新教材2024高中物理第十章静电场中的能量10.2电势差同步测试新人教版必修第三册

第十章静电场中的能量2电势差【基础巩固】1.(多选)下列关于电势差和静电力做功的说法正确的是()A.电势差的大小由静电力在两点间移动电荷做的功和电荷的电荷量确定B.静电力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电荷量确定C.电势差是矢量,静电力做的功是标量D.在匀强电场中与电场线垂直的方向上随意两点的电势差为0答案:BD2.电场中a、b两点间的电势差Uab=1V,将一电子从a点移到b点,电子克服静电力做的功为1eV,则 ()A.电场强度方向肯定是由b指向aB.电场强度方向肯定是由a指向bC.电子的电势能增加1eVD.电子的电势能削减1eV解析:静电力对电子做负功,所以a点的电势高于b点的电势,但电场强度方向不肯定由a指向b,选项A、B错误;电子克服静电力做的功等于电势能的增加量,选项C正确,选项D错误.答案:C3.(多选)如图所示,在-Q形成的电场中,有a、b、c三点,它们到点电荷的距离有ra<rb<rc,且Uab=Ubc,则()A.a点电势高于c点电势B.a点电场强度比c点电场强度大C.同一负电荷放在c点比放在a点的电势能大D.同一负电荷由a点移到b点与由b点移到c点,静电力做功相同答案:BD4.如图所示,MN是电场中某一条电场线上的两点,若负电荷由M移到N时,电荷克服静电力做功,下列说法不正确的是 ()A.M点和N点之间肯定有电势差B.M点的电场强度肯定大于N点的电场强度C.电场线的方向从M指向ND.M点的电势大于N点的电势答案:B5.如图所示,实线表示某电场的电场线,虚线表示等势线,A、B、C是电场中的三点.下列关于电场强度E和电势φ的大小关系正确的是()A.EA<EC B.EB>EAC.φA>φC D.φB>φA解析:电场线的疏密程度反映电场强度的大小,A处电场线最密,电场强度最大,则有EA>EB,EA>EC,选项A、B错误.沿电场线方向电势越来越低,则知φB>φA,因φB=φC,故φC>φA,选项C错误,选项D正确.答案:D6.下图为某静电场等势面的分布示意图,电荷量为1.6×10-9C的正电荷从A经B、C到达D点,则从A到D静电力对电荷做的功为()A.4.8×10-8J B.-4.8×10-8JC.8.0×10-8J D.-8.0×10-8J解析:A与D之间的电势差为UAD=-40V-(-10V)=-30V.W=qUAD=-4.8×10-8J,故选项A、C、D错误,选项B正确.答案:B7.(2024·全国乙卷)如图甲,在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷.由于静电感应,在金属平板上表面产生感应电荷,金属板上方电场的等势面如图乙中虚线所示,相邻等势面间的电势差都相等.若将一正摸索电荷先后放于M和N处,该摸索电荷受到的电场力大小分别为FM和FN,相应的电势能分别为EpM和EpN,则()甲乙A.FM<FN,EpM>EpN B.FM>FN,EpM>EpNC.FM<FN,EpM<EpN D.FM>FN,EpM<EpN解析:依据题图中等势面的疏密程度可知EM<EN,由F=qE得FM<FN;题图中的电场线是由金属板指向负电荷,设将该摸索电荷从M点移到N点,静电力做正功,电势能减小,即EpM>EpN,选项A正确.答案:A【拓展提高】8.一个带正电的质点,所带电荷量q=3.0×10-9C,在静电场中由A点移到B点,在这个过程中,除静电力做功外,质点克服其他力做功6.0×10-5J,其动能增加了3.0×10-5J,则A、B两点间电势差UAB为()A.1.0×104V B.2.0×104VC.3.0×104V D.-3.0×104V答案:C9.(2024·全国甲卷)(多选)某电场的等势面如图所示,图中a、b、c、d、e为电场中的五个点,则()A.一正电荷从b点运动到e点,静电力做正功B.一电子从a点运动到d点,静电力做功为4eVC.b点电场强度垂直于该点所在等势面,方向向右D.a、b、c、d四个点中,b点的电场强度大小最大解析:一正电荷从b点运动到e点,由于b点和e点在同一等势面上,所以电势能不变,静电力不做功,故选项A错误;一电子从a点运动到d点,电势能由-3eV变为-7eV,静电力做功为4eV,故选项B正确;电场线与等势面垂直且从高电势指向低电势,所以b点电场强度垂直于该点所在等势面,方向向左,故选项C错误;等势面的疏密程度表示电场强度的大小,所以a、b、c、d四个点中,b点的电场强度大小最大,故选项D正确.答案:BD10.如图所示,虚线是某点电荷电场中的三个等势面,实线表示一个正电荷的运动轨迹,在正电荷从A运动到B再运动到C的过程中,下列说法正确的是(不计重力) ()A.A点电势高于B点电势B.静电力先做负功,后做正功,总功为0C.电势能先减小后增大D.动能先增大后减小解析:从运动轨迹分析,正电荷受到的是斥力,所以场源电荷为正电荷,电场线方向远离场源电荷,所以B点电势高.当正电荷靠近场源电荷时,静电力做负功,电势能增大,动能减小;当正电荷远离场源电荷时,静电力做正功,电势能减小,动能增大.因为A、C在同一个等势面上,所以电荷在这两点的电势能相等,所以由A到C静电力做的总功为0.答案:B11.(多选)如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,MN为两点电荷连线的中垂线,a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线,且a和c关于MN对称,b点位于MN上,d点位于两电荷的连线上.下列推断正确的是 ()A.b点电场强度大于d点电场强度B.b点电场强度小于d点电场强度C.a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差D.摸索电荷+q在a点的电势能小于在c点的电势能解析:两等量异种点电荷产生的电场如图所示,由图可知,d点的电场线比b点的电场线密集,所以d点的电场强度大于b点的电场强度,选项A错误,B正确;a、c两点关于MN对称,b点在MN上,同一点电荷从a到b和从b到c静电力做的功相同,由W=qU可知Uab=Ubc,选项C正确;a点电势高于c点电势,同一正电荷在a点的电势能大于在c点的电势能,选项D错误.答案:BC【挑战创新】12.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的套在杆上的带负电小球从A点由静止起先沿杆下滑.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2gR.(1)求小球滑至C点时速度的大小;(2)求A、B两点的电势差UAB;(3)以C点为零电