2024-2025学年高中物理第1章静电场5电势差作业含解析新人教版选修3-1

PAGE5-电势差(时间：40分钟分值：100分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．下列关于电势差的说法中正确的是()A．两点间的电势差等于将电荷从其中一点移到另一点时静电力所做的功B．将1C的电荷从电场中一点移到另一点，假如静电力做了1J的功，那么这两点间的电势差就是1VC．在两点间移动电荷时，静电力做功的多少跟这两点间的电势差无关D．两点间电势差的大小跟放入这两点间的电荷所带的电荷量成反比B[依据UAB＝eq\f(WAB,q)知，两点间的电势差在数值上等于在两点间移动单位正电荷时静电力所做的功，故选项A错误，选项B正确；与移动的电荷所带的电荷量及放不放电荷无关，故选项D错误；静电力做的功WAB＝qUAB，即静电力做的功除与两点间的电势差有关外，还与移动的电荷所带的电荷量有关，所以选项C错误。]2．关于UAB＝eq\f(WAB,q)和WAB＝qUAB的理解，正确的是()A．电场中A、B两点间的电势差和两点间移动电荷的电荷量q成反比B．在电场中A、B两点间沿不同路径移动相同电荷，路径长时WAB较大C．UAB与q、WAB无关，甚至与是否移动电荷都没有关系D．WAB与q、UAB及电荷移动的路径无关C[UAB＝eq\f(WAB,q)是比值法的量度式，UAB由电场自身确定，选项A错误，C正确；由WAB＝qUAB可知WAB与q、UAB有关，与电荷移动的路径无关，选项B、D错误。]3．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．场强方向肯定是由b指向aB．场强方向肯定是由a指向bC．电子的电势能增加1eVD．电子的电势能削减1eVC[静电力对电子做负功，所以a点的电势高于b点的电势，但场强方向不肯定由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。]4.如图所示，三条等势线上有a、b、c、d四点，若将一正电荷由c经a移到d，静电力做正功W1，若由c经b移到d，静电力做正功W2，则()A．W1>W2，φ1>φ2B．W1<W2，φ1<φ2C．W1＝W2，φ1<φ2D．W1＝W2，φ1>φ2D[由W＝Uq可知，W1＝W2；由Wcd＝Ucd·q，Wcd>0，q>0，可知Ucd>0，故φ1>φ2>φ3，D正确。]5．一个电荷量为10－6C的负电荷从电场中A点移到B点电场力要做功2×10－6J，从C点移到D点要克服电场力做功7×10－6J，若已知C点比B点电势高3V，且A、B、C、DC[由UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(2×10－6,－10－6)V＝－2V，则φA－φB＝－2V；UCD＝eq\f(WCD,q)＝eq\f(－7×10－6,－10－6)V＝7V，则φC－φD＝7V；由题意得φC－φB＝3V，则φC>φB>φA>φD，C正确。]6.(多选)如图所示的等量异号电荷中，A带正电，B带负电，在A、B连线上有a、b、c三点，其中b为连线的中点，且ab＝bc，则()A．a点与c点的电场强度相同B．a点与c点的电势相等C．a、b间电势差与b、c间电势差相等D．点电荷沿AB中垂线移动时，电场力不做功ACD[由于a、c两点关于b点对称，电场强度的大小和方向均相同，A正确；电场线由a点指向c点，所以有φa>φc，B错误；由于ab＝bc，电荷由a点移到b点和由b点移到c点时，电场力做功相等，故Uab＝Ubc，C正确；A、B连线的中垂线为等势线，在等势线上移动电荷时，电场力不做功，D正确。]二、非选择题(14分)7.如图所示，匀强电场中A、B、C三点构成一个直角三角形，把电荷量q＝－2×10－10C的点电荷由A点移到B点，静电力做功4.8×10－8J，再由B点移到C点，电荷克服静电力做功4.8×10－8J，取B点的电势为零，求A、C[解析]把电荷从A点移到B点UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(4.8×10－8,－2×10－10)V＝－240V即φA－φB＝φA＝－240V。把电荷从B点移到C点UBC＝eq\f(WBC,q)＝eq\f(－4.8×10－8,－2×10－10)V＝240V，即φB－φC＝－φC＝240V，所以φC＝－240V。[答案]－240V－240V一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1.如图所示为某静电场等势面的分布图，电荷量为1.6×10－9C的正点电荷从A经B、C到达D点，从A至A．4.8×10－8J B．－4.8×10－8JC．8.0×10－8J D．－8.0×10－8JB[由于UAD＝φA－φD＝－40V－(－10)V＝－30V，所以从A至D，电场力对电荷做的功WAD＝qUAD＝1.6×10－9×(－30)J＝－4.8×10－8J，B正确。]2．一个带正电的质点所带电荷量q＝2.0×10－9C，在静电场中由a点移到b点，在这一过程中，除电场力外，其他力做的功是6.0×10－5J，质点的动能增加了8.0×10－5J，则a、b两点间的电势差UabA．1×104V B．3×104VC．4×104V D．7×104VA[以带正电的质点为探讨对象，依据动能定理有Wab＋W其他＝ΔEk①又Wab＝qUab②由①②两式解得Uab＝eq\f(ΔEk－W其他,q)＝eq\f(8.0×10－5－6.0×10－5,2.0×10－9)V＝1.0×104V，故选项A正确。]3．(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。以下推断正确的是()A．b点场强大于d点场强B．b点场强小于d点场强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BC[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点的场强大于b点的场强，A项错误，B项正确。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电场力做的功相同，由W＝qU可知Uab＝Ubc，C项正确。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，D项错误。]4．(多选)如图所示，半圆槽光滑、绝缘、固定、圆心是O，最低点是P，直径MN水平，a、b是两个完全相同的带正电小球(视为点电荷)，b固定在M点，a从N点静止释放，沿半圆槽运动经过P点到达某点Q(图中未画出)时速度为零。则小球a()A．从N到Q的过程中，重力与库仑力的合力先增大后减小B．从N到P的过程中，速领先增大后减小C．从N到Q的过程中，电势能始终增加D．从P到Q的过程中，动能削减量小于电势能增加量BC[a由N到Q的过程中，重力竖直向下，而库仑力始终沿二者的连线方向，则可知，重力与库仑力的夹角始终减小，故合力始终在增大，故A错误；在整个过程中合力先与运动方向的夹角为锐角，合力做正功，而后一过程中合力与运动方向夹角为钝角，合力做负功，故从N到P的过程中，速领先增大后减小，故B正确；由于在运动过程中，a、b间的距离始终在减小，故库仑力始终做负功，电势能始终增加，故C正确；从P到Q的过程中，由动能定理可知，－mgh－WE＝0－eq\f(1,2)mv2，故动能的削减量等于重力势能增加量和电势能的增加量之和，故D错误。]二、非选择题(本题共2小题，共26分)5．(12分)把带电荷量为2×10－8C的正点电荷从无限远处移到电场中的A点，要克服电场力做功8×10－6J，若把该电荷从无限远处移到电场中的B点，需克服电场力做功2×10－6(1)A点的电势；(2)A、B两点的电势差；(3)若把2×10－5C的负电荷由A点移动到B[解析]无限远处电势能为零，克服电场力做功，电势能增加，所以EpA＝8×10－6J，φA＝eq\f(EpA,q)＝eq\f(8×10－6J,2×10－8C)＝400V，同理φB＝eq\f(2×10－6,2×10－8)V＝100V故UAB＝φA－φB＝300V。若把2×10－5C的负电荷由A点移动到BWAB＝q′UAB＝－2×10－5×300J＝－6×10－3J。[答案](1)400V(2)300V(3)－6×10－3J6．(14分)为了使带负电的点电荷q在一匀强电场中沿直线由A点匀速运动到B点，必需对该电荷施加一个恒力F。如图所示，若AB＝0.4m，θ＝37°，q＝－3.0×10－7C，F＝1.5×10－4N，A点电势φA(1)在图中用实线画出电场线，用虚线画出通过A、B两点的等势线，并标明它们的电势；(2)求q由A点运动到B点的过程中电势能的变更量。[解析](1)负电荷q由A点匀速运动到B点，说明负电荷q受到的静电力与力F大小相等，方向相反，故电场线方向与