高中人教版物理选修3-1课时分层作业1-5电势差

课时分层作业五电势差(20分钟50分)一、选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分)1.(多选)下面是四个同学对电势和电势差概念的理解,其中正确的是 ()A.甲说:只有选定一个参考点(零电势点),电场中某点的电势才有确定的值B.乙说:只有选定一个参考点(零电势点),电场中两点间的电势差才有确定的值C.丙说:电场中某点的电势为负,表明该点的电势比参考点的电势高D.丁说:电荷在电场中某点的电势能为正,表明电荷在该点具有的电势能比在参考点(零电势点)处具有的电势能大【解析】选A、D。电势是相对量,与参考点选取有关,A正确;电势差是绝对量,与参考点选取无关,B错误;电势、电势能都是标量,为负时,表示比参考点的电势低,C错误、D正确。2.(多选)若在某电场中将5.0×10-8C的正电荷由A点移到B点,静电力做功6.0×103J,A.A、B两点间的电势差是1.2×105VB.A、B两点间的电势差是3.0×1010VC.若在A、B两点间由A至B移动2.5×10-8C的正电荷3.0×103JD.若在A、B两点间由A至B移动1.0×10-7C的正电荷3.0×1017J【解析】选A、C。由公式W=qU可得,电势差U=QUOTE=QUOTEV=1.2×105V,选项A正确,选项B错误;若移动2.5×10-8C的正电荷,静电力做功W2=q2U=2.5×108×1.2×105J=3.0×103J,选项C正确;若移动1.0×10-7C的正电荷,静电力做功W3=q3U=1.0×107×1.2×105J=1.2×102J,选项D错误。3.将一个质子从A点移到B点电场力做功3eV,将一个电子从C点移到A点电场力做功5eV,则B、C间电势差UBC为 ()A.8VB.2VC.2VD.8V【解析】选B。一个质子从A点移到B点电场力做功3eV,由电势差的定义UAB=QUOTE=QUOTE=3VUCA=QUOTE=QUOTE=5V那么电势差UBC=(UCA+UAB)=(5+3)V=2V,故B正确,A、C、D错误。4.真空中,在x轴上的原点处和x=6a处分别固定一个点电荷M、N,在x=2a处由静止释放一个正点电荷P,假设试探电荷P只受电场力作用沿x轴方向运动,得到试探电荷P的速度与其在x轴上的位置关系如图所示,则下列说法正确的是()A.点电荷M、N一定都是负电荷B.试探电荷P的电势能一定是先增大后减小C.点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为2∶1D.x=4a处的电场强度一定为零【解析】选D。根据题意,试探电荷仅在电场力作用下先加速后减速,其动能先增大后减小,其电势能先减小后增大,选项B错误;试探电荷在x=4a处速度最大,电势能最小,该处电场强度一定为零,选项D正确;在x轴上从原点处到x=6a处,电场强度从两头指向x=4a处,点电荷M、N一定都是正电荷,选项A错误;由QUOTE=QUOTE可得QM=4QN,选项C错误。5.(多选)如图所示,质量为m、带电量为q的带电微粒,以初速度v0从A点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中,微粒通过电场中B点时速率vB=2v0,方向与电场的方向一致,则下列选项正确的是 ()A.微粒所受的电场力大小是其所受重力的2倍B.带电微粒的机械能增加了2mQUOTEC.A、B两点间的电势差为QUOTED.A、B两点间的电势差为QUOTE【解析】选A、B、C。微粒在竖直方向受到重力作用,做匀减速直线运动;从A到B,v0=gt,水平方向受到电场力作用,加速度a=QUOTE,从A到B则有2v0=at,整理得a=2g,即qE=2mg,选项A对;增加的机械能等于电场力做的功,ΔE=qE×QUOTEat2=2mg×QUOTE×2g×QUOTE=2mQUOTE,选项B对;根据电场力做功WAB=qUAB可得UAB=QUOTE,选项C对,D错。6.(多选)如图所示,一条电场线与Ox轴重合,取O点电势为零,Ox方向上各点的电势φ随x变化的情况如图乙所示,若在O点由静止释放一电子,电子仅受电场力的作用,则 ()A.电子一直沿Ox负方向运动B.电场力一直做正功C.电子运动的加速度不变D.电子的电势能逐渐增大【解析】选B、C。由电势—位移图象可知,电势随位移均匀增加,相同位移间的电势差相同,电场强度恒定,电子运动的加速度恒定,C正确。沿Ox轴方向电势增大,电场线方向与Ox轴负方向重合,电子沿Ox轴正方向运动,A不正确。电场力方向也沿Ox轴正方向,电场力做正功,B正确。由功能关系,电场力做正功,电势能减少,D不正确。【补偿训练】关于电势差和静电力做功的说法中,正确的是 ()A.电势差是矢量,静电力做的功是标量B.在两点间移动电荷,静电力不做功,则两点间的电势差为零C.在两点间被移动的电荷的电荷量越少,则两点间的电势差越大D.在两点间移动电荷时,静电力做正功,则两点间的电势差大于零【解析】选B。电势差是标量,仅由电场本身决定,与W和q均无关,故只有B对。二、非选择题(20分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)7.如果把q=1.0×10-8C的电荷从无穷远移到电场中的A点,需要克服电场力做功W=1.2×104J,(1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少?(2)q未移入电场前A点的电势是多少?【解析】(1)电场力做负功,电势能增加,无穷远处的电势为零,电荷在无穷远处的电势能也为零,即φ∞=0,Ep∞=0.由W∞A=Ep∞EpA得:1.2×104J=0EpA所以EpA=1.2×104J又因:φA=QUOTE所以φA=1.2×104V(2)A点的电势是由电场本身决定的,跟A点是否有电荷存在无关,所以q移入电场前,A点的电势仍为1.2×104V。答案:(1)1.2×104J1.2×104V(2)1.2×104V【补偿训练】如图所示是一匀强电场,已知场强E=2×102N/C,现让一个带电荷量q=4×10-8C的电荷沿电场方向从M点移到N点,M、N间的距离x=30(1)电荷从M点移到N点电势能的变化。(2)M、N两点间的电势差。【解析】(1)负电荷从M点移到N点时,所受电场力的方向与场强方向相反,故电场力做负功为WMN=qEx=4×108×2×102×0.3J=2.4×106J。因电场力做负功,电荷的电势能增加,增加的电势能等于电荷克服电场力做的功,所以电荷电势能增加了2.4×106J。(2)M、N两点间的电势差UMN=QUOTE=QUOTE=60V。答案:(1)电势能增加了2.4×106J(2)60V(25分钟50分)一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)1.如图所示,在处于O点的点电荷+Q形成的电场中,试探电荷q由A点移到B点,电场力做功为W1;以OA为半径画弧交OB于C点,q由A点移到C点电场力做功为W2;q由C点移到B点电场力做功为W3。则三者的做功关系以及q由A点移到C点电场力做功W2的大小 ()A.W1=W2=W3,W2=0B.W1>W2=W3,W2>0C.W1=W3>W2,W2=0D.W1=W2<W3,W2=0【解析】选C。试探电荷q由A点移到C点电场力始终垂直于电荷运动的方向,电场力不做功,即A点、C点位于同一等势面上,试探电荷q从A点移动到C点电场力不做功,即W2=0;试探电荷q由A点移到B点的过程中电场力做功且A、C位于同一等势面上,故W1=W3,所以W1=W3>W2。2.一个带正电的质点,电荷量q=2.0×10-9C,在静电场中由a点移到b点,在这过程中,除静电力外,其他力做的功为6.0×105J,质点的动能增加了8.0×105J,则a、b×104V B.1.0×104VC.4.0×104V D.7.0×104V【解析】选B。由动能定理,外力对物体做功的代数和等于物体动能的增量,得电场力对物体做的功W=8.0×105J6.0×105J=2.0×105J。由W=q(φaφb)得φaφb=QUOTE=1×104V,所以只有B对。3.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20J,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4J时,它的动能为(不计重力及空气阻力)()A.16J B.10J C.6J D.4J【解析】选C。正电荷在电场中只受电场力的作用,在L3时,动能为20J,运动到L2等势面时其动能一定是10J,此时电势能为零,则此正电荷动能和电势能总和为10J。当它的电势能为4J时,动能为6J。所以C正确。4.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,电场力做正功W1,若由c经b移到d,电场力做正功W2,则 ()A.W1>W2φ1>φ2B.W1<W2φ1<φ2C.W1=W2φ1<φ2D.W1=W2φ1>φ2【解析】选D。由W=Uq可知,W1=W2。由Wcd=Ucd·q,Wcd>0,q>0,可知Ucb>0,故φ1>φ2>φ3,正确。5.(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与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点场强大于d点场强B.b点场强小于d点场强C.a、b两点间的电压等于b、c两点间的电压D.试探电荷+q在a点的电势能小于在c点的电势能【解析】选B、C。在两等量异种电荷的连线上,中点处电场强度最小;在两等量异种电荷连线的中垂线上,中点处电场强度最大;所以b点场强小于d点场强,故A错误,B正确;由对称性可知,a、b两点间的电压即电势差等于b、c两点间的电压,故C正确;因a点的电势高于c点的电势,故试探电荷+q在a点的电势能大于在c点的电势能,故D错误。6.在电场中,A、B两点间的电势差为UAB=75V,B、C两点间的电势差为UBC=200V,则A、B、C三点电势高低关系为 ()A.φA>φB>φC B.φA<φC<φBC.φC>φA>φB D.φC>φB>φA【解析】选C。UAB=75V表示φA比φB高75V,UBC=200V,表示φC比φB高200V,所以三点电势高低为φC>φA>φB,选C。二、非选择题(14分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)7.如图所示,在竖直平面内,光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点,在圆心处有一固定的正点电荷,B点为AC的中点,C点位于圆周的最低点。现有一质量为m、电荷量为q、套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑。已知重力加速度为g,A点距过C点的水平面的竖直高度为3R,小球滑到B点时的速度大小为2QUOTE。求:(1)小球滑至C点时的速度大小。(2)A、B两点间的电势差。(3)若以C点作为参考点(零电势点),试确定A点的电势。【解析】(1)因B、C两点电势相等,故小球从B到C的