高中物理《必修第三冊(cè)》課后習(xí)題 2.電勢(shì)差

2.電勢(shì)差合格考達(dá)標(biāo)練1.(2021河北正定中學(xué)檢測(cè))一對(duì)等量正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)的電場(chǎng)線(實(shí)線)和等勢(shì)線(虛線)如圖所示,圖中A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度分別是EA、EB,電勢(shì)分別是φA、φB,負(fù)電荷q在A、B處時(shí)的電勢(shì)能分別是EpA、EpB,下列判斷正確的是()A.EA>EB,φA>φB,EpA<EpBB.EA>EB,φA<φB,EpA<EpBC.EA<EB,φA>φB,EpA>EpBD.EA<EB,φA<φB,EpA>EpB答案A解析A處電場(chǎng)線比B處密集,故EA>EB;離正電荷越近電勢(shì)越高,故φA>φB;負(fù)電荷在A、B處的電勢(shì)能EpA<EpB,故A正確。2.(2020北京卷)真空中某點(diǎn)電荷的等勢(shì)面示意圖如圖所示,圖中相鄰等勢(shì)面間電勢(shì)差相等。下列說(shuō)法正確的是()A.該點(diǎn)電荷一定為正電荷B.P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定比Q點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大C.P點(diǎn)電勢(shì)一定比Q點(diǎn)電勢(shì)低D.正檢驗(yàn)電荷在P點(diǎn)比在Q點(diǎn)的電勢(shì)能大答案B解析該點(diǎn)電荷可能為正電荷,也可能為負(fù)電荷,A錯(cuò)誤;由于P點(diǎn)等勢(shì)面比Q點(diǎn)等勢(shì)面密,故P點(diǎn)電場(chǎng)線比Q點(diǎn)電場(chǎng)線密,P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定比Q點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大,B正確;由于該點(diǎn)電荷電性未知,電場(chǎng)方向不確定,P、Q點(diǎn)的電勢(shì)高低不確定,正檢驗(yàn)電荷在P、Q點(diǎn)的電勢(shì)能無(wú)法比較,C、D錯(cuò)誤。3.(2021陜西十校聯(lián)考)在維護(hù)和檢修高壓供電線路時(shí),為了不影響城市用電,電工經(jīng)常要在高壓線上帶電作業(yè)。為了保障電工的安全,電工全身要穿上用金屬絲線編織的衣服。如圖所示,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供電線的電勢(shì)。虛線表示電工周圍某一截面上的等勢(shì)線,c、d、e、f是等差等勢(shì)線上的四個(gè)點(diǎn)。以下說(shuō)法正確的是()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)線運(yùn)動(dòng)答案C解析依據(jù)等差等勢(shì)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度大小可知,在c、d、e、f四點(diǎn)中,f點(diǎn)的電場(chǎng)最強(qiáng),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供電線的電勢(shì),則在c、d、e、f四點(diǎn)中,c點(diǎn)的電勢(shì)最高,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,C正確;將某電子在d點(diǎn)由靜止釋放,在靜電力作用下,它會(huì)向c點(diǎn)所在等勢(shì)線運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)誤。4.一個(gè)點(diǎn)電荷,從靜電場(chǎng)中的a點(diǎn)移到b點(diǎn)的過(guò)程中,靜電力做功為零,則()A.a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等B.作用于該點(diǎn)電荷的靜電力與其移動(dòng)方向總是垂直的C.a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差為零D.點(diǎn)電荷一定沿直線從a點(diǎn)移到b點(diǎn)答案C解析由公式Wab=qUab可知,若Wab=0,則一定是Uab=0。選項(xiàng)C正確。5.在某電場(chǎng)中,A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB=60V,B、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UBC=-50V,則A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)高低關(guān)系是()A.φA>φB>φCB.φA<φC<φBC.φA>φC>φB D.φC>φB>φA答案C解析因?yàn)閁AB=φA-φB=60V>0,所以φA>φB,又UBC=φB-φC=-50V<0,所以φB<φC,又UAC=UAB+UBC=60V+(-50V)=10V>0,所以φA>φC,故φA>φC>φB。正確選項(xiàng)為C。6.如圖所示,正點(diǎn)電荷電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn),將一電荷量q=+3.2×10-19C的檢驗(yàn)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移至B點(diǎn),靜電力做功W=+6.4×10-20J,則A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U等于()A.0.5V B.0.2VC.5V D.2V答案B解析A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U=Wq=6.4×10-2037.電勢(shì)反映了靜電場(chǎng)各點(diǎn)的能的性質(zhì),請(qǐng)寫出電勢(shì)φ的定義式。類比電勢(shì)的定義方法,在重力場(chǎng)中建立“重力勢(shì)φG”的概念。答案見解析解析電場(chǎng)中,電勢(shì)的定義為電勢(shì)能與電荷量的比值,即φ=Epq,根據(jù)電勢(shì)的定義可以這樣定義重力勢(shì):物體在某點(diǎn)的重力勢(shì)能與質(zhì)量的比值,即φG=等級(jí)考提升練8.(2021安徽合肥第十一中學(xué)高二月考)將一電荷量為+Q的小球放在不帶電的金屬球附近,所形成的電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示,金屬球表面的電勢(shì)處處相等。a、b為電場(chǎng)中的兩點(diǎn),則下列判斷中錯(cuò)誤的是()A.a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的大B.a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的高C.試探電荷+q在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的大D.將試探電荷+q從a點(diǎn)移到b點(diǎn)的過(guò)程中,靜電力做負(fù)功答案D解析電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,由題圖知a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的大,選項(xiàng)A說(shuō)法正確;a點(diǎn)所在的電場(chǎng)線從帶電小球出發(fā)到不帶電的金屬球終止,所以a點(diǎn)的電勢(shì)高于金屬球表面的電勢(shì),而b點(diǎn)所在的電場(chǎng)線從金屬球出發(fā),終止于無(wú)窮遠(yuǎn),所以金屬球表面的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì),選項(xiàng)B說(shuō)法正確;正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能大,所以試探電荷+q在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的大,選項(xiàng)C說(shuō)法正確;由于試探電荷+q在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的大,將試探電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)的過(guò)程中,電勢(shì)能減小,靜電力做正功,選項(xiàng)D說(shuō)法錯(cuò)誤。9.如圖所示,電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn),則下列說(shuō)法正確的是()A.電勢(shì)φA>φB,電場(chǎng)強(qiáng)度EA>EBB.電勢(shì)φA>φB,電場(chǎng)強(qiáng)度EA<EBC.將+q從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做正功D.將-q分別放在A、B兩點(diǎn)時(shí)具有的電勢(shì)能EpA>EpB答案B解析B處電場(chǎng)線較密,故電場(chǎng)強(qiáng)度EA<EB,沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,故φA>φB,A錯(cuò)誤,B正確;對(duì)正電荷,由于φA>φB,故EpA>EpB,從A到B,電勢(shì)能減小,電場(chǎng)力做正功;對(duì)負(fù)電荷,φA>φB,EpA<EpB,C正確,D錯(cuò)誤。10.三個(gè)點(diǎn)電荷電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示,圖中a、b兩點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb,電勢(shì)分別為φa、φb,則()A.Ea>Eb,φa>φb B.Ea<Eb,φa<φbC.Ea>Eb,φa<φb D.Ea<Eb,φa>φb答案C解析由題圖可知,a點(diǎn)附近的電場(chǎng)線比b點(diǎn)附近的電場(chǎng)線密,所以Ea>Eb,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,a點(diǎn)所在等勢(shì)面的電勢(shì)一定低于b點(diǎn)所在的等勢(shì)面的電勢(shì),即φb>φa,故選項(xiàng)C對(duì)。11.(多選)圖中虛線為一組間距相等的同心圓,圓心處固定一帶正電的點(diǎn)電荷。一帶電粒子以一定初速度射入電場(chǎng),實(shí)線為粒子僅在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡,a、b、c三點(diǎn)是實(shí)線與虛線的交點(diǎn)。則該粒子()A.帶負(fù)電B.在c點(diǎn)受力最大C.在b點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能D.由a點(diǎn)到b點(diǎn)的動(dòng)能變化大于由b點(diǎn)到c點(diǎn)的動(dòng)能變化答案CD解析做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),合力方向指向軌跡的凹側(cè),說(shuō)明粒子帶正電,A錯(cuò)誤;由庫(kù)侖定律F=kq1q2r2知離圓心越遠(yuǎn),粒子所受的力越小,B錯(cuò)誤;粒子從b點(diǎn)到c點(diǎn)過(guò)程中,靜電力做正功,電勢(shì)能減小,C正確;點(diǎn)電荷的等勢(shì)面與虛線重合,依題意得Uab>Ubc,又靜電力做功W=qU,則Wab>Wbc,由動(dòng)能定理得粒子由a點(diǎn)到b點(diǎn)的動(dòng)能變化大于由b12.如圖所示,Q為固定的正點(diǎn)電荷,A、B兩點(diǎn)在Q的正上方和Q相距分別為h和0.25h,將一帶電小球從A點(diǎn)由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度正好又變?yōu)?。若此帶電小球在A點(diǎn)的加速度大小為34g(1)此帶電小球在B點(diǎn)的加速度。(2)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差(用k、Q和h表示)。答案(1)3g,方向豎直向上(2)-3解析(1)這個(gè)帶電小球必帶正電荷,設(shè)其電荷量為q,由牛頓第二定律得,在A點(diǎn)時(shí),有mg-kQqh2=m·34g,在B點(diǎn)時(shí),有kQq(0.25h)2-mg=ma(2)帶電小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得mg(h-0.25h)+qUAB=0,解得UAB=-3kQ13.(2021湖北荊州中學(xué)高二月考)如圖所示,在電場(chǎng)強(qiáng)度E=1×104N/C的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中,有一根長(zhǎng)l=15cm的細(xì)線,一端固定在O點(diǎn),另一端系一個(gè)質(zhì)量m=3g、電荷量q=2×10-6C的帶正電小球,當(dāng)細(xì)線處于水平位置時(shí),將小球從靜止開始釋放,g取10m/s2。(1)求小球到達(dá)最低點(diǎn)B的過(guò)程中重力勢(shì)能的變化量、電勢(shì)能的變化量。(2)若取A點(diǎn)電勢(shì)為0,求小球在B點(diǎn)的電勢(shì)能、B點(diǎn)的電勢(shì)。(3)求小球到B點(diǎn)時(shí)速度的大小、細(xì)線的張力的大小。答案(1)-4.5×10-3J3×10-3J(2)3×10-3J1.5×103V(3)1m/s5×10