勢差的大小由靜電力在兩點間移動電荷做的功和電荷的電荷量決定B.靜電力在兩點間移動電荷做功的多少由兩點間的電勢差和該電荷的電荷量決定C.電勢差是矢量,靜電力做的功是標量D.在勻強電場中與電場線垂直的方向上任意兩點的電勢差為0答案:BD2.電場中a、b兩點間的電勢差Uab=1V,將一電子從a點移到b點,電子克服靜電力做的功為1eV,則()A.電場強度方向一定是由b指向aB.電場強度方向一定是由a指向bC.電子的電勢能增加1eVD.電子的電勢能減少1eV解析:靜電力對電子做負功,所以a點的電勢高于b點的電勢,但電場強度方向不一定由a指向b,選項A、B錯誤;電子克服靜電力做的功等于電勢能的增加量,選項C正確,選項D錯誤.答案:C3.(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有ra<rb<rc,且Uab=Ubc,則()A.a點電勢高于c點電勢B.a點電場強度比c點電場強度大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,靜電力做功相同答案:BD4.如圖所示,MN是電場中某一條電場線上的兩點,若負電荷由M移到N時,電荷克服靜電力做功,下列說法不正確的是()A.M點和N點之間一定有電勢差B.M點的電場強度一定大于N點的電場強度C.電場線的方向從M指向ND.M點的電勢大于N點的電勢答案:B5.如圖所示,實線表示某電場的電場線,虛線表示等勢線,A、B、C是電場中的三點.下列關于電場強度E和電勢φ的大小關系正確的是()A.EA<EC B.EB>EAC.φA>φC D.φB>φA解析:電場線的疏密程度反映電場強度的大小,A處電場線最密,電場強度最大,則有EA>EB,EA>EC,選項A、B錯誤.沿電場線方向電勢越來越低,則知φB>φA,因φB=φC,故φC>φA,選項C錯誤,選項D正確.答案:D6.下圖為某靜電場等勢面的分布示意圖,電荷量為1.6×10-9C的正電荷從A經(jīng)B、C到達D點,則從A到D靜電力對電荷做的功為()A.4.8×10-8J B.-4.8×10-8JC.8.0×10-8J D.-8.0×10-8J解析:A與D之間的電勢差為UAD=-40V-(-10V)=-30V.W=qUAD=-4.8×10-8J,故選項A、C、D錯誤,選項B正確.答案:B7.如圖甲所示,在一塊很大的接地金屬平板的上方固定一負電荷.由于靜電感應,金屬平板上表面產(chǎn)生感應電荷,金屬板上方電場的等勢面如圖乙中虛線所示,相鄰等勢面間的電勢差都相等.若將一正試探電荷先后放于M和N處,該試探電荷受到的靜電力大小分別為FM和FN,相應的電勢能分別為EpM和EpN,則()甲乙A.FM<FN,EpM>EpN B.FM>FN,EpM>EpNC.FM<FN,EpM<EpN D.FM>FN,EpM<EpN解析:根據(jù)題圖中等勢面的疏密程度可知EM<EN,由F=qE得FM<FN;題圖中的電場線是由金屬板指向負電荷,設將該試探電荷從M點移到N點,靜電力做正功,電勢能減小,即EpM>EpN,選項A正確.答案:A【拓展提高】8.靜電透鏡是利用靜電場使電子束會聚或發(fā)散的一種裝置.如圖所示,一電子在電場中僅受靜電力的作用,實線描繪出了其運動軌跡,虛線表示等勢線,各等勢線關于y軸對稱,a、b、c、d分別是軌跡與等勢線的交點.已知電子在經(jīng)過a點時動能為60eV,各等勢線的電勢高低標注在圖中,則()A.a、d兩點的電場強度相同B.電子由a向b運動時,靜電力做負功C.電子由c向d運動時,電勢能逐漸減小D.電子在經(jīng)過等勢線d點時的動能為60eV解析:各等勢面關于y軸對稱,疏密相同,所以電場線疏密也相同,電場強度大小相等.根據(jù)等勢線與電場線垂直,可知a、d兩點的電場強度方向不同,故a、d兩點的電場強度不同,選項A錯誤;根據(jù)等勢線與電場線垂直,故電子在y軸左側(cè)受到一個斜向右下方的靜電力,速度方向沿軌跡的切線方向,故電子由a向b運動時,靜電力做正功,選項B錯誤;根據(jù)負電荷在電勢低處電勢能大,可知電子由c向d運動時,電勢能逐漸增大,選項C錯誤;a、d兩點的電勢相等,故電子由a向d運動時靜電力不做功,所以電子在經(jīng)過等勢線d點時的動能為60eV,選項D正確.答案:D9.(多選)某電場的等勢面如圖所示,圖中a、b、c、d、e為電場中的五個點,則()A.一正電荷從b點運動到e點,靜電力做正功B.一電子從a點運動到d點,靜電力做功為4eVC.b點電場強度垂直于該點所在等勢面,方向向右D.a、b、c、d四個點中,b點的電場強度大小最大解析:一正電荷從b點運動到e點,由于b點和e點在同一等勢面上,所以電勢能不變,靜電力不做功,故選項A錯誤;一電子從a點運動到d點,電勢能由-3eV變?yōu)?7eV,靜電力做功為4eV,故選項B正確;電場線與等勢面垂直且從高電勢指向低電勢,所以b點電場強度垂直于該點所在等勢面,方向向左,故選項C錯誤;等勢面的疏密程度表示電場強度的大小,所以a、b、c、d四個點中,b點的電場強度大小最大,故選項D正確.答案:BD10.如圖所示為雷雨天一避雷針周圍電場的等勢面分布情況,在等勢面中有A、B、C三點,其中A、B兩點位置關于避雷針對稱.下列說法正確的是()A.B點電場強度小于C點電場強度B.某不計重力的正電荷在A、B兩點的加速度相同C.正電荷在C點的電勢能比其在B點的電勢能大D.將負電荷從C點移到B點,靜電力所做的總功為正解析:等差等勢面越稀疏電場強度越小,因此C點電場強度小于B點電場強度,故選項A錯誤;A、B兩點處于同一等勢面上,電場方向不同,根據(jù)a=qEm可知,不計重力的正電荷在A、B兩點的加速度不同,故選項B錯誤;B點的電勢大于C點的電勢,根據(jù)Ep=qφ可知,正電荷在C點的電勢能小于在B點的電勢能,故選項C錯誤;負電荷從C點移到B點是從低電勢移到高電勢,根據(jù)Ep=qφ答案:D【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】11.如圖所示,在豎直平面內(nèi),光滑絕緣直桿AC與半徑為R的圓周交于B、C兩點,在圓心處有一固定的正點電荷,B為AC的中點,C點位于圓周的最低點.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的套在桿上的帶負電小球從A點由靜止開始沿桿下滑.已知重力加速度為g,A點距過C點的水平面的豎直高度為3R,小球滑到B點時的速度大小為2gR.(1)求小球滑至C點時速度的大小.(2)求A、B兩點的電勢差UAB.(3)以C點為零電勢點,試確