2023高中物理第十章靜電場中的能量102電勢差測試新人教版

第十章靜電場中的能量2電勢差【基礎(chǔ)鞏固】1.(多選)下列關(guān)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(diǎn)間移動電荷做的功和電荷的電荷量決定B.靜電力在兩點(diǎn)間移動電荷做功的多少由兩點(diǎn)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(biāo)量D.在勻強(qiáng)電場中與電場線垂直的方向上任意兩點(diǎn)的電勢差為0答案:BD2.電場中a、b兩點(diǎn)間的電勢差Uab=1V,將一電子從a點(diǎn)移到b點(diǎn),電子克服靜電力做的功為1eV,則 ()A.電場強(qiáng)度方向一定是由b指向aB.電場強(qiáng)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(fù)功,所以a點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢,但電場強(qiáng)度方向不一定由a指向b,選項(xiàng)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(xiàng)C正確,選項(xiàng)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(diǎn),它們到點(diǎn)電荷的距離有ra<rb<rc,且Uab=Ubc,則()A.a點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)電勢B.a點(diǎn)電場強(qiáng)度比c點(diǎn)電場強(qiáng)度大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)與由b點(diǎn)移到c點(diǎn),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(diǎn),若負(fù)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(diǎn)和N點(diǎn)之間一定有電勢差B.M點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定大于N點(diǎn)的電場強(qiáng)度C.電場線的方向從M指向ND.M點(diǎn)的電勢大于N點(diǎn)的電勢答案:B5.如圖所示,實(shí)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(diǎn).下列關(guān)于電場強(qiáng)度E和電勢φ的大小關(guān)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(qiáng)度的大小,A處電場線最密,電場強(qiáng)度最大,則有EA>EB,EA>EC,選項(xiàng)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(xiàng)C錯誤,選項(xiàng)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1.6×109C的正電荷從A經(jīng)B、C到達(dá)D點(diǎn),則從A到D靜電力對電荷做的功為()A.4.8×108J B.4.8×108JC.8.0×108J D.8.0×108J解析:A與D之間的電勢差為UAD=40V(10V)=30V.W=qUAD=4.8×108J,故選項(xiàng)A、C、D錯誤,選項(xiàng)B正確.答案:B7.(2021·全國乙卷)如圖甲,在一塊很大的接地金屬平板的上方固定一負(fù)電荷.由于靜電感應(yīng),在金屬平板上表面產(chǎn)生感應(yīng)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,該試探電荷受到的電場力大小分別為FM和FN,相應(yīng)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(fù)電荷,設(shè)將該試探電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn),靜電力做正功,電勢能減小,即EpM>EpN,選項(xiàng)A正確.答案:A【拓展提高】8.一個帶正電的質(zhì)點(diǎn),所帶電荷量q=3.0×109C,在靜電場中由A點(diǎn)移到B點(diǎn),在這個過程中,除靜電力做功外,質(zhì)點(diǎn)克服其他力做功6.0×105J,其動能增加了3.0×105J,則A、B兩點(diǎn)間電勢差UAB為()A.1.0×104V B.2.0×104VC.3.0×104V D.3.0×104V答案:C9.(2021·全國甲卷)(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(diǎn),則()A.一正電荷從b點(diǎn)運(yùn)動到e點(diǎn),靜電力做正功B.一電子從a點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn),靜電力做功為4eVC.b點(diǎn)電場強(qiáng)度垂直于該點(diǎn)所在等勢面,方向向右D.a、b、c、d四個點(diǎn)中,b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小最大解析:一正電荷從b點(diǎn)運(yùn)動到e點(diǎn),由于b點(diǎn)和e點(diǎn)在同一等勢面上,所以電勢能不變,靜電力不做功,故選項(xiàng)A錯誤;一電子從a點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn),電勢能由3eV變?yōu)?eV,靜電力做功為4eV,故選項(xiàng)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(diǎn)電場強(qiáng)度垂直于該點(diǎn)所在等勢面,方向向左,故選項(xiàng)C錯誤;等勢面的疏密程度表示電場強(qiáng)度的大小,所以a、b、c、d四個點(diǎn)中,b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小最大,故選項(xiàng)D正確.答案:BD10.如圖所示,虛線是某點(diǎn)電荷電場中的三個等勢面,實(shí)線表示一個正電荷的運(yùn)動軌跡,在正電荷從A運(yùn)動到B再運(yùn)動到C的過程中,下列說法正確的是(不計(jì)重力) ()A.A點(diǎn)電勢高于B點(diǎn)電勢B.靜電力先做負(fù)功,后做正功,總功為0C.電勢能先減小后增大D.動能先增大后減小解析:從運(yùn)動軌跡分析,正電荷受到的是斥力,所以場源電荷為正電荷,電場線方向遠(yuǎn)離場源電荷,所以B點(diǎn)電勢高.當(dāng)正電荷靠近場源電荷時,靜電力做負(fù)功,電勢能增大,動能減小;當(dāng)正電荷遠(yuǎn)離場源電荷時,靜電力做正功,電勢能減小,動能增大.因?yàn)锳、C在同一個等勢面上,所以電荷在這兩點(diǎn)的電勢能相等,所以由A到C靜電力做的總功為0.答案:B11.(多選)如圖所示,在兩等量異種點(diǎn)電荷的電場中,MN為兩點(diǎn)電荷連線的中垂線,a、b、c三點(diǎn)所在直線平行于兩電荷的連線,且a和c關(guān)于MN對稱,b點(diǎn)位于MN上,d點(diǎn)位于兩電荷的連線上.下列判斷正確的是 ()A.b點(diǎn)電場強(qiáng)度大于d點(diǎn)電場強(qiáng)度B.b點(diǎn)電場強(qiáng)度小于d點(diǎn)電場強(qiáng)度C.a、b兩點(diǎn)間的電勢差等于b、c兩點(diǎn)間的電勢差D.試探電荷+q在a點(diǎn)的電勢能小于在c點(diǎn)的電勢能解析:兩等量異種點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場如圖所示,由圖可知,d點(diǎn)的電場線比b點(diǎn)的電場線密集,所以d點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場強(qiáng)度,選項(xiàng)A錯誤,B正確;a、c兩點(diǎn)關(guān)于MN對稱,b點(diǎn)在MN上,同一點(diǎn)電荷從a到b和從b到c靜電力做的功相同,由W=qU可知Uab=Ubc,選項(xiàng)C正確;a點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)電勢,同一正電荷在a點(diǎn)的電勢能大于在c點(diǎn)的電勢能,選項(xiàng)D錯誤.答案:BC【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】12.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(diǎn),在圓心處有一固定的正點(diǎn)電荷,B為AC的中點(diǎn),C點(diǎn)位于圓周的最低點(diǎn).現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的套在桿上的帶負(fù)電小球從A點(diǎn)由靜止開始沿桿下滑.已知重力加速度為g,A點(diǎn)距過C點(diǎn)的水平面的豎直高度為3R,小球滑到B點(diǎn)時的速度大小為2gR.(1)求小球滑至C點(diǎn)時速度的大小;(2)求A、B兩點(diǎn)的電勢差UAB;(3)