新教材高中物理第十章靜電場中的能量第2節(jié)電勢差練習（含解析）新人教版必修

第2節(jié)電勢差eq\f(合格考訓練,25分鐘·滿分60分)一、選擇題(本題共6小題，每題7分，共42分)1．(2019·上海市金山中學高二上學期期中)關于電勢差和電場力做功的說法中，正確的是(B)A．電勢差是矢量，電場力做的功是標量B．在兩點間移動電荷，電場力不做功，則兩點間的電勢差為零C．在兩點間被移動的電荷的電荷量越少，則兩點間的電勢差越大D．在兩點間移動電荷時，電場力做正功，則兩點間的電勢差大于零解析：電勢差是標量，電場力做功也是標量。故A錯誤；根據(jù)UAB＝eq\f(WAB,q)知，在兩點間移動電荷，電場力不做功，則兩點間的電勢差為零。故B正確；兩點間的電勢差與移動的電荷量無關，由電場本身決定。故C錯誤；根據(jù)UAB＝eq\f(WAB,q)知，電場力做正功，電勢差不一定大于零，若電荷帶負電，電勢差小于零。故D錯誤。2.如圖所示，正點電荷電場中有A、B兩點，將一電荷量為q＝＋3.2×10－19C的試探電荷從電場中的A點移至B點，電場力做功為W＝6.4×10－20J，則A、B兩點間的電勢差UVC．5V D．2V解析：UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(6.4×10－20,3.2×10－19)V＝0.2V，所以選項A、C、D錯誤，選項B正確。3．(2020·廣東實驗中學高二上學期期中)在電場中A、B兩點間的電勢差為UAB＝75V，B、C兩點間的電勢差為UBC＝－200V，則A、B、C三點電勢高低關系為(C)A．φA＞φB＞φC B．φA＜φC＜φBC．φC＞φA＞φB D．φC＞φB＞φA解析：由題意，UAB＝φA－φB＝75V，則得：φA＞φB；UBC＝φB－φC＝－200V，則得：φB＜φC；又UAC＝UAB＋UBC＝(75－200)V＝－125V，則得：φA＜φC；故有：φC＞φA＞φB；故A、B、D錯誤，C正確。故選C。4．(2020·北京人大附中高一下學期檢測)在一靜止點電荷的電場中，任一點的電勢φ與該點到點電荷的距離r的關系如圖所示。電場中四個點a、b、c和d的電場強度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed，點a到點電荷的距離ra與點a的電勢φa已在圖中用坐標(ra，φa)標出，其余類推。由圖可知(B)A．用來檢測場強和電勢的檢驗電荷一定帶正電B．a(chǎn)點電場強度Ea大于b點電場強度EbC．將同一檢驗電荷由c移動到d所做的功大于由b到c所做的功D．a(chǎn)d兩點間圖像與橫軸之間的面積可以代表ad間電勢差解析：電場中的電勢分布與檢驗電荷電性無關，所以無法根據(jù)任一點的電勢φ與該點到點電荷的距離r的關系圖，來判斷檢驗電荷的電性，故A錯誤；場源電荷是點電荷，由圖可知，a點離場源電荷近，所以a點電場強度Ea大于b點電場強度Eb，故B正確；由圖可知，cd兩點間的電勢差與bc兩點間的電勢差相等，所以將同一檢驗電荷由c移動到d所做的功等于由b到c所做的功，故C錯誤；由圖可知，ad間電勢差等于這兩點縱坐標之差，與兩點間圖像與橫軸之間的面積無關，故D錯誤。5．(多選)(2020·陜西西工大附中高二上學期月考)如圖所示，B、C、D三點都在以點電荷＋Q為圓心的某同心圓弧上，將一試探電荷從A點分別移到B、C、D各點時，電場力做功大小比較(CD)A．WAB>WACB．WAD>WABC．WAC＝WADD．WAB＝WAC解析：點電荷的等勢面為同心球面，故B、C、D三點位于同一等勢面上，故UAB＝UAC＝UAD，將同一試探電荷從A點分別移到B、C、D各點，由功的計算公式W＝qU可得電場力做功相同，故選C、D。6．(多選)(2019·云南省永善一中高二上學期期末)如圖所示，平行線代表電場線，但未標明方向，一個帶正電、電荷量為10－2C的微粒在電場中僅受電場力作用，當它從A點運動到B點時動能減少了0.1J，已知AA．B點的電勢為0VB．電場線方向從右向左C．微粒的運動軌跡可能是軌跡1D．微粒的運動軌跡可能是軌跡2解析：因微粒僅受電場力作用，且由A點到B點時動能減少，故電場力做負功，電場力的方向水平向左，軌跡應為虛線1；由WAB＝UAB·q＝－0.1J，可得：UAB＝－10V，由UAB＝φA－φB，可得φB＝φA－UAB＝0V，綜上所述選項A、B、C正確。二、非選擇題7．(8分)閃電是云層與云層或云層與高大建筑物間放電所致，在放電過程中將釋放大量能量。2020年7月28日，上海市康定路靠近康余綠地的一處電線遭雷擊起火，所幸事故未造成人員傷亡。據(jù)有關專家估算雷擊時釋放能量約為3.2×106J，假若從云層移向電線的電量為32C，則云層與電線間電勢差為__1×105__V，相當于釋放電子__2×1020__個。解析：雷擊時釋放能量約3.2×106J，故電場力做功W＝3.2×106J，U＝eq\f(W,q)＝eq\f(3.2×106,32)V＝1×105V，相當于釋放的電子數(shù)：n＝eq\f(q,e)＝eq\f(32,1.6×10－19)＝2×1020(個)。8．(10分)(2020·河北省邢臺市內(nèi)丘中學、臨城中學、南宮中學高一下學期聯(lián)考)如圖所示，Q為固定的正點電荷，A、B兩點在Q的正上方和Q相距分別為hh，將另一點電荷從A點由靜止釋放，運動到B點時速度正好又變?yōu)榱?。若此電荷在A點處的加速度大小為eq\f(3,4)g，試求：(1)此電荷在B點處的加速度；(2)A、B兩點間的電勢差(用Q和h表示)。答案：(1)3g方向豎直向上(2)－eq\f(3kQ,h)解析：(1)這一電荷必為正電荷，設其電荷量為q，由牛頓第二定律，在A點時F合A＝mg－eq\f(kQq,h2)＝m·eq\f(3,4)g，在B點時F合B＝eq\f(kQq,h2)－mg＝m·aB，解得aB＝3g，方向豎直向上(2)從A到B過程，由動能定理得mg(hh)＋qUAB＝0，解得UAB＝－eq\f(3kQ,h)eq\f(等級考訓練,15分鐘·滿分40分)一、選擇題(本題共4小題，每題7分，共28分)1.如圖所示，a、b、c三條虛線為電場中的等勢面，等勢面b的電勢為零，且相鄰兩個等勢面間的電勢差相等，一個帶正電的粒子在A時的動能為10J，在電場力作用下從A運動到B速度為零，當這個粒子的動能為6J時，其電勢能為(D)A．14J B．4JC．0 D．－1J解析：相鄰兩個等勢面間的電勢差相等Uab＝Ubc，所以qUab＝qUbc，即：Wab＝Wbc＝eq\f(1,2)WAB而：WAB＝0－EkA＝－10J所以，粒子在等勢面b上時的動能EKb＝5J從而可以知道粒子在電場中的總能量值為5J。當這個粒子的動能為6J時，EP＝E－EK＝(5－6)J＝－1J。所以選項ABC都錯誤，選項D正確。2.(2019·北京師大附屬實驗中學高二上學期期中)如圖所示，a、b、c表示某點電荷產(chǎn)生的電場中的三個等勢面，它們的電勢分別為φa＝U，φb＝eq\f(7U,8)，φc＝eq\f(U,2)。一帶電粒子(所受重力不計)從等勢面a上某點由靜止釋放后，經(jīng)過等勢面b時速率為v，則它經(jīng)過等勢面c時的速率為(C)A.eq\r(2)v B.eq\r(3)vC．2v D．4v解析：帶電粒子在運動過程中，只有電場力對粒子做功，根據(jù)動能定理得：a→b過程，有：qUab＝eq\f(1,2)mv2；據(jù)題得：Uab＝φa－φb＝U－eq\f(7U,8)＝eq\f(U,8)聯(lián)立得：q·eq\f(U,8)＝eq\f(1,2)mv2①a→c過程，有：qUac＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)；據(jù)題得：Uac＝φa－φc＝U－eq\f(U,2)＝eq\f(U,2)。聯(lián)立得：q·eq\f(U,2)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)②由①②可得：vc＝2v故選C。3．(2020·浙江省紹興一中高二上學期期中)空間某區(qū)域豎直平面內(nèi)存在電場，電場線分布如圖所示。一個質量為m、電量為q，電性未知的小球在該電場中運動，小球經(jīng)過A點時的速度大小為v1，方向水平向右，運動至B點時的速度大小為v2。若A、B兩點之間的高度差為h，則以下判斷中正確的是(BC)A．A、B兩點的電場強度和電勢大小關系為EA＞EB、φA＜φBB．若v1＞v2，則電場力一定做負功C．A、B兩點間的電勢差為eq\f(m,2q)(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)－2gh)D．小球從A運動到B點的過程中電場力做的功為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)解析：由電場線密處電場強度大，電場線疏處電場強度小，可知，EA＜EB。由順著電場線的方向電勢逐漸降低，可知，φA＞φB。故A錯誤；在小球運動的過程中，由動能定理得mgh＋qU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，若v1＞v2，可知電場力做功W＝qU一定為負，故B正確；由上式得，A、B兩點間的電勢差U＝eq\f(m,2q)(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)－2gh)，故C正確；電場力做功為W＝qU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－mgh。故D錯誤。4．(多選)(2020·安徽省定遠重點中學高二上學期月考)如圖甲所示，一絕緣的豎直圓環(huán)上均勻分布著正電荷。一光滑細桿從圓心垂直圓環(huán)平面穿過圓環(huán)，桿上套有帶正電的小球，現(xiàn)使小球從a點由靜止釋放，并開始計時，后經(jīng)過b、c兩點，運動過程中的v－t圖像如圖乙所示。下列說法正確的是(ACD)A．帶電圓環(huán)在圓心處產(chǎn)生的場強為零B．a(chǎn)點場強大于b點場強C．電勢差Uab<UbcD．小球由b到c的過程中平均速度大于0.55m/s解析：根據(jù)電場的疊加原理和對稱性可知，帶電圓環(huán)在圓心處產(chǎn)生的場強為零，A正確；由乙圖知，小球在a處的加速度小于b處加速度，由qE＝ma知，a點場強小于b點場強，B錯誤；根據(jù)動能定理得：qUab＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,b)＝0.08m，qUbc＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,b)＝eq\f(1,2)m22)＝0.165m，可得Uab<Ubc，C正確；小球由b到c的過程中做非勻加速運動，位移大于勻加速運動的位移，所以平均速度大于eq\,2)m/s＝0.55m/s，D正確。二、非選擇題5．(12分)如圖所示，空間有場強E＝1.0×103V/m豎直向下的勻強電場，長L＝0.4m不可伸長的輕繩固定于O點，另一端系一質量m＝0.05kg，帶電量q＝＋5×10－4C的小球，拉起小球至繩水平后在A點無初速度釋放，當小球運動至O點的正下方B點時，繩恰好斷裂，小球繼續(xù)運動并垂直打在同一豎直平面且與水平面成θ＝30°、無限大的擋板MN上的C(1)繩子至少受多大的拉力才能被拉斷；(2)A、C兩點的電勢差。答案：(1)3N(2)1600V解析：(1)A→B由動能定理及