人教版高中物理必修第三冊(cè)第十章靜電場(chǎng)中的能量10-2電勢(shì)差練習(xí)含答案

第十章靜電場(chǎng)中的能量2電勢(shì)差【基礎(chǔ)鞏固】1.(多選)下列關(guān)于電勢(shì)差和靜電力做功的說法正確的是()A.電勢(shì)差的大小由靜電力在兩點(diǎn)間移動(dòng)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(dòng)電荷做功的多少由兩點(diǎn)間的電勢(shì)差和該電荷的電荷量決定C.電勢(shì)差是矢量,靜電力做的功是標(biāo)量D.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中與電場(chǎng)線垂直的方向上任意兩點(diǎn)的電勢(shì)差為0答案:BD2.電場(chǎng)中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)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(chǎng)強(qiáng)度方向一定是由b指向aB.電場(chǎng)強(qiáng)度方向一定是由a指向bC.電子的電勢(shì)能增加1eVD.電子的電勢(shì)能減少1eV解析:靜電力對(duì)電子做負(fù)功,所以a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì),但電場(chǎng)強(qiáng)度方向不一定由a指向b,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;電子克服靜電力做的功等于電勢(shì)能的增加量,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:C3.(多選)如圖所示,在-Q形成的電場(chǎng)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(shì)高于c點(diǎn)電勢(shì)B.a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度比c點(diǎn)電場(chǎng)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(shì)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(chǎng)中某一條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn),若負(fù)電荷由M移到N時(shí),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(shì)差B.M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定大于N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度C.電場(chǎng)線的方向從M指向ND.M點(diǎn)的電勢(shì)大于N點(diǎn)的電勢(shì)答案:B5.如圖所示,實(shí)線表示某電場(chǎng)的電場(chǎng)線,虛線表示等勢(shì)線,A、B、C是電場(chǎng)中的三點(diǎn).下列關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度E和電勢(shì)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(chǎng)線的疏密程度反映電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,A處電場(chǎng)線最密,電場(chǎng)強(qiáng)度最大,則有EA>EB,EA>EC,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤.沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來越低,則知φB>φA,因φB=φC,故φC>φA,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確.答案:D6.下圖為某靜電場(chǎng)等勢(shì)面的分布示意圖,電荷量為1.6×10-9C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(duì)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解析:A與D之間的電勢(shì)差為UAD=-40V-(-10V)=-30V.W=qUAD=-4.8×10-8J,故選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確.答案:B7.如圖甲所示,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),金屬平板上表面產(chǎn)生感應(yīng)電荷,金屬板上方電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖乙中虛線所示,相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差都相等.若將一正試探電荷先后放于M和N處,該試探電荷受到的靜電力大小分別為FM和FN,相應(yīng)的電勢(shì)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(shì)面的疏密程度可知EM<EN,由F=qE得FM<FN;題圖中的電場(chǎng)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(shì)能減小,即EpM>EpN,選項(xiàng)A正確.答案:A【拓展提高】8.靜電透鏡是利用靜電場(chǎng)使電子束會(huì)聚或發(fā)散的一種裝置.如圖所示,一電子在電場(chǎng)中僅受靜電力的作用,實(shí)線描繪出了其運(yùn)動(dòng)軌跡,虛線表示等勢(shì)線,各等勢(shì)線關(guān)于y軸對(duì)稱,a、b、c、d分別是軌跡與等勢(shì)線的交點(diǎn).已知電子在經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為60eV,各等勢(shì)線的電勢(shì)高低標(biāo)注在圖中,則()A.a、d兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同B.電子由a向b運(yùn)動(dòng)時(shí),靜電力做負(fù)功C.電子由c向d運(yùn)動(dòng)時(shí),電勢(shì)能逐漸減小D.電子在經(jīng)過等勢(shì)線d點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為60eV解析:各等勢(shì)面關(guān)于y軸對(duì)稱,疏密相同,所以電場(chǎng)線疏密也相同,電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等.根據(jù)等勢(shì)線與電場(chǎng)線垂直,可知a、d兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向不同,故a、d兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)等勢(shì)線與電場(chǎng)線垂直,故電子在y軸左側(cè)受到一個(gè)斜向右下方的靜電力,速度方向沿軌跡的切線方向,故電子由a向b運(yùn)動(dòng)時(shí),靜電力做正功,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)負(fù)電荷在電勢(shì)低處電勢(shì)能大,可知電子由c向d運(yùn)動(dòng)時(shí),電勢(shì)能逐漸增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;a、d兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,故電子由a向d運(yùn)動(dòng)時(shí)靜電力不做功,所以電子在經(jīng)過等勢(shì)線d點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為60eV,選項(xiàng)D正確.答案:D9.(多選)某電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖所示,圖中a、b、c、d、e為電場(chǎng)中的五個(gè)點(diǎn),則()A.一正電荷從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到e點(diǎn),靜電力做正功B.一電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn),靜電力做功為4eVC.b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度垂直于該點(diǎn)所在等勢(shì)面,方向向右D.a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中,b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小最大解析:一正電荷從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到e點(diǎn),由于b點(diǎn)和e點(diǎn)在同一等勢(shì)面上,所以電勢(shì)能不變,靜電力不做功,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;一電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn),電勢(shì)能由-3eV變?yōu)?7eV,靜電力做功為4eV,故選項(xiàng)B正確;電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直且從高電勢(shì)指向低電勢(shì),所以b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度垂直于該點(diǎn)所在等勢(shì)面,方向向左,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;等勢(shì)面的疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,所以a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中,b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小最大,故選項(xiàng)D正確.答案:BD10.如圖所示為雷雨天一避雷針周圍電場(chǎng)的等勢(shì)面分布情況,在等勢(shì)面中有A、B、C三點(diǎn),其中A、B兩點(diǎn)位置關(guān)于避雷針對(duì)稱.下列說法正確的是()A.B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度小于C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度B.某不計(jì)重力的正電荷在A、B兩點(diǎn)的加速度相同C.正電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能比其在B點(diǎn)的電勢(shì)能大D.將負(fù)電荷從C點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力所做的總功為正解析:等差等勢(shì)面越稀疏電場(chǎng)強(qiáng)度越小,因此C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;A、B兩點(diǎn)處于同一等勢(shì)面上,電場(chǎng)方向不同,根據(jù)a=qEm可知,不計(jì)重力的正電荷在A、B兩點(diǎn)的加速度不同,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;B點(diǎn)的電勢(shì)大于C點(diǎn)的電勢(shì),根據(jù)Ep=qφ可知,正電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能小于在B點(diǎn)的電勢(shì)能,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;負(fù)電荷從C點(diǎn)移到B點(diǎn)是從低電勢(shì)移到高電勢(shì),根據(jù)Ep=qφ答案:D【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】11.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(shí)的速度大小為2gR.(1)求小球滑至C點(diǎn)時(shí)速度的大小.(2)求A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB.(3)以C點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn),試確