2025年《滬科版2020上海高二物理必修第三冊》 9.5 帶電粒子在電場中的運動 第1課時 電勢差及與電場強度的關系 （作業(yè)）（解析版）

第頁新版滬科版2020上海高二物理必修第三冊《9.5帶電粒子在電場中的運動》第1課時電勢差及與電場強度的關系針對考點基礎練考點一電勢差1．（2021·江蘇南通高一月考）關于等勢面的說法，正確的是（）A．電荷在等勢面上移動時，由于不受靜電力作用，所以靜電力不做功B．在同一個等勢面上各點的場強大小相等C．兩個不等電勢的等勢面可能相交D．若相鄰兩等勢面的電勢差相等，則等勢面的疏密程度能反映場強的大小2．對于電場中A、B兩點，下列說法中正確的是（）A．電勢差的定義式UAB＝eq\f(WAB,q)，說明兩點間的電勢差UAB與靜電力做功WAB成正比，與移動電荷的電荷量q成反比B．A、B兩點間的電勢差UAB與移動電荷的電荷量q無關C．把負電荷從A點移到B點靜電力做正功，則有UAB＞0D．電場中A、B兩點間的電勢差UAB等于把正電荷q從A點移動到B點時靜電力做的功考點二靜電力做功與電勢差的關系3．（2020·廣東廣州市期中）如圖所示，在O點放置一點電荷Q，以O為圓心作一圓．現(xiàn)將一試探電荷分別從圓上的B、C、D三點移到圓外的A點，下列說法正確的是（）A．從B移到A的過程中靜電力做功最少B．從C移到A的過程中靜電力做功最少C．從D移到A的過程中靜電力做功最多D．從三點移到A的過程中靜電力做功一樣多4．如圖所示為某靜電場等勢面的分布，電荷量為1.6×10－9C的正點電荷從A經(jīng)B、C到達D點，則從A至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．－8.0×10－8J5．在電場中將一帶電荷量q＝－1×10－9C的負電荷從B點移至A點時，克服靜電力做功2×10－6J，將該電荷從A點移至C點，則需克服靜電力做功3×10－6J，則B、C間的電勢差大小為（）A．5000V B．3000VC．2000V D．1000V考點三公式UAB＝Ed或E＝eq\f(UAB,d)的理解及簡單應用6．（2021·江蘇省禮嘉中學高一月考）對公式E＝eq\f(UAB,d)和UAB＝Ed的理解，下列說法正確的是（）A．由E＝eq\f(UAB,d)知，勻強電場中A、B兩點沿電場線的距離越大，則電場強度越小B．公式UAB＝Ed適用于計算任何電場中A、B兩點間的電勢差C．公式中的d是勻強電場中A、B所在的兩等勢面之間的距離D．由UAB＝Ed知，A點和B點間距離越大，則這兩點的電勢差越大7．如圖所示，沿x軸正方向場強為E的勻強電場中，有一動點從A點開始以O為圓心，r＝OA為半徑逆時針轉動一周，O與圓周上的A點的連線OA與x軸正方向（E方向）成θ角（θ<eq\f(π,2)），則此圓周上各點與A點間最大的電勢差為（）A．U＝Er B．U＝Er（sinθ＋1）C．U＝Er（cosθ＋1） D．U＝2Er8.（2020·陜西咸陽實驗中學高二月考）空氣中的負離子對人的健康極為有益，人工產(chǎn)生負離子的最常見方法是電暈放電法。如圖所示，在一排針狀負極和環(huán)形正極之間加上直流高壓電，電壓達5000V左右，使空氣發(fā)生電離，從而產(chǎn)生負氧離子（負氧離子為－1價離子），使空氣清新化。針狀負極與環(huán)形正極間距為5mm，且視為勻強電場，電場強度為E，電場對負氧離子的作用力大小為F，則（）A．E＝103V/m，F(xiàn)＝1.6×10－16NB．E＝106V/m，F(xiàn)＝1.6×10－16NC．E＝103V/m，F(xiàn)＝1.6×10－13ND．E＝106V/m，F(xiàn)＝1.6×10－13N9．如圖所示，在電場強度E＝2×103V/m的勻強電場中有三點A、M和B，AM＝4cm，MB＝3cm，AB＝5cm，且AM邊平行于電場線，把一電荷量q＝2×10－9C的正電荷從B點移動到M點，再從M點移動到A點，靜電力做功為（）圖4A．1.6×10－7J B．1.2×10－7JC．－1.6×10－7J D．－1.2×10－7J考點四用U＝Ed定性分析非勻強電場10．如圖所示的同心圓是電場中的一簇等差等勢線，一個電子只在靜電力作用下沿著直線由A→C運動時的速度越來越小，B為線段AC的中點，則下列說法正確的是（）A．電子沿AC方向運動時受到的靜電力越來越小B．電子沿AC方向運動時具有的電勢能越來越大C．電勢差UAB＝UBCD．電勢φA<φB<φC11．（2021·云南昆明高二期末）如圖所示，O、M、N、P、Q是電場中的五個點，OM和MN長度相同．下列說法正確的是（）A．M點的場強比N點的場強大B．M點的電勢比N點的電勢高C．O、M兩點間的電勢差等于M、N兩點間的電勢差D．負電荷僅在靜電力的作用下可以沿電場線從Q運動到P綜合能力練12．下列四個圖中，a、b兩點電勢相等、電場強度也相同的是（）13.（2021·江蘇徐州高三二模）某平面區(qū)域內(nèi)一靜電場的等差等勢面分布如圖中虛線所示，一正電荷僅在靜電力作用下由a運動至b，設a、b兩點的電場強度分別為Ea、Eb，電勢分別為φa、φb，該電荷在a、b兩點的速度分別為va、vb，電勢能分別為Epa、Epb，則（）A．Ea>Eb B．φa>φbC．va>vb D．Epa>Epb14．（2021·江蘇省鎮(zhèn)江第一中學高一月考）如圖所示為某點電荷周圍的部分未標明方向的電場線和等勢面分布圖，已知φa＝10V，φc＝30V，b為a、c連線中點，則（）A．該點電荷一定是正電荷B．Uab＝10VC．φb>20VD．φb<20V15．（2021·遼寧沈陽高二期末）我國的特高壓直流輸電是中國在高端制造領域領先世界的一張“名片”，特別適合遠距離輸電，若直流高壓線掉到地上時，它就會向大地輸入電流，并且以高壓線與大地接觸的那個位置為圓心，形成一簇如圖所示的等差等勢線同心圓，A、B、C、D是等勢線上的四點，當人走在地面上時，如果形成跨步電壓就會導致兩腳有電勢差而發(fā)生觸電事故，則（）A．電勢的大小為φC>φB＝φD>φAB．場強的大小為EA>EB＝ED>ECC．人從B沿著圓弧走到D會發(fā)生觸電D．AB間距離等于2倍BC間距離16.（2021·江蘇南京師大附中高一期中）如圖所示，在平行金屬帶電極板MN的電場中將電荷量為4×10－6C的負點電荷從A點移到M板，靜電力做功8×10－4J，把該點電荷從A點移到N板，克服靜電力做功為4×10－4J，其中M板帶正電，N板帶負電且接地。求：（1）兩極板間的電勢差UMN；（2）A點的電勢φA；（3）該點電荷在A點的電勢能EpA.17一根長為L的細線，一端固定于O點，另一端拴一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球，處于如圖所示的水平向右的勻強電場中．開始時，將線與小球拉成水平，小球靜止在A點，釋放后小球由靜止開始向下擺動，當細線轉過60°角時，小球到達B點速度恰好為零．求：（不計空氣阻力，重力加速度為g）（1）A、B兩點的電勢差UAB；（2）勻強電場的場強大小。

《9.5帶電粒子在電場中的運動》第1課時電勢差及與電場強度的關系針對考點基礎練考點一電勢差1．（2021·江蘇南通高一月考）關于等勢面的說法，正確的是（）A．電荷在等勢面上移動時，由于不受靜電力作用，所以靜電力不做功B．在同一個等勢面上各點的場強大小相等C．兩個不等電勢的等勢面可能相交D．若相鄰兩等勢面的電勢差相等，則等勢面的疏密程度能反映場強的大小【答案】D【解析】等勢面由電勢相等的點組成，等勢面附近的電場線跟等勢面垂直，因此電荷在等勢面上移動時，靜電力不做功，但并不是不受靜電力的作用，A錯；等勢面上各點場強大小不一定相等，等勢面不可能相交，B、C錯；等差等勢面的疏密反映場強的大小，D對。2．對于電場中A、B兩點，下列說法中正確的是（）A．電勢差的定義式UAB＝eq\f(WAB,q)，說明兩點間的電勢差UAB與靜電力做功WAB成正比，與移動電荷的電荷量q成反比B．A、B兩點間的電勢差UAB與移動電荷的電荷量q無關C．把負電荷從A點移到B點靜電力做正功，則有UAB＞0D．電場中A、B兩點間的電勢差UAB等于把正電荷q從A點移動到B點時靜電力做的功【答案】B【解析】根據(jù)電勢差的定義，電場中兩點間的電勢差等于將單位正電荷從一點移到另一點時靜電力所做的功，僅由電場及兩點的位置決定，與移動電荷的電荷量及做功的多少無關，故B正確?？键c二靜電力做功與電勢差的關系3．（2020·廣東廣州市期中）如圖所示，在O點放置一點電荷Q，以O為圓心作一圓．現(xiàn)將一試探電荷分別從圓上的B、C、D三點移到圓外的A點，下列說法正確的是（）A．從B移到A的過程中靜電力做功最少B．從C移到A的過程中靜電力做功最少C．從D移到A的過程中靜電力做功最多D．從三點移到A的過程中靜電力做功一樣多【答案】D【解析】在O點放置一點電荷Q，以O為圓心作一圓，根據(jù)點電荷等勢線的分布情況知，該圓是一條等勢線，B、C、D三點在這個圓上，則三點的電勢相等，因此A與B、C、D三點間的電勢差相等，將一電荷分別從圓上的B、C、D三點移到圓外的A點的過程中，根據(jù)靜電力做功公式W＝qU可知，靜電力做的功相等，選項D正確。4．如圖所示為某靜電場等勢面的分布，電荷量為1.6×10－9C的正點電荷從A經(jīng)B、C到達D點，則從A至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【答案】B【解析】UAD＝φA－φD＝－40V－（－10）V＝－30V，所以WAD＝qUAD＝1.6×10－9×（－30）J＝－4.8×10－8J，故選B。5．在電場中將一帶電荷量q＝－1×10－9C的負電荷從B點移至A點時，克服靜電力做功2×10－6J，將該電荷從A點移至C點，則需克服靜電力做功3×10－6J，則B、C間的電勢差大小為（）A．5000V B．3000VC．2000V D．1000V【答案】A【解析】負電荷由B移到C，靜電力做功為WBC＝WBA＋WAC＝－2×10－6J－3×10－6J＝－5×10－6J，則UBC＝eq\f(WBC,q)＝eq\f(－5×10－6,－1×10－9)V＝5000V，所以B、C間的電勢差大小為5000V，故選A?？键c三公式UAB＝Ed或E＝eq\f(UAB,d)的理解及簡單應用6．（2021·江蘇省禮嘉中學高一月考）對公式E＝eq\f(UAB,d)和UAB＝Ed的理解，下列說法正確的是（）A．由E＝eq\f(UAB,d)知，勻強電場中A、B兩點沿電場線的距離越大，則電場強度越小B．公式UAB＝Ed適用于計算任何電場中A、B兩點間的電勢差C．公式中的d是勻強電場中A、B所在的兩等勢面之間的距離D．由UAB＝Ed知，A點和B點間距離越大，則這兩點的電勢差越大【答案】C【解析】場強的大小是由電場本身決定的，與UAB、d無關，故A錯誤；公式UAB＝Ed只適用于勻強電場，故B錯誤；公式中的d是勻強電場中A、B兩點沿電場線方向的距離，也可以是這兩點所在的兩等勢面之間的距離，故C正確；在同一勻強電場中，公式UAB＝Ed中的d是A、B兩點沿電場線方向的距離，所以只有當這兩點間沿場強方向的距離越大時，這兩點間電勢差越大，而不是任意兩點間的距離越大，兩點間電勢差越大，故D錯誤。7．如圖所示，沿x軸正方向場強為E的勻強電場中，有一動點從A點開始以O為圓心，r＝OA為半徑逆時針轉動一周，O與圓周上的A點的連線OA與x軸正方向（E方向）成θ角（θ<eq\f(π,2)），則此圓周上各點與A點間最大的電勢差為（）A．U＝Er B．U＝Er（sinθ＋1）C．U＝Er（cosθ＋1） D．U＝2Er【答案】C【解析】由U＝Ed知，此圓周上各點與A點間電勢差最大的點應是沿場強方向與A點相距最遠的點，dmax＝r＋rcosθ，所以Umax＝Er（cosθ＋1），C項正確。8.（2020·陜西咸陽實驗中學高二月考）空氣中的負離子對人的健康極為有益，人工產(chǎn)生負離子的最常見方法是電暈放電法。如圖所示，在一排針狀負極和環(huán)形正極之間加上直流高壓電，電壓達5000V左右，使空氣發(fā)生電離，從而產(chǎn)生負氧離子（負氧離子為－1價離子），使空氣清新化。針狀負極與環(huán)形正極間距為5mm，且視為勻強電場，電場強度為E，電場對負氧離子的作用力大小為F，則（）A．E＝103V/m，F(xiàn)＝1.6×10－16NB．E＝106V/m，F(xiàn)＝1.6×10－16NC．E＝103V/m，F(xiàn)＝1.6×10－13ND．E＝106V/m，F(xiàn)＝1.6×10－13N【答案】D【解析】針狀負極與環(huán)形正極間的電場為勻強電場，所以E＝eq\f(U,d)＝eq\f(5000,5×10－3)V/m＝106V/m；負氧離子受力F＝qE＝1.6×10－19×106N＝1.6×10－13N，故選D。9．如圖所示，在電場強度E＝2×103V/m的勻強電場中有三點A、M和B，AM＝4cm，MB＝3cm，AB＝5cm，且AM邊平行于電場線，把一電荷量q＝2×10－9C的正電荷從B點移動到M點，再從M點移動到A點，靜電力做功為（）圖4A．1.6×10－7J B．1.2×10－7JC．－1.6×10－7J D．－1.2×10－7J【答案】C【解析】B、M在同一等勢面上，正電荷由B點移動到M點靜電力不做功．由M點移動到A點靜電力做功為WMA＝－WAM＝－qUAM＝－qE·AM＝－2×10－9×2×103×4×10－2J＝－1.6×10－7J，即靜電力做功為－1.6×10－7J，故選C?？键c四用U＝Ed定性分析非勻強電場10．如圖所示的同心圓是電場中的一簇等差等勢線，一個電子只在靜電力作用下沿著直線由A→C運動時的速度越來越小，B為線段AC的中點，則下列說法正確的是（）A．電子沿AC方向運動時受到的靜電力越來越小B．電子沿AC方向運動時具有的電勢能越來越大C．電勢差UAB＝UBCD．電勢φA<φB<φC【答案】B【解析】由等勢線分布和電子速度變化可知該電場類似于負點電荷的電場，電勢φA>φB>φC，電子沿AC方向運動時受到的靜電力越來越大，選項A、D錯誤；根據(jù)電子只在靜電力作用下沿著直線由A→C運動時的速度越來越小，可知電子具有的電勢能越來越大，選項B正確；根據(jù)U＝Ed，由于電場為非勻強電場，平均電場強度EAB<EBC，可知電勢差UAB<UBC，選項C錯誤。11．（2021·云南昆明高二期末）如圖所示，O、M、N、P、Q是電場中的五個點，OM和MN長度相同．下列說法正確的是（）A．M點的場強比N點的場強大B．M點的電勢比N點的電勢高C．O、M兩點間的電勢差等于M、N兩點間的電勢差D．負電荷僅在靜電力的作用下可以沿電場線從Q運動到P【答案】B【解析】根據(jù)電場線的疏密程度表示電場強度的大小，可知M點的電場線比N點的電場線疏，所以M點的場強比N點的場強小，A錯誤；根據(jù)沿著電場線方向電勢逐漸降低，M點的電勢比N點的電勢高，B正確；根據(jù)相等距離電場線越密的地方電勢差越大，則O、M兩點間的電勢差小于M、N兩點間的電勢差，C錯誤；負電荷僅在靜電力的作用下不可能沿電場線從Q運動到P，D錯誤。綜合能力練12．下列四個圖中，a、b兩點電勢相等、電場強度也相同的是（）【答案】D【解析】勻強電場的等勢面是垂直于電場線的一簇等間距的平行平面，A中a、b兩點不在同一等勢面上，所以，這兩點的電勢是不相等的，但這兩點的場強相同；B中a、b兩點在同一個等勢面上，電勢相等，但這兩點的場強大小相等、方向不同；C中a、b兩點對稱于兩等量正點電荷的連線，所以電勢相等，但在中垂線上場強的方向是沿中垂線的，而且都指向外側，故兩點的場強方向不同；在D中，a、b兩點的電勢相等，而且場強的方向相同、大小相等，故選D。13.（2021·江蘇徐州高三二模）某平面區(qū)域內(nèi)一靜電場的等差等勢面分布如圖中虛線所示，一正電荷僅在靜電力作用下由a運動至b，設a、b兩點的電場強度分別為Ea、Eb，電勢分別為φa、φb，該電荷在a、b兩點的速度分別為va、vb，電勢能分別為Epa、Epb，則（）A．Ea>Eb B．φa>φbC．va>vb D．Epa>Epb【答案】C【解析】等差等勢面的疏密反映電場強度的大小，所以Ea<Eb，A錯誤；研究軌跡與等勢面的交點A，如圖所示，電場線與等勢面垂直，再利用物體做曲線運動時合外力指向軌跡的凹側，正電荷在A點所受靜電力水平向左，所以A點的電場線水平向左，從而判斷出電場線指向左側，所以φb>φa，B錯誤；正電荷在電勢高的地方電勢能大，所以在b點的電勢能大于a點的電勢能，則Epa<Epb.根據(jù)能量守恒定律，電勢能大的地方，動能小，所以va>vb，C正確，D錯誤。14．（2021·江蘇省鎮(zhèn)江第一中學高一月考）如圖8所示為某點電荷周圍的部分未標明方向的電場線和等勢面分布圖，已知φa＝10V，φc＝30V，b為a、c連線中點，則（）圖8A．該點電荷一定是正電荷B．Uab＝10VC．φb>20VD．φb<20V【答案】C【解析】因c點電勢高于a點，可知電場線的方向大致向左，該點電荷一定是負電荷，選項A錯誤；因ab之間的電場線較bc間密集，可知ab之間的場強較大，根據(jù)Uab＝Eab·dab，Ubc＝Ebc·dbc，可知|Uab|>|Ubc|，因為|Uac|＝20V，則|Uab|>10V，即φb－φa>10V，則φb>20V，故選C。15．（2021·遼寧沈陽高二期末）我國的特高壓直流輸電是中國在高端制造領域領先世界的一張“名片”，特別適合遠距離輸電，若直流高壓線掉到地上時，它就會向大地輸入電流，并且以高壓線與大地接觸的那個位置為圓心，形成一簇如圖所示的等差等勢線同心圓，A、B、C、D是等勢線上的四點，當人走在地面上時，如果形成跨步電壓就會導致兩腳有電勢差而發(fā)生觸電事故，則（）A．電勢的大小為φC>φB＝φD>φAB．場強的大小為EA>EB＝ED>ECC．人從B沿著圓弧走到D會發(fā)生觸電D．AB間距離等于2倍BC間距離【答案】B【解析】高壓線掉到地上時，它就會向大地輸入電流，圓心處的電勢最高，向外電勢越來越低，電勢的大小為φA>φB＝φD>φC，A錯誤；等勢線的疏密反映場強的大小，由