教科版高中物理必修第三册第一章静电场5电势电势差练习含答案

第一章静电场5电势电势差基础过关练题组一电势1.(多选题)(2024陕西汉中城固二中期中)关于电势的高低,下列说法正确的是()A.沿着电场线的方向电势逐渐降低B.电势降低的方向一定是电场线的方向C.正电荷只在静电力的作用下,一定向电势低的地方移动D.负电荷只在静电力的作用下,由静止释放,一定向电势高的地方移动2.(2024四川绵阳南山中学实验学校月考)如图为一静电除尘装置内部某一区域内的电场线分布。a、b、c是同一条电场线上的三个点,其电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec,电势分别为φa、φb、φc,下列判断正确的是()A.Ea>Ebφa>φbB.Ea<Ebφa<φbC.Eb=Ecφb=φcD.Eb>Ecφb<φc3.(2023四川成都外国语学校月考)如果把电荷量q=+1.0×10-8C的电荷从无穷远处移到电场中的A点,需要克服电场力做功W=1.2×10-4J,取无穷远处的电势为零,那么A点的电势为()A.2.1×104VB.1.2×105VC.2.0×104VD.1.2×104V4.(经典题)(2024河南焦作沁阳永威学校月考)如图甲所示,A、B是一条电场线上的两点,若在某点释放一初速度为零的电子,电子仅受电场力作用,并沿电场线从A运动到B,其速度随时间变化的规律如图乙所示,则()A.电场力FA>FBB.电场强度EA=EBC.电势φA<φBD.电子的电势能EpA<EpB题组二电势差5.(2023广东佛山高明一中第一次大考)下列说法正确的是()A.电势差与电势一样,是相对量,与零电势点的选取有关B.电势差是标量,没有正值、负值之分C.由于静电力做功跟移动电荷的路径无关,所以两点的电势差也跟移动电荷的路径无关,只跟这两点的位置有关D.A、B两点的电势差是恒定的,不随零电势点的不同而改变,所以UAB=UBA6.(2022湖南郴州期中)在某电场中有A、B、C三点,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>φBD.φC>φB>φA7.把电荷量q=-3×10-6C的点电荷从A点移到B点,电场力做功为6×10-4J。把同样的点电荷从B点移到C点,克服电场力做功3×10-4J,则电场中A、B、C三点的电势大小关系为()A.φB>φC>φAB.φA>φC>φBC.φC>φA>φBD.φB>φA>φC8.(2024山东泰安三中开学考试)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,在这一过程中,除静电力外,其他力做的功为2.0×10-5J,质点的动能增加了8.0×10-5J,则a、b两点间的电势差为()A.3.0×104VB.1.0×104VC.4.0×104VD.7.0×104V题组三等势面9.(2024吉林永吉四中月考)电场中等势面如图所示,下列关于该电场的描述正确的是()A.A点的电场强度比C点的小B.负电荷在A点的电势能比在C点的电势能大C.电荷沿等势面从A移动到B的过程中,电场力始终不做功D.正电荷由A移动到C,电场力做负功10.(2022安徽六安一中期末)如图所示,a、b两点位于以负点电荷-Q为球心的球面上,将两个检验电荷q1、q2分别置于a、b两点,下列说法正确的是()A.a点电势大于b点电势B.a点电场强度与b点电场强度相同C.若规定无穷远处电势为零,a、b两点的电势均为负值D.若将q1、q2分别移动到无穷远处,电场力做功一定相等11.(经典题)如图所示,在真空中,ab、cd是圆的两条直径,O点为圆心,在a、b两点分别固定有电荷量为+Q和-Q的点电荷,下列说法正确的是()A.c、d两点的电场强度相同,电势相等B.c、d两点的电场强度相同,电势不等C.c、d两点的电场强度不同,电势相等D.c、d两点的电场强度不同,电势不等12.(2024河北沧衡八校联盟期中)如图所示,在一块面积很大的接地金属平板的上方固定一个带负电的小球,虚线是金属平板上方电场的等势面(相邻等势面间的电势差都相等),M点和N点分别位于图中相邻等势面上。下列说法正确的是()A.M点的电势高于N点的电势B.M点的电势低于N点的电势C.M点的电场强度大于N点的电场强度D.M点的电场强度等于N点的电场强度13.(经典题)(2024四川宜宾一中期中)一对等量正点电荷电场的电场线(实线)和等势线(虚线)如图所示,图中A、B两点的电场强度分别是EA、EB,电势分别是φA、φB,负电荷q在A、B两点的电势能分别是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能力提升练题组一电场线、等势面的综合应用1.(2024福建师大附中期中)避雷针上方有雷雨云时,避雷针附近的电场线分布如图所示,图中中央的竖直黑线AB代表避雷针,CD为水平地面。M、N是电场中两个点,下列说法正确的是()A.M点的场强比N点的场强大B.M点的电势比N点的电势低C.检验电荷从M点沿直线移动到N点,电场力做功最少D.CD的电势为零,其表面附近的所有电场线都与地面垂直2.(2024河北定州二中开学考试)如图所示,以点电荷-Q为球心画出两个球面1和2,半径分别为R1和R2,a点位于球面1上,b点位于球面2上。下列说法正确的是()A.a点电势高于b点电势B.a、b两点场强之比为R22C.穿过球面1的电场线总条数比穿过球面2的多D.将带正电的点电荷q从a点移动到b点电势能减小3.(2023四川成都蓉城名校联盟期中)空间中P、Q两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷,其中Q点处为正点电荷,P、Q两点附近电场的等势面分布如图所示,a、b、c、d为电场中的四个点,其中a、d两点关于P、Q连线的中垂线对称。设无穷远处电势为零,则()A.P点处也为正点电荷B.a、d两点的电势相等且均大于零C.将一负点电荷从b点移到c点,其电势能增大D.将一正点电荷沿图中虚线从a点移到b点,电场力先做正功再做负功4.(2024陕西咸阳武功期中)在点电荷Q的电场中,一个α粒子(24He)通过时的轨迹如图中实线所示,a、b为两个等势面,A.Q可能为正电荷,也可能为负电荷B.运动中粒子总是克服电场力做功C.α粒子经过两等势面的动能关系为Eka>EkbD.α粒子在两等势面上的电势能关系为Epa>Epb题组二利用等势面求解能量问题5.(2024四川成都期中)如图所示,虚线为静电场中的等势面1、2、3、4,相邻的等势面之间的电势差相等,其中等势面3的电势为0。一带正电的点电荷仅在静电力的作用下运动,经a、b点时的动能分别为26eV和5eV。当该电荷运动到某一位置时,其电势能变为-8eV,它的动能应为()A.22eVB.20eVC.18eVD.16eV6.(经典题)(2022江西永新中学期中)图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面,已知平面b上的电势为0。一个α粒子(氦原子核)垂直等势面进入电场,经过f面时的动能为12eV,从f到b的过程中克服电场力所做的功为6eV。不计粒子所受重力,下列说法正确的是()A.平面c上的电势为1VB.该α粒子经过平面b时,其电势能为6eVC.该α粒子可以到达平面aD.该α粒子经过平面a时的速率是经过b时的2倍题组三动能定理在电场中的应用7.(2023北京顺义牛栏山一中月考)如图所示,一质量为m、电荷量为q的粒子,以初速度v0从a点竖直向上射入水平匀强电场中,粒子通过电场中b点时速度为2v0,方向与电场方向一致,则a、b两点间的电势差为()A.mv022qB.8.(2022湖南长沙长郡中学期中)如图所示,空间中竖直平面内有两个固定的等量正点电荷,两电荷的连线处于水平方向,O为连线的中点,P、M为连线的中垂线上的两点,且PO=OM=h。现将一带负电的小球从P点静止释放,重力加速度为g,不计阻力,下列说法正确的是()A.从P到O的过程中,小球的电势能一定是先增大后减少B.从P到O的过程中,小球的加速度一定是先增大后减少C.从P到M的过程中,小球的机械能一定是先增大后减少D.到达M点时,小球的速度为gh9.(2024广东深圳科学高中期中)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点与过C点的水平面的距离为3R,小球滑到B点时的速度大小为2gR。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点作为零电势点,试确定A点的电势。

答案与分层梯度式解析第一章静电场5电势电势差基础过关练1.AD2.D3.D4.C5.C6.C7.A8.A9.C10.C11.B12.A13.A1.AD沿着电场线的方向电势逐渐降低,A正确;沿电场线方向电势下降最快,电势降低的方向不一定是电场线的方向,故B错误;若正电荷具有初速度,即使只受静电力作用,也可由低电势点向高电势点移动,故C错误;负电荷只在静电力的作用下由静止释放,一定向电势高的地方移动,故D正确。2.D电场线的疏密反映了场强的大小,电场线越密集,场强越大,电场线越稀疏,场强越小,由题图可知Ea>Eb>Ec;根据沿着电场线电势逐渐降低结合题图可知φa<φb<φc。故选D。3.D因无穷远处的电势φ∞=0,则电荷在无穷远处的电势能Ep∞=qφ∞=0,由W∞A=Ep∞-EpA得EpA=Ep∞-W∞A=0-(-1.2×10-4)J=1.2×10-4J,由φA=EpAq解得φA=1.2×104V,方法技巧应用电势定义式φ=Epq计算时,φ、Ep、q都代入正、负号4.C图形剖析由图乙可知,电子由A到B加速度变大,则电场力F=Eq=ma变大,即FA<FB,场强变大,即EA<EB,A、B错误;电子由A到B速度变大,动能变大,电场力做正功,电势能减小,即EpA>EpB,电子在高电势点的电势能小,则电势φA<φB,C正确,D错误。5.C电势是相对的,是相对于零电势点而言的,而电势差是绝对的,与零电势点的选取无关,只与两点位置有关,选项A错误,C正确;电势差是标量,但有正负之分,UAB=φA-φB=-UBA,选项B、D错误。6.C因为UAB=φA-φB=60V>0,所以φA>φB,又由UBC=φB-φC=-50V<0,所以φB<φC,又由UAC=UAB+UBC=60V+(-50V)=10V>0,φA>φC,故φA>φC>φB,C正确。7.A根据电场力做功与电势差的关系可得UAB=WABq=6×10-4J-3×10-6C=-200V=φA-φB,UBC=WBCq=-3×10-4J-3×10-6C=100V=φB-φC,可知A点的电势比B方法技巧公式UAB=WABq中三个量均有正负,计算时可代入正负号,且W与U的角标要对应,即WAB=qUAB,WBA=qU8.A由动能定理可得W电+W其他=ΔEk,所以电场力做功为W电=ΔEk-W其他=6.0×10-5J,a、b两点间的电势差为Uab=W电q=6.0×10-59.C题图为等差等势面,A点处的等势面比C点处的等势面密集,则A点的电场强度比C点的大,故A错误;负电荷在高电势处的电势能小,在低电势处的电势能大,故B错误;沿着等势面移动点电荷,电势能不变,电场力不做功,故C正确;由A到C,正电荷沿电场力方向运动,电场力做正功,故D错误。10.Ca、b两点位于同一等势面上,电势相等,故A错误;a点电场强度与b点电场强度大小相等,方向不同,故B错误;若规定无穷远处电势为零,则电场线始于无穷远处终止于-Q,根据沿电场线方向电势降低,可知a、b两点的电势均为负值,故C正确;由于q1和q2的电性和电荷量不一定都相同,所以若将q1、q2分别移动到无穷远处,电场力做功不一定相等,故D错误。11.B如图为等量异种电荷电场线和等势面分布图,根据对称性可知,c、d两点的电场强度相同;根据沿着电场线方向电势逐渐降低可得,c点电势高于d点电势,故选B。12.A由于负电荷周围越靠近负电荷的点电势越低,所以M点的电势高于N点的电势,A正确,B错误;等差等势面越密的地方,电场线越密,电场强度越大,所以M点的电场强度小于N点的电场强度,选项C、D错误。13.A由电场线疏密表示电场强度大小可知,EA>EB;将B点沿等势面平移至与A点在同一条电场线上,由沿着电场线方向电势逐渐降低可知φA>φB,负电荷在电势较低处电势能大,则EpA<EpB,A正确。能力提升练1.D2.B3.C4.C5.B6.C7.C8.C1.D电场线越密集处场强越大,可知M点的场强比N点的场强小,A错误;沿电场线方向电势降低,可知M点的电势比N点的电势高,B错误;电场力做功与路径无关,则在检验电荷从M点到N点的多条路径中,电场力做功相同,C错误;CD的电势为零,是等势面,电场线与等势面正交,可知CD表面附近的电场线都和地面垂直,D正确。方法技巧(1)已知等势面的情况时,可作等势面的垂线来确定电场线,并结合“电势降低”的方向确定电场线方向。(2)已知电场线时,可作电场线的垂线来确定等势面,并由“沿电场线方向电势降低”确定等势面的电势高低。2.B点电荷-Q的电场线由无穷远处指向点电荷,且沿电场线方向电势降低,则a点电势低于b点电势,故A错误;根据点电荷产生的场强公式E=kQr2可知,a、b两点场强之比为EaEb=R22R12,故B正确;由于电场线终止于负电荷,所以穿过任何一个球面的电场线总条数相同,故C错误;将带正电的点电荷q从a点移动到3.C根据等势面分布可知,P、Q两点处为等量异种点电荷,故A错误;由于Q点处为正点电荷,所以φa>0>φd,故B错误;将一负点电荷从b点移到c点,电场力做负功,其电势能增大,故C正确;将一正点电荷沿图中虚线从a点移到b点,电场力先做负功再做正功,故D错误。4.C图形剖析根据轨迹可以知道,α粒子受到的库仑力为斥力,由于α粒子带正电,所以Q带正电,A错误。因为Q带正电,从b到a电场力对α粒子做正功,B错误。因为从b到a电场力对α粒子做正功,动能增大,电势能减小,所以Eka>Ekb,Epa<Epb,C正确,D错误。5.B正点电荷在静电力的作用下,经a、b点时的动能分别为26eV和5eV,动能减小了21eV,由于相邻的等势面之间的电势差相等,可知点电荷在相邻两等势面间运动时电场力做功相等,动能变化相等,则该点电荷在等势面3时的动能为Ek3=12eV,由于等势面3的电势是0,点电荷在等势面3的电势能是0,所以该点电荷的电势能与动能之和为E=Ek3+Ep3=12eV+0=12eV,点电荷运动到某一位置时,其电势能变为-8eV,由点电荷在电场中某点的电势能与动能之和不变,可得Ek+(-8eV)=E=12eV,则该点电荷电势能为-8eV时,动能为Ek=12eV+8eV=20eV,故选B。6.Cα粒子带正电,带的电荷量为2e,α粒子从f到b的过程中克服电场力所做的功为6eV,即电场力做功-6eV,所以Ufb=Wq=-6eV2e=-3V,所以各等势面与左侧相邻的等势面之间的电势差为Ucb=-1V,电场线方向向右。b的电势为0,所以c的电势为-1V,选项A错误;由于b的电势为0,所以α粒子在平面b上的电势能为0,选项B错误;Ufa=4Ucb=-4V,α粒子从f到a的过程中电场力所做的功为Wfa=q·Ufa=2e×(-4V)=-8eV,粒子到达a时动能为Eka=Ekf+Wfa=12eV-8eV=4eV,则粒子可以到达a,选项C正确;α粒子从f到b的过程中电场力做功-6eV,粒子到达b时动能为Ekb=Ekf+Wfb=12eV-6eV=6eV,根据Ek=12mv2,可得α粒子经过平面a时的速率与经过b时的速率的比值为vavb=7.C粒子在竖直方向上做初速度为v0、加速度大小为g的匀减速运动,其末速度为0,它从a到