2015_2016学年高中物理1.5电势差同步练习新人教版选修3_1+2015_2016学年高中物理1.6电势差与电场强度的关系同步练习新人教版选修3_1

1、2015_2016学年高中物理1.5电势差同步练习新人教版选修3_15电势差A组1.如图所示,MN是电场中某一条电场线上的两点,若负电荷由M移到N时,电荷克服静电力做功,下列说法中不正确的是()A.M点和N点之间一定有电势差B.M点的电场强度一定大于N点的电场强度C.电场线的方向从M指向ND.M点的电势大于N点的电势解析:负电荷从M移到N时,电荷克服静电力做功,则负电荷所受的静电力的方向是从N到M,则电场线的方向为由M指向N。判断知选项A、C、D正确,B错误。答案:B2.一个点电荷,从静电场中的a点移到b点的过程中,静电力做功为零,则()A.a、b两点的电场强度一定相等B.作用于该点电荷的静电

2、力与其移动方向总是垂直的C.a、b两点的电势差为零D.点电荷一定沿直线从a点移到b点解析:由公式Wab=qUab可知,若Wab=0,则一定是Uab=0。选项C正确。答案:C3.(多选)对于电场中A、B两点,下列说法正确的是()A.电势差的定义式UAB=,说明两点间的电势差UAB与静电力做功WAB成正比,与移动电荷的电荷量q成反比B.把正电荷从A点移到B点静电力做正功,则有UAB>0C.电势差的定义式UAB=中,UAB与移动的电荷量q无关D.电场中A、B两点间的电势差UAB等于把正电荷q从A点移动到B点时静电力所做的功解析:电场中两点之间的电势差是一个定值,与静电力对电荷做的功及其带的电荷

3、量多少无关,故选项A错,C对;由UAB=知,静电力对正电荷做正功,则电势差为正,即选项B对;电场中A、B两点间的电势差UAB在数值上等于把单位正电荷从A点移动到B点时静电力所做的功,故选项D错。答案:BC4.在点电荷Q形成的电场中有一点A,当一个-q的试探电荷从电场的无限远处被移到电场中的A点时,静电力做的功为W,则试探电荷在A点的电势能及电场中A点的电势分别为()A.EpA=-W,A=B.EpA=W,A=-C.EpA=W,A=D.EpA=-W,A=-解析:静电力做正功,电势能减少;静电力做负功,电势能增加,且A=。答案:A5.如图所示,a、b、c三条虚线为电场中的等势面,等势面b的电势为零,

4、且相邻两个等势面间的电势差相等。一个带正电的粒子在A点时的动能为10 J,在静电力作用下从A点运动到B点速度为零,当这个粒子的动能是7.5 J时,其电势能为()A.12.5 JB.2.5 JC.0 JD.-2.5 J解析:根据题意,带电粒子从等势面a运动到等势面c,静电力做功-10 J,则粒子从等势面a运动到等势面b时,静电力做功-5 J,粒子的动能是5 J,此时粒子的电势能为零,带电粒子在电场中的电势能和动能之和是守恒的,为5 J,当动能为7.5 J时,其电势能为-2.5 J。答案:D6.(多选)如果在某电场中将电荷量为5.0×10-4 C的正电荷,仅在静电力作用下由A点移到B点,

5、静电力做功为2.0×10-3 J,则()A.电荷在B点的动能比在A点的动能小2.0×10-3 JB.电荷在B点的电势能比在A点的电势能小2.0×10-3 JC.A、B两点间电势差为-4 VD.若在A、B两点间移动一个q=1.0×10-4 C的负电荷,电荷将克服静电力做4.0×10-4 J的功解析:由A点移到B点,静电力做正功,动能增加,电势能减少,选项A错误,B正确;A、B两点间电势差UAB= V=4 V,选项C错误;在A、B两点间移动一个q=1.0×10-4 C的负电荷,静电力做功W=qU=-1.0×10-4×4

6、 J=-4.0×10-4 J,选项D正确。答案:BD7.(多选)如图所示,在A点由静止释放一个质量为m、电荷量为q的带电粒子,粒子到达B点时速度恰好为零,设AB所在的电场线竖直向下,A、B间的高度差为h,则()A.带电粒子带负电B.A、B两点间的电势差UAB=C.B点电场强度大于A点电场强度D.A点电场强度大于B点电场强度解析:带电粒子由A到B的过程中,重力做正功,而动能没有增大,说明静电力做负功。根据动能定理有mgh-qUab=0,解得A、B两点间电势差为UAB=。因为A点电势高于B点电势,UAB>0,所以粒子带负电,选项A、B皆正确。带电粒子由A到B运动过程中,在重力和静电

7、力共同作用下,先加速运动后减速运动;因为重力为恒力,所以静电力为变力,且静电力越来越大;由此可见B点电场强度大于A点电场强度,选项C正确,D错误。答案:ABC8.(多选)空间存在匀强电场,有一电荷量为q(q>0)、质量为m的粒子从O点以速率v0射入电场,运动到A点时速率为2v0。现有另一电荷量为-q、质量为m的粒子以速率2v0仍从O点射入该电场,运动到B点时速率为3v0。若忽略重力的影响,则()A.在O、A、B三点中,B点电势最高B.在O、A、B三点中,A点电势最高C.O、A间的电势差比B、O间的电势差大D.O、A间的电势差比B、O间的电势差小解析:正电荷从O点运动到A点,动能增大,静电

8、力做正功,电势能减少,电势降低;负电荷从O点运动到B点,速度增大,静电力做正功,电势能减少,电势升高,故B点电势最高,A点电势最低,选项A正确,B错误;由动能定理有qUOA=m(2v0)2-,得UOA=;qUBO=m(3v0)2-m(2v0)2,得UBO=,由此可知UBO>UOA,选项C错误,D正确。答案:AD9.如图所示的电场中,已知A、B两点间的电势差UAB=-20 V。(1)电荷量q=+5×10-9 C的点电荷Q由A点移动到B点,静电力所做的功是多少?(2)若电荷量q=+5×10-9 C的点电荷Q在A点的电势能为EpA=5×10-8 J,B点的电势是多

9、少?解析:(1)WAB=qUAB=5×10-9×(-20) J=-1×10-7 J。(2)A= V=10 VB=A-UAB=10 V-(-20 V)=30 V。答案:(1)-1×10-7 J(2)30 VB组1.如图所示,a、b是电场线上的两点,将一点电荷q从a点移到b点,静电力做功W,且知a、b间的距离为d,以下说法中正确的是()A.a、b两点间的电势差为B.a点的电场强度为E=C.b点的电场强度为E=D.a点的电势为解析:由W=qU知a、b两点间的电势差U=,所以选项A正确;由于不知该电场是否是匀强电场,静电力可能不为恒力,所以选项B、C错误;题中没

10、有指明零电势点,所以选项D错误。答案:A2.如图所示,实线为电场线,虚线为等势面,相邻两等势面间的电势差相等。一个正电荷在等势面L3处的动能为20 J,运动到等势面L1处时动能为零;现取L2为零电势参考平面,则当此电荷的电势能为4 J时,它的动能为(不计重力及空气阻力)()A.16 JB.10 JC.6 JD.4 J解析:正电荷在电场中只受静电力的作用,在L3时,动能为20 J,运动到L2等势面时其动能一定是10 J,此时电势能为零,此正电荷动能和电势能总和为10 J。当它的电势能为4 J时,动能为6 J,选项C正确。答案:C3.(多选)如图所示,带电粒子在电场中由A点运动到B点,图中实线为电

11、场线,虚线为粒子运动轨迹,则可判定()A.粒子带负电B.粒子的电势能不断减少C.粒子的动能不断减少D.粒子在A点的加速度小于在B点的加速度解析:粒子做曲线运动,曲线向受力的方向弯曲,所以静电力沿电场线切线方向的反方向,因此粒子带负电,静电力对电荷做负功,电势能增加,动能减少;再根据电场线的疏密程度可以判断B点的电场强度大于A点的电场强度,粒子在A点的加速度小于在B点的加速度。答案:ACD4.如图所示,三个等势面上有a、b、c、d四点,若将一正电荷由c经a移到d,静电力做正功W1,若由c经b移到d,静电力做正功W2,则()A.W1>W21>2B.W1<W21<2C.W1=

12、W21<2D.W1=W21>2解析:由W=Uq可知,W1=W2。由Wcd=Ucd·q,Wcd>0,q>0,可知Ucd>0,故1>2>3,选项D正确。答案:D5.如图所示,Q为固定的正点电荷,A、B两点在Q的正上方与Q相距分别为h和0.25h,将另一点电荷从A点由静止释放,运动到B点时速度正好又变为零。若此电荷在A点处的加速度大小为g,试求:(1)此电荷在B点处的加速度;(2)A、B两点间的电势差(用Q和h表示)。解析:(1)这一电荷必为正电荷,设其电荷量为q,由牛顿第二定律,在A点时mg-=m·g在B点时-mg=m·aB解

13、得aB=3g,方向竖直向上,q=。(2)从A到B过程,由动能定理mg(h-0.25h)+qUAB=0,故UAB=-。答案:(1)3g方向竖直向上(2)-2015_2016学年高中物理1.6电势差与电场强度的关系同步练习新人教版选修3_16电势差与电场强度的关系A组1.对公式E=的理解,下列说法正确的是()A.此公式适用于计算任何电场中A、B两点间的电势差B.A点和B点间距离越大,则这两点间的电势差越大C.公式中的d是指A点和B点之间的距离D.公式中的d是A、B两个等势面间的垂直距离解析:公式E=仅适用于匀强电场,所以选项A错误;公式中的d是指A、B两点沿电场线方向的距离,即A、B两等势面之间的

14、垂直距离,所以选项B、C均错误,选项D正确。答案:D2.下列关于匀强电场中电场强度与电势差的关系,正确的说法是()A.在相同距离上的两点,电势差大的其电场强度也必定大B.电场强度在数值上等于每单位距离上的电势降落C.沿着电场方向,任何相同距离上的电势降落必定相等D.电势降低的方向必定是电场强度的方向解析:公式E=中d为沿电场方向的距离,只有在电场方向上,相同距离的两点,电势差大的其电场强度也必定大,同理,电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上的电势差,选项A、B错误,选项C正确;在电场中,电势降低的方向有很多,一般在不同方向电势降低快慢不同,沿电场方向是电势降低最快的方向,选项D错误。答案

15、:C3.下列静电学公式中,F、q、E、U、r和d分别表示静电力、电荷量、电场强度、电势差及距离,F=k,E=k,E=,U=Ed,下列有关四个公式的说法中正确的是()A.它们都只对点电荷或点电荷的电场成立B.只对点电荷或点电荷电场成立,对任何电场都成立C.只对点电荷成立,对任何电场都成立,只对匀强电场成立D.只对点电荷成立,对任何电场都成立答案:C4.a、b、c、d是匀强电场中的四个点,它们正好是一个矩形的四个顶点。电场线与矩形所在平面平行。已知a点的电势为20 V,b点的电势为24 V,d点的电势为4 V,如图所示,由此可知c点的电势为()A.4 VB.8 VC.12 VD.24 V解析:因为

16、abcd,故a-b=d-c,解得c=8 V。答案:B5.如图,直线上有O、a、b、c四点,ab间的距离与bc间的距离相等。在O点处有固定点电荷。已知b点电势高于c点电势。若一带负电荷的粒子仅在静电力作用下先从c点运动到b点,再从b点运动到a点,则()A.两过程中静电力做的功相等B.前一过程中静电力做的功大于后一过程中静电力做的功C.前一过程中,粒子电势能不断减少D.后一过程中,粒子动能不断减少解析:由题意知O点点电荷带正电,其周围部分电场线分布如图所示,负电荷由c到b再到a过程中,电场强度不断变大,又,故Wab>Wbc,故A、B项均错误;负电荷由cba过程中,静电力做正功,电势能不断减少

17、,动能不断增加,故C项正确,D项错误。答案:C6.(多选)如图所示,匀强电场电场强度为1×103 N/C,ab=dc=4 cm,bc=ad=3 cm,则下述计算结果正确的是()A.ab之间的电势差为4 000 VB.ac之间的电势差为40 VC.将q=-5×10-3 C的点电荷沿矩形路径abcda移动一周,静电力做功为零D.将q=-5×10-3 C的点电荷沿abc或adc从a移动到c,静电力做功都是-0.25 J解析:Uab=E·ab=1×103×0.04 V=40 V,选项A错误;Uac=Uab=40 V,选项B正确;将电荷移动一周

18、,电势差为零,静电力做功为零,选项C正确;Wac=qUac=(-5×10-3)×40 J=-0.2 J,选项D错误。答案:BC7.(多选)如图所示,一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称,O、M、N是y轴上的三个点,且OM=MN。P点在y轴右侧,MPON,则()A.M点的电势比P点的电势高B.将负电荷由O点移动到P点,静电力做正功C.M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差D.在O点静止释放一带正电粒子,该粒子将沿y轴做直线运动解析:作出过点M的等势线,因等势线与电场线是垂直的,且沿电场线方向电势是降低的,故选项A正确。将负电荷从O点移到P点时,因电势降低,其电势

19、能增大,故应是克服静电力做功,选项B错误。由及电场线疏密程度知O、M两点间电势差应大于M、N两点间电势差,选项C错误。沿y轴各点电场强度方向相同,故从O点由静止释放的带正电粒子运动过程中始终受到沿y轴正方向的静电力,选项D正确。答案:AD8.如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点O处的电势为0,点A处的电势为6 V,点B处的电势为3 V,则电场强度的大小为()A.200 V/mB.200 V/mC.100 V/mD.100 V/m解析:由匀强电场的特点得OA的中点C的电势C=3 V,C=B,即B、C在同一等势面上,由电场线与等势面的关系和几何关系知d=1.5

20、 cm。则E= V/m=200 V/m,选项A正确。答案:A9.如图所示,A、B、C为一等边三角形的三个顶点,某匀强电场的电场线平行于该三角形平面。现将电荷量为10-8 C的正点电荷从A点移到B点,静电力做功为3×10-6 J,将另一电荷量为10-8 C的负点电荷从A点移到C点,克服静电力做功3×10-6 J,则:(1)UAB、UAC、UBC各为多少?电场线方向如何?(2)若AB边长为2 cm,求电场强度的大小。解析:本题要求利用匀强电场中静电力做功、电势差与电场强度的关系进行求解,特别是要求根据电势差的情况判断电场强度的方向。(1)正点电荷从A点移到B点时,静电力做正功,

21、故A点电势高于B点电势,可求得UAB= V=300 V负点电荷从A点移到C点,静电力做负功,A点电势高于C点电势,可求得UAC=300 V。因此B、C两点电势相等,UBC=0。由于匀强电场中的等势线是一簇平行直线,因此,BC为一等势线,故电场线方向垂直于BC,设D为线段BC的中点,则电场强度方向为由A指向D。(2)线段AB在电场强度方向的距离d等于线段AD的长度,故由匀强电场中电势差与电场强度的关系式可得E= V/m=1×104 V/m。答案:(1)300 V300 V0电场线方向垂直于BC,设D为线段BC的中点,则电场强度方向由A指向D(2)1×104 V/mB组1.如图

22、所示是一个个匀强电场的等势面,每两个相邻等势面相距2 cm,由此可以确定电场强度的方向和数值是()A.竖直向下,E=100 V/mB.水平向左,E=100 V/mC.水平向左,E=200 V/mD.水平向右,E=200 V/m解析:由电势降低的方向以及电场线与等势面垂直的特点可知,电场强度方向水平向左,又由E=,得E=100 V/m,故选B。答案:B2.(多选)如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,MN为两电荷连线的中垂线,a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线,且a和c关于MN对称,b点位于MN上,d点位于两电荷的连线上。以下判断正确的是()A.b点电场强度大于d点电场强度B.b点电场强度

23、小于d点电场强度C.a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差D.试探电荷+q在a点的电势能小于在c点的电势能解析:如图所示,两电荷连线的中点位置用O表示,在中垂线MN上,O点电场强度最大,在两电荷之间的连线上,O点电场强度最小,即Eb<EO,EO<Ed,故Eb<Ed,选项A错误,B正确。等量异种点电荷的电场中,等势线具有对称性,a、c两点关于MN对称,Uab=Ubc,选项C正确。试探电荷+q从a移到c,远离正电荷,靠近负电荷,静电力做正功,电势能减少,选项D错误。另一种理解方法:a点电势高于c点电势,试探电荷+q在a处的电势能大,在c处的电势能小,选项D错误。答案:BC3

24、.匀强电场中的三点A、B、C是一个三角形的三个顶点,AB的长度为1 m,D为AB的中点,如图所示。已知电场线的方向平行于ABC所在平面,A、B、C三点的电势分别为14 V、6 V和2 V。设电场强度大小为E,一电荷量为1×10-6 C的正电荷从D点移到C点静电力所做的功为W,则()A.W=8×10-6 JE>8 V/mB.W=6×10-6 JE>6 V/mC.W=8×10-6 JE8 V/mD.W=6×10-6 JE6 V/m解析:因电场是匀强电场,D是AB的中点,故D的电势D=10 V。所以W=q(D-C)=8×10-6

25、 J。设E的方向与的夹角为,则0,否则等势面与AB垂直,C点电势就会高于B点电势。由E=可知:,因>0,则cos <1,E>8 V/m,故选项A正确。答案:A4.在匀强电场中,将一电荷量为2×10-5 C的负电荷由A点移到B点,其电势能增加了0.1 J,已知A、B两点间距为2 cm,两点连线与电场方向成60°角,如图所示,问:(1)在电荷由A移到B的过程中,静电力做了多少功?(2)A、B两点间的电势差为多少?(3)该匀强电场的电场强度为多大?解析:(1)静电力做多少负功,电荷的电势能增加多少,故静电力做功为-0.1 J。(2)UAB= V=5×103 V。(3)由U=Ed,得UAB=E