新教材高中物理第十章静电场中的能量第2节电势差练习（含解析）新人教版必修

第2节电势差eq\f(合格考训练,25分钟·满分60分)一、选择题(本题共6小题，每题7分，共42分)1．(2019·上海市金山中学高二上学期期中)关于电势差和电场力做功的说法中，正确的是(B)A．电势差是矢量，电场力做的功是标量B．在两点间移动电荷，电场力不做功，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，电场力做正功，则两点间的电势差大于零解析：电势差是标量，电场力做功也是标量。故A错误；根据UAB＝eq\f(WAB,q)知，在两点间移动电荷，电场力不做功，则两点间的电势差为零。故B正确；两点间的电势差与移动的电荷量无关，由电场本身决定。故C错误；根据UAB＝eq\f(WAB,q)知，电场力做正功，电势差不一定大于零，若电荷带负电，电势差小于零。故D错误。2.如图所示，正点电荷电场中有A、B两点，将一电荷量为q＝＋3.2×10－19C的试探电荷从电场中的A点移至B点，电场力做功为W＝6.4×10－20J，则A、B两点间的电势差UVC．5V D．2V解析：UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(6.4×10－20,3.2×10－19)V＝0.2V，所以选项A、C、D错误，选项B正确。3．(2020·广东实验中学高二上学期期中)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(C)A．φA＞φB＞φC B．φA＜φC＜φBC．φC＞φA＞φB D．φC＞φB＞φA解析：由题意，UAB＝φA－φB＝75V，则得：φA＞φB；UBC＝φB－φC＝－200V，则得：φB＜φC；又UAC＝UAB＋UBC＝(75－200)V＝－125V，则得：φA＜φC；故有：φC＞φA＞φB；故A、B、D错误，C正确。故选C。4．(2020·北京人大附中高一下学期检测)在一静止点电荷的电场中，任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed，点a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标(ra，φa)标出，其余类推。由图可知(B)A．用来检测场强和电势的检验电荷一定带正电B．a点电场强度Ea大于b点电场强度EbC．将同一检验电荷由c移动到d所做的功大于由b到c所做的功D．ad两点间图像与横轴之间的面积可以代表ad间电势差解析：电场中的电势分布与检验电荷电性无关，所以无法根据任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系图，来判断检验电荷的电性，故A错误；场源电荷是点电荷，由图可知，a点离场源电荷近，所以a点电场强度Ea大于b点电场强度Eb，故B正确；由图可知，cd两点间的电势差与bc两点间的电势差相等，所以将同一检验电荷由c移动到d所做的功等于由b到c所做的功，故C错误；由图可知，ad间电势差等于这两点纵坐标之差，与两点间图像与横轴之间的面积无关，故D错误。5．(多选)(2020·陕西西工大附中高二上学期月考)如图所示，B、C、D三点都在以点电荷＋Q为圆心的某同心圆弧上，将一试探电荷从A点分别移到B、C、D各点时，电场力做功大小比较(CD)A．WAB>WACB．WAD>WABC．WAC＝WADD．WAB＝WAC解析：点电荷的等势面为同心球面，故B、C、D三点位于同一等势面上，故UAB＝UAC＝UAD，将同一试探电荷从A点分别移到B、C、D各点，由功的计算公式W＝qU可得电场力做功相同，故选C、D。6．(多选)(2019·云南省永善一中高二上学期期末)如图所示，平行线代表电场线，但未标明方向，一个带正电、电荷量为10－2C的微粒在电场中仅受电场力作用，当它从A点运动到B点时动能减少了0.1J，已知AA．B点的电势为0VB．电场线方向从右向左C．微粒的运动轨迹可能是轨迹1D．微粒的运动轨迹可能是轨迹2解析：因微粒仅受电场力作用，且由A点到B点时动能减少，故电场力做负功，电场力的方向水平向左，轨迹应为虚线1；由WAB＝UAB·q＝－0.1J，可得：UAB＝－10V，由UAB＝φA－φB，可得φB＝φA－UAB＝0V，综上所述选项A、B、C正确。二、非选择题7．(8分)闪电是云层与云层或云层与高大建筑物间放电所致，在放电过程中将释放大量能量。2020年7月28日，上海市康定路靠近康余绿地的一处电线遭雷击起火，所幸事故未造成人员伤亡。据有关专家估算雷击时释放能量约为3.2×106J，假若从云层移向电线的电量为32C，则云层与电线间电势差为__1×105__V，相当于释放电子__2×1020__个。解析：雷击时释放能量约3.2×106J，故电场力做功W＝3.2×106J，U＝eq\f(W,q)＝eq\f(3.2×106,32)V＝1×105V，相当于释放的电子数：n＝eq\f(q,e)＝eq\f(32,1.6×10－19)＝2×1020(个)。8．(10分)(2020·河北省邢台市内丘中学、临城中学、南宫中学高一下学期联考)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hh，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eq\f(3,4)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)。答案：(1)3g方向竖直向上(2)－eq\f(3kQ,h)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F合A＝mg－eq\f(kQq,h2)＝m·eq\f(3,4)g，在B点时F合B＝eq\f(kQq,h2)－mg＝m·aB，解得aB＝3g，方向竖直向上(2)从A到B过程，由动能定理得mg(hh)＋qUAB＝0，解得UAB＝－eq\f(3kQ,h)eq\f(等级考训练,15分钟·满分40分)一、选择题(本题共4小题，每题7分，共28分)1.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，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时的动能为10J，在电场力作用下从A运动到B速度为零，当这个粒子的动能为6J时，其电势能为(D)A．14J B．4JC．0 D．－1J解析：相邻两个等势面间的电势差相等Uab＝Ubc，所以qUab＝qUbc，即：Wab＝Wbc＝eq\f(1,2)WAB而：WAB＝0－EkA＝－10J所以，粒子在等势面b上时的动能EKb＝5J从而可以知道粒子在电场中的总能量值为5J。当这个粒子的动能为6J时，EP＝E－EK＝(5－6)J＝－1J。所以选项ABC都错误，选项D正确。2.(2019·北京师大附属实验中学高二上学期期中)如图所示，a、b、c表示某点电荷产生的电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa＝U，φb＝eq\f(7U,8)，φc＝eq\f(U,2)。一带电粒子(所受重力不计)从等势面a上某点由静止释放后，经过等势面b时速率为v，则它经过等势面c时的速率为(C)A.eq\r(2)v B.eq\r(3)vC．2v D．4v解析：带电粒子在运动过程中，只有电场力对粒子做功，根据动能定理得：a→b过程，有：qUab＝eq\f(1,2)mv2；据题得：Uab＝φa－φb＝U－eq\f(7U,8)＝eq\f(U,8)联立得：q·eq\f(U,8)＝eq\f(1,2)mv2①a→c过程，有：qUac＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)；据题得：Uac＝φa－φc＝U－eq\f(U,2)＝eq\f(U,2)。联立得：q·eq\f(U,2)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)②由①②可得：vc＝2v故选C。3．(2020·浙江省绍兴一中高二上学期期中)空间某区域竖直平面内存在电场，电场线分布如图所示。一个质量为m、电量为q，电性未知的小球在该电场中运动，小球经过A点时的速度大小为v1，方向水平向右，运动至B点时的速度大小为v2。若A、B两点之间的高度差为h，则以下判断中正确的是(BC)A．A、B两点的电场强度和电势大小关系为EA＞EB、φA＜φBB．若v1＞v2，则电场力一定做负功C．A、B两点间的电势差为eq\f(m,2q)(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)－2gh)D．小球从A运动到B点的过程中电场力做的功为eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)解析：由电场线密处电场强度大，电场线疏处电场强度小，可知，EA＜EB。由顺着电场线的方向电势逐渐降低，可知，φA＞φB。故A错误；在小球运动的过程中，由动能定理得mgh＋qU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，若v1＞v2，可知电场力做功W＝qU一定为负，故B正确；由上式得，A、B两点间的电势差U＝eq\f(m,2q)(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)－2gh)，故C正确；电场力做功为W＝qU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－mgh。故D错误。4．(多选)(2020·安徽省定远重点中学高二上学期月考)如图甲所示，一绝缘的竖直圆环上均匀分布着正电荷。一光滑细杆从圆心垂直圆环平面穿过圆环，杆上套有带正电的小球，现使小球从a点由静止释放，并开始计时，后经过b、c两点，运动过程中的v－t图像如图乙所示。下列说法正确的是(ACD)A．带电圆环在圆心处产生的场强为零B．a点场强大于b点场强C．电势差Uab<UbcD．小球由b到c的过程中平均速度大于0.55m/s解析：根据电场的叠加原理和对称性可知，带电圆环在圆心处产生的场强为零，A正确；由乙图知，小球在a处的加速度小于b处加速度，由qE＝ma知，a点场强小于b点场强，B错误；根据动能定理得：qUab＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,b)＝0.08m，qUbc＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,b)＝eq\f(1,2)m22)＝0.165m，可得Uab<Ubc，C正确；小球由b到c的过程中做非匀加速运动，位移大于匀加速运动的位移，所以平均速度大于eq\,2)m/s＝0.55m/s，D正确。二、非选择题5．(12分)如图所示，空间有场强E＝1.0×103V/m竖直向下的匀强电场，长L＝0.4m不可伸长的轻绳固定于O点，另一端系一质量m＝0.05kg，带电量q＝＋5×10－4C的小球，拉起小球至绳水平后在A点无初速度释放，当小球运动至O点的正下方B点时，绳恰好断裂，小球继续运动并垂直打在同一竖直平面且与水平面成θ＝30°、无限大的挡板MN上的C(1)绳子至少受多大的拉力才能被拉断；(2)A、C两点的电势差。答案：(1)3N(2)1600V解析：(1)A→B由动能定理及