高中物理 1.5 電勢差練習(xí) 新人教版選修3-1

【成才之路】版高中物理1.5電勢差練習(xí)新人教版選修3-1基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)1．如圖所示，在點(diǎn)電荷電場中，將檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)分別移到以點(diǎn)電荷為中心的同一圓周上的B、C、D、E各點(diǎn)，則電場力做的功()A．從A到B做功最多B．從A到C做功最多C．從A到E做功最多D．做功一樣多答案：D解析：因?yàn)锽、C、D、E處于同一等勢面上，A點(diǎn)到各點(diǎn)的電勢差相等，所以將檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)移到各點(diǎn)電場力做的功相等。2．如圖所示，在－Q形成的電場中，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)電勢高于c點(diǎn)電勢B．a(chǎn)點(diǎn)場強(qiáng)比c點(diǎn)場強(qiáng)大C．同一負(fù)電荷放在c點(diǎn)比放在a點(diǎn)的電勢能大D．同一負(fù)電荷由a點(diǎn)移到b點(diǎn)，比由b點(diǎn)移到c點(diǎn)電場力做功多答案：B解析：由孤立負(fù)點(diǎn)電荷電場線和等勢面的分布知A錯(cuò)、B正確；因φc>φa，同一負(fù)電荷在電勢低處電勢能大，故C錯(cuò)；因Uab＝Ubc，據(jù)W＝qU知Wab＝Wbc，D錯(cuò)。3．圖中的平行直線表示一簇垂直于紙面的等勢面。一個(gè)電量為－5.0×10－8C的點(diǎn)電荷，沿圖中曲線從A點(diǎn)移到BA．－5.0×10－7J B．5.0×10－7JC．－3.5×10－6J D．3.5×10－6J答案：B解析：UAB＝φA－φB＝－10V，WAB＝qUAB＝5.0×10－7J，B正確。4．(合肥一六八中學(xué)～學(xué)年高二上學(xué)期期中)一帶電量為－3×10－9C的電荷從電場中的a點(diǎn)移至b點(diǎn)，電勢能增加6×10－8A．電場中的a點(diǎn)電勢比b點(diǎn)高B．電場中a、b兩點(diǎn)的電勢差U＝20VC．場強(qiáng)方向是由a點(diǎn)指向b點(diǎn)D．電荷由a到b，電場力做功6×10－8J答案：AB解析：由負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)電勢能增加，可知電場中a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)，A正確；場強(qiáng)方向不一定由a指向b，C錯(cuò)；電勢能增加了6×10－8J，電場力做了－6×10－8J的功，D錯(cuò)；Uab＝eq\f(Wab,q)＝20V，B正確。5．如圖所示的勻強(qiáng)電場E的區(qū)域內(nèi)，由A、B、C、D、A′、B′、C′、D′作為頂點(diǎn)構(gòu)成一正方體空間，電場方向與面ABCD垂直，下列說法正確的是()A．AD兩點(diǎn)間電勢差UAD與AA′兩點(diǎn)間電勢差UAA′相等B．帶正電的粒子從A點(diǎn)沿路徑A→D→D′移到D′點(diǎn)，電場力做正功C．帶負(fù)電的粒子從A點(diǎn)沿路徑A→D→D′移到D′點(diǎn)，電勢能減小D．帶電粒子從A點(diǎn)移到C′點(diǎn)，沿對角線A→C′與沿路徑A→B→B′→C′電場力做功相同答案：BD解析：在勻強(qiáng)電場中因AD垂直于電場線，則φA＝φD，UAD＝0，而UAA′≠0，故A錯(cuò)；因φD>φD′，則從A→D→D′移動(dòng)正電荷電場力做正功，B對；從A→D→D′移動(dòng)負(fù)電荷電場力做負(fù)功，電勢能增加，C錯(cuò)；電場力做功與路徑無關(guān)只與兩點(diǎn)間電勢差有關(guān)，故D對。二、非選擇題6.如圖所示，a、b、c表示點(diǎn)電荷的電場中的三個(gè)等勢面，它們的電勢分別為φ、eq\f(2,3)φ和eq\f(1,4)φ。一帶電粒子從等勢面a上某處由靜止釋放后，僅受電場力作用運(yùn)動(dòng)，已知它經(jīng)過等勢面b時(shí)的速率為v，則它經(jīng)過等勢面c時(shí)的速度為______________。答案：1.5v解析：依題條件知電場力做正功，設(shè)帶電粒子電量為q，粒子到等勢面c時(shí)的速率為v′，則Wab＝q(φa－φb)＝eq\f(1,2)mv2－0Wac＝q(φa－φc)＝eq\f(1,2)mv′2－0即q(φ－eq\f(2,3)φ)＝eq\f(1,2)mv2q(φ－eq\f(1,4)φ)＝eq\f(1,2)mv′2解得v′＝1.5v7．如圖所示，a、b、c是氫原子的核外電子繞核運(yùn)動(dòng)的三個(gè)可能軌道，取無窮遠(yuǎn)電子的電勢能為零，電子在a、b、c三個(gè)軌道時(shí)對應(yīng)的電勢能分別為－13.6eV，－3.4eV，－1.51eV，由于某種因素(如加熱或光照)的影響，電子會(huì)沿橢圓軌道躍遷到離核更遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)，求：(1)a、b、c三點(diǎn)的電勢大小。(2)a、b間，b、c間電勢差的大小。答案：(1)13.6V,3.4V,1.51V(2)10.2V,1.89V解析：(1)由φ＝eq\f(Ep,q)可知電子在a、b、c時(shí)的電勢分別為φa＝eq\f(Epa,q)＝eq\f(－13.6eV,－e)＝13.6V，φb＝eq\f(－3.4eV,－e)＝3.4V，φc＝eq\f(－1.51eV,－e)＝1.51V。(2)Uab＝φa－φb＝10.2V，Ubc＝φb－φc＝1.89V。能力提升一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題)1．一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn)，電荷量q＝2.0×10－9C，在靜電場中由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，在這過程中除電場力外，其他力做的功為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)間的電勢差UABA．1×104V B．－1×104VC．4×104V D．－7×104V答案：A解析：由題意得，質(zhì)點(diǎn)所受合外力做的功等于質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能的增量，等于8.0×10－5J，又因?yàn)槠渌ψ龅墓?.0×10－5J，所以，電場力對質(zhì)點(diǎn)做功為2.0×10－5J。根據(jù)UAB＝eq\f(WAB,q)，可得UAB＝1×104V，A正確。2．(淮北師范大學(xué)附中～學(xué)年高二上學(xué)期期中)如圖所示，實(shí)線為電場線，虛線為等勢線，且相鄰兩條等勢線間的電勢差相等。一正電荷(只在電場力的作用下)在φ3上時(shí)，具有的動(dòng)能是20eV，它運(yùn)動(dòng)到等勢線φ1上時(shí)，速度為零。令φ2＝0。那么該電荷的電勢能為4eV時(shí)，其動(dòng)能大小為()A．16eV B．6eVC．10eV D．4eV答案：B解析：從φ3到φ1過程動(dòng)能減小20eV，則電勢能增加了20eV，所以φ3和φ2和φ1之間的電勢能的變化都為10eV，而φ2＝0，所以電荷在φ2處的電勢能為0，則在φ1處的電勢能是10eV、在φ3處的電勢能是－10eV，所以電荷的總能量為20eV－10eV＝10eV；那么該電荷的電勢能為4eV時(shí)，其動(dòng)能大小為6eV；故選B。3．如圖所示，絕緣水平面上固定一正點(diǎn)電荷Q，另一電荷量為－q、質(zhì)量為m的滑塊(可看做點(diǎn)電荷)從a點(diǎn)以初速度v0沿水平面向Q運(yùn)動(dòng)，到達(dá)b點(diǎn)時(shí)速度為零。已知a、b間距離為s，滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g。以下判斷正確的是()A．滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中所受Q的庫侖力有可能大于滑動(dòng)摩擦力B．滑塊在運(yùn)動(dòng)過程的中間時(shí)刻速率大于eq\f(v0,2)C．此過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為eq\f(mv\o\al(2,0),2)D．Q產(chǎn)生的電場中a、b兩點(diǎn)間的電勢差Uab＝eq\f(mv\o\al(2,0)－2μgs,2q)答案：D解析：若滑塊受到的庫侖力某時(shí)刻大于摩擦力，則滑塊即開始做加速運(yùn)動(dòng)，不會(huì)在b點(diǎn)停下，A錯(cuò)；水平方向上滑塊受到恒定的摩擦力和逐漸變大的庫侖力，且摩擦力大于庫侖力，應(yīng)做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，前半段時(shí)間速度變化量較大，故中間時(shí)刻滑塊速率小于eq\f(v0,2)，B錯(cuò)；滑塊從a運(yùn)動(dòng)到b的過程中，動(dòng)能和電勢能減小，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故內(nèi)能Q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－qUab＝μmgs，顯然Q≠eq\f(mv\o\al(2,0),2)，C錯(cuò)；由上式還可得：Uab＝eq\f(mv\o\al(2,0)－2μgs,2q)，D正確。4.如圖所示，平行線代表電場線，但未標(biāo)明方向，一個(gè)帶正電、電荷量為10－6C的微粒在電場中僅受電場力作用，當(dāng)它從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能減少了10－5J，已知AA．微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中的虛線1所示B．微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中的虛線2所示C．B點(diǎn)電勢為零D．B點(diǎn)電勢為－20V答案：AC解析：因微粒僅受電場力作用，且由A點(diǎn)到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能減少，故電場力做負(fù)功，電場力的方向水平向左，軌跡應(yīng)為虛線1所示，A正確，B錯(cuò)誤；由WAB＝UAB·q＝－10－5J，可得：UAB＝－10V，由UAB＝φA－φB，可得φB＝φA－UAB＝0V，故C正確，D錯(cuò)誤。二、非選擇題5．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。1970年春季的一個(gè)雷雨交加的上午，湖北古城黃州的青云塔頂尖被雷擊為兩截，據(jù)有關(guān)專家估算雷擊時(shí)釋放能量約為3.2×106J，假若從云層移向塔頂?shù)碾娏繛?2C，則云層與塔頂間電勢差為________V，相當(dāng)于釋放電子________個(gè)。答案：1×105；2×1020解析：雷擊時(shí)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(dāng)于釋放的電子數(shù)：n＝eq\f(q,e)＝eq\f(32,1.6×10－19)＝2×1020(個(gè))。6．如圖甲所示，A、B是一條電場線上的兩點(diǎn)，t＝0時(shí)刻從A點(diǎn)釋放一初速度為零的電子，電子僅在電場力作用下，沿直線從A運(yùn)動(dòng)到B，其速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。t＝2s時(shí)到達(dá)B點(diǎn)，速度大小為10m/s。已知電子質(zhì)量為m，電荷量大小為e。求：(1)A點(diǎn)場強(qiáng)的大小和方向；(2)A、B間的電勢差UAB。答案：(1)E＝eq\f(5m,e)沿BA方向(2)UAB＝－eq\f(50m,e)解析：(1)由圖象知電子做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度為a＝eq\f(Δv,Δt)＝5m/s2，由eE＝ma，得：E＝eq\f(5m,e)。場強(qiáng)沿BA方向。(2)從A到B有：－eUAB＝eq\f(1,2)mv2，得：UAB＝－eq\f(50m,e)7.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，將另一點(diǎn)電荷從A點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度正好變?yōu)榱?，若此電荷在A點(diǎn)處的加速度大小為eq\f(3,4)g，試求：(1)此電荷在B點(diǎn)處的加速度。(2)A、B兩點(diǎn)間的