2024-2025学年新教材高中物理第十章静电场中的能量2电势差检测含解析新人教版必修第三册

PAGE6-电势差(25分钟60分)一、选择题(本题共7小题,每小题6分,共42分)1.下列说法正确的是()A.电场中两点间电势的差值叫作电势差,也叫电压B.电势差与电势一样,是相对量,与零电势点的选取有关C.UAB表示B点与A点之间的电势差,即UAB=φB-φAD.A、B两点的电势差是恒定的,不随零电势点的不同而变更,所以UAB=UBA【解析】选A。依据电势差的概念可知,电场中两点间电势的差值叫作电势差,又叫电压,选项A正确;电势是相对的,是相对于零电势点而言的,而电势差是肯定的,选项B错误;UAB=φA-φB=-UBA,选项C、D错误。2.在某电场中,将一带电荷量为q=+2.0×10-9C的点电荷从a点移到b点,静电力做功Wab=-4.0×10-8J,则a、b两点间的电势差UabA.-400V B.-200VC.-20V D.20V【解析】选C。依据静电力做的功与电势差的关系可知Uab==V=-20V,选项C正确,A、B、D错误。3.关于UAB=和WAB=qUAB的理解,正确的是()A.电场中的A、B两点间的电势差和两点间移动电荷的电量q成反比B.在电场中A、B两点移动不同的电荷,电场力的功WAB和电量q成正比C.UAB与q、WAB有关,且与WAB成正比D.WAB与q、UAB无关,与电荷移动的路径无关【解析】选B。电场中两点间的电势差由电场及场中两点的位置确定,跟移动电荷的电荷量无关,故A、C错误;而电场力做功表达式为:W=qU,可知电场力做功既与两点间的电势差有关,又与被移动电荷的电量有关,跟电荷移动的路径无关,故B正确、D错误。4.下列说法中正确的是()A.沿电场线方向电势降低,所以电势降低的方向就是电场的方向B.在同一等势面上移动电荷时,静电力不做功C.在电场中将电荷由a点移到b点,静电力做功为零,则该电荷肯定是在等势面上运动D.某等势面上各点的场强方向与该等势面平行【解析】选B。沿电场线方向电势降低,电场的方向是电势降低最快的方向,电势降低的方向不肯定就是电场的方向,选项A错误;等势面与电场线垂直,故沿着等势面移动电荷,电荷所受静电力与运动方向始终垂直,静电力不做功,选项B正确;在电场中将电荷由a点移到b点,静电力做功为零,说明a、b两点的电势相等,该电荷不肯定是在等势面上运动,选项C错误;等势面与电场强度方向垂直,选项D错误。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三点电势凹凸关系是()A.φA>φB>φC B.φA<φC<φBC.φA>φC>φB D.φC>φB>φA【解析】选C。由于UAB=φA-φB=60V,故φA>φB;UBC=φB-φC=-50V,故φC>φB;由于UAC=UAB+UBC=10V,故φA>φC。综上分析φA>φC>φB,故C正确。6.如图所示,MN是由一个正点电荷Q产生的电场中的一条电场线,一个带正电的粒子+q飞入电场后,在电场力的作用下沿一条曲线运动,先后通过a、b两点,不计粒子的重力,则()A.粒子在a点的加速度小于在b点的加速度B.a点电势φa小于b点电势φbC.粒子在a点的动能Eka小于在b点的动能EkbD.粒子在a点的电势能Epa小于在b点的电势能Epb【解析】选C。由图可知粒子受力应向左,因粒子带正电,故电场线的方向应向左,故正点电荷Q应在N一侧,故a点的场强大于b点的场强,故粒子在a点的电场力大于b点电场力,故在a点的加速度大于在b点的加速度,故A错误;沿电场线的方向电势降低,故a点的电势大于b点的电势,故B错误;粒子由a到b过程中,电场力做正功,故动能增大,故a点的动能小于b点的动能,故C正确;电场力做正功,故电势能减小,故在a点的电势能Epa大于在b点的电势能Epb,故D错误。7.如图所示,真空中有两个等量正电荷,OO'为两电荷连线的垂直平分线,P点在垂直平分线上,四边形ONPM为菱形,下列说法中正确的是()A.P点和O点的电势相等B.N点和M点场强相同C.电子在N点和M点具有相同的电势能D.电子由P到O的过程中静电力做负功【解析】选C。等量同种正电荷电场线和等势面的分布如图所示,由图可知,P点和O点不在同一等势面上,因此P点和O点电势不相等,选项A错误;依据场强叠加原理可以知道,N、M两点电场强度大小相等,但方向不同,故场强不同,选项B错误;由图可以知道N点和M点电势相等,电子在N点和M点具有相同的电势能,选项C正确;电子由P到O的过程中逆着电场线移动,故静电力做正功,选项D错误。二、非选择题(18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)8.电场中有A、B两点,A点的场强为E=4.0×103N/C,A、B两点的电势差为U=3.0×103V。有一电荷量q=1.2×10-8C的微粒,质量m=2.0×10-12(1)带电微粒在A点所受电场力多大?微粒被释放的瞬间加速度多大?(2)带电微粒从A点移到B点时,电场力做了多少功?若电场力做的功全部转化为动能,则微粒到达B点时速度多大?【解析】(1)带电微粒在A点所受电场力F=qE=4.8×10-5N。依据牛顿其次定律可得微粒被释放的瞬间加速度:a==2.4×107m/s2(2)带电微粒从A点移到B点,电场力做功W=qU=3.6×10-5J。电场力做多少功电势能就变更多少,所以电势能变更量的数值为Δε=W=3.6×10-5J。依据题意电势能全部转化为动能,设微粒到达B点时的速度为v,依据功能关系有:Δε=mv2解得:v==6.0×103m答案:(1)4.8×10-5N2.4×107m(2)3.6×10-5J6.0×103(15分钟40分)9.(7分)(多选)电荷q在电场中某两点间移动时,电场力做功为W,由此可算出两点间的电势差为U,若让电量为2q的电荷在这两点间移动,则()A.电场力做功仍为WB.电场力做功为2WC.该两点间的电势差仍为UD.这两点间的电势差变为【解析】选B、C。当电荷量为q时,电场力做功为:W=qU;当电荷量为2q时,电场力做功为:W'=2qU=2W,故A错误,B正确;电场中两点间的电势差由电场及电场中两点的位置确定,与电荷无关,所以电势差仍为U,故C正确,D错误。所以B、C正确,A、D错误。10.(7分)(多选)如图所示a、b、c、d为匀强电场中的等势面,一个质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子在匀强电场中运动。A、B为其运动轨迹上的两点。已知该粒子在A点的速度大小为v1,在B点的速度大小为v2,方向与等势面平行。A、B连线长为L,连线与等势面间的夹角为θ,不计粒子受到的重力,则()A.v1可能等于v2B.等势面b的电势比等势面c的电势高C.粒子从A运动到B所用时间为D.匀强电场的电场强度大小为【解析】选C、D。粒子带正电,由做曲线运动合力指向曲线的内侧和等势面与电场线垂直可知,电场线方向竖直向上,所以粒子从A到B电场力做负功,动能减小,速度减小,故A错误;由以上分析可知,电场线竖直向上,由沿电场线方向电势降低可知,等势面b的电势比等势面c的电势低,故B错误;粒子在水平方向做匀速直线运动,水平方向的速度为v2,水平位移为Lcosθ,所以时间为t=,故C正确;粒子从A到B由动能定理得:-qELsinθ=m-m,解得:E=,故D正确。11.(7分)(多选)如图所示,虚线表示某匀强电场的等势面。一带电粒子以某一初速度从P点射入电场后,在只受静电力作用下的运动轨迹如图中实线所示。Q是轨迹上的一点,且位于P点的右下方。下列推断正确的有()A.粒子肯定带正电B.粒子做匀变速曲线运动C.等势面A的电势肯定高于等势面B的电势D.粒子在Q点的电势能肯定大于在P点的电势能【解析】选B、D。粒子所受静电力指向轨迹内侧,由于不知道电场线的方向,因此不能推断出粒子的电性,也不能推断出各等势面电势的凹凸,选项A、C错误;匀强电场的场强恒定,粒子受到的静电力恒定,加速度恒定,故粒子做匀变速曲线运动,选项B正确;依据粒子运动轨迹可知,从P到Q静电力做负功,粒子的电势能增加,选项D正确。12.(19分)电场中某区域的电场线如图所示,A、B是电场中的两点。一个电荷量q=+