2023-2024学年高中物理人教版2019课后习题第十章2-电势差

2.电势差合格考达标练1.(2021河北正定中学检测)一对等量正点电荷的电场的电场线(实线)和等势线(虚线)如图所示,图中A、B两点电场强度分别是EA、EB,电势分别是φA、φB,负电荷q在A、B处时的电势能分别是EpA、EpB,下列判断正确的是()A.EA>EB,φA>φB,EpA<EpBB.EA>EB,φA<φB,EpA<EpBC.EA<EB,φA>φB,EpA>EpBD.EA<EB,φA<φB,EpA>EpB答案A解析A处电场线比B处密集,故EA>EB;离正电荷越近电势越高,故φA>φB;负电荷在A、B处的电势能EpA<EpB,故A正确。2.(2020北京卷)真空中某点电荷的等势面示意图如图所示,图中相邻等势面间电势差相等。下列说法正确的是()A.该点电荷一定为正电荷B.P点的电场强度一定比Q点的电场强度大C.P点电势一定比Q点电势低D.正检验电荷在P点比在Q点的电势能大答案B解析该点电荷可能为正电荷,也可能为负电荷,A错误;由于P点等势面比Q点等势面密,故P点电场线比Q点电场线密,P点的电场强度一定比Q点的电场强度大,B正确;由于该点电荷电性未知,电场方向不确定,P、Q点的电势高低不确定,正检验电荷在P、Q点的电势能无法比较,C、D错误。3.(2021陕西十校联考)在维护和检修高压供电线路时,为了不影响城市用电,电工经常要在高压线上带电作业。为了保障电工的安全,电工全身要穿上用金属丝线编织的衣服。如图所示,电工站在高压直流输电线的A供电线上作业,其头顶上方有B供电线,B供电线的电势高于A供电线的电势。虚线表示电工周围某一截面上的等势线,c、d、e、f是等差等势线上的四个点。以下说法正确的是()A.在c、d、e、f四点中,c点的电场最强B.在c、d、e、f四点中、f点的电势最高C.若将某电子由c移到f,其电势能将增大D.将某电子在d点由静止释放,它会向e点所在等势线运动答案C解析依据等差等势线的疏密表示电场强度大小可知,在c、d、e、f四点中,f点的电场最强,A错误;沿着电场线方向,电势是降低的,因B供电线的电势高于A供电线的电势,则在c、d、e、f四点中,c点的电势最高,B错误;若将某电子由c移到f,即从高电势到低电势,其电势能将增大,C正确;将某电子在d点由静止释放,在静电力作用下,它会向c点所在等势线运动,D错误。4.一个点电荷,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点答案C解析由公式Wab=qUab可知,若Wab=0,则一定是Uab=0。选项C正确。5.在某电场中,A、B两点间的电势差UAB=60V,B、C两点间的电势差UBC=50V,则A、B、C三点电势高低关系是()A.φA>φB>φCB.φA<φC<φBC.φA>φC>φB D.φC>φB>φA答案C解析因为UAB=φAφB=60V>0,所以φA>φB,又UBC=φBφC=50V<0,所以φB<φC,又UAC=UAB+UBC=60V+(50V)=10V>0,所以φA>φC,故φA>φC>φB。正确选项为C。6.如图所示,正点电荷电场中有A、B两点,将一电荷量q=+3.2×1019C的检验电荷从电场中的A点移至B点,静电力做功W=+6.4×1020J,则A、B两点间的电势差U等于()A.0.5V B.0.2VC.5V D.2V答案B解析A、B两点间的电势差U=Wq=6.4×10-2037.电势反映了静电场各点的能的性质,请写出电势φ的定义式。类比电势的定义方法,在重力场中建立“重力势φG”的概念。答案见解析解析电场中,电势的定义为电势能与电荷量的比值,即φ=Epq,根据电势的定义可以这样定义重力势:物体在某点的重力势能与质量的比值,即φG=等级考提升练8.(2021安徽合肥第十一中学高二月考)将一电荷量为+Q的小球放在不带电的金属球附近,所形成的电场的电场线分布如图所示,金属球表面的电势处处相等。a、b为电场中的两点,则下列判断中错误的是()A.a点的电场强度比b点的大B.a点的电势比b点的高C.试探电荷+q在a点的电势能比在b点的大D.将试探电荷+q从a点移到b点的过程中,静电力做负功答案D解析电场线的疏密表示电场强度的大小,由题图知a点的电场强度比b点的大,选项A说法正确;a点所在的电场线从带电小球出发到不带电的金属球终止,所以a点的电势高于金属球表面的电势,而b点所在的电场线从金属球出发,终止于无穷远,所以金属球表面的电势高于b点的电势,选项B说法正确;正电荷在电势高处电势能大,所以试探电荷+q在a点的电势能比在b点的大,选项C说法正确;由于试探电荷+q在a点的电势能比在b点的大,将试探电荷从a点移到b点的过程中,电势能减小,静电力做正功,选项D说法错误。9.如图所示,电场中有A、B两点,则下列说法正确的是()A.电势φA>φB,电场强度EA>EBB.电势φA>φB,电场强度EA<EBC.将+q从A点移到B点,电场力做正功D.将q分别放在A、B两点时具有的电势能EpA>EpB答案B解析B处电场线较密,故电场强度EA<EB,沿电场线方向电势降低,故φA>φB,A错误,B正确;对正电荷,由于φA>φB,故EpA>EpB,从A到B,电势能减小,电场力做正功;对负电荷,φA>φB,EpA<EpB,C正确,D错误。10.三个点电荷电场的电场线分布如图所示,图中a、b两点处的电场强度大小分别为Ea、Eb,电势分别为φa、φb,则()A.Ea>Eb,φa>φb B.Ea<Eb,φa<φbC.Ea>Eb,φa<φb D.Ea<Eb,φa>φb答案C解析由题图可知,a点附近的电场线比b点附近的电场线密,所以Ea>Eb,电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面,a点所在等势面的电势一定低于b点所在的等势面的电势,即φb>φa,故选项C对。11.(多选)图中虚线为一组间距相等的同心圆,圆心处固定一带正电的点电荷。一带电粒子以一定初速度射入电场,实线为粒子仅在静电力作用下的运动轨迹,a、b、c三点是实线与虚线的交点。则该粒子()A.带负电B.在c点受力最大C.在b点的电势能大于在c点的电势能D.由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化答案CD解析做曲线运动时,合力方向指向轨迹的凹侧,说明粒子带正电,A错误;由库仑定律F=kq1q2r2知离圆心越远,粒子所受的力越小,B错误;粒子从b点到c点过程中,静电力做正功,电势能减小,C正确;点电荷的等势面与虚线重合,依题意得Uab>Ubc,又静电力做功W=qU,则Wab>Wbc,由动能定理得粒子由a点到b点的动能变化大于由b12.如图所示,Q为固定的正点电荷,A、B两点在Q的正上方和Q相距分别为h和0.25h,将一带电小球从A点由静止释放,运动到B点时速度正好又变为0。若此带电小球在A点的加速度大小为34g,试求(1)此带电小球在B点的加速度。(2)A、B两点间的电势差(用k、Q和h表示)。答案(1)3g,方向竖直向上(2)3解析(1)这个带电小球必带正电荷,设其电荷量为q,由牛顿第二定律得,在A点时,有mgkQqh2=m·34g,在B点时,有kQq(0.25h)2mg=ma(2)带电小球从A点运动到B点的过程中,由动能定理得mg(h0.25h)+qUAB=0,解得UAB=3kQ13.(2021湖北荆州中学高二月考)如图所示,在电场强度E=1×104N/C的水平匀强电场中,有一根长l=15cm的细线,一端固定在O点,另一端系一个质量m=3g、电荷量q=2×106C的带正电小球,当细线处于水平位置时,将小球从静止开始释放,g取10m/s2。(1)求小球到达最低点B的过程中重力势能的变化量、电势能的变化量。(2)若取A点电势为0,求小球在B点的电势能、B点的电势。(3)求小球到B点时速度的大小、细线的张力的大小。答案(1)4.5×103J3×103J(2)3×103J1.5×103V(3)1m/