2024-2025学年新教材高中物理第十章静电场中的能量第2节电势差课堂练习含解析新人教版必修3

PAGE2-第2节电势差1.(多选)(2024·福建漳州一中高二上学期期中)如图所示为某静电场等势面的分布，电荷量为1.6×10－9C的正电荷从A到B静电力做功W1，从B到C静电力做功W2，从C到D静电力做功W3，若从A干脆到D静电力做功W4A．W1＝3.2×10－8JB．W2＝1.6×10－8JC．W3＝3.2×10－8JD．W4＝－4.8×10－8J解析：静电力做功与电荷运动的路径无关，只与电荷的起始位置和终止位置有关。从A到B，静电力对电荷做的功为W1＝qUAB＝q(φA－φB)＝1.6×10－9×(－40＋20)J＝－3.2×10－8J，选项A错误；同理可得选项B、D正确，C错误。2．(2024·北京人大附中高一下学期检测)如图虚线为某点电荷电场的等势面，有两个带电粒子(重力不计)，以相同的速率沿不同的方向，从A点飞入电场后，沿不同的径迹1和2运动，不计两个粒子之间的静电力，由轨迹可以判定(D)A．两粒子带电量多少肯定不同B．两粒子的电性可能相同C．两粒子的电势能都是先削减后增大D．经过B、C两点，两粒子的速率不行能相等解析：由图无法判定两电荷在同一位置时所受电场力的大小，故无法判定两粒子带电量的大小关系，故A错误；由图可知沿轨迹1运动的电荷渐渐远离了中心电荷，受到中心电荷的斥力，而轨迹2运动的电荷受到中心电荷的引力，故两粒子的电性肯定不同。故B错误；轨迹2运动的电荷在运动过程中电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，而轨迹1运动的电荷在运动过程中电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，故C错误；A和B电势相等，带电粒子从A到B过程中末速度大小等于初速度大小，A和C电势不相等，带电粒子从A到C过程中末速度大小不等于初速度大小，而两粒子的初速度的大小相同，所以经过B、C两点，两粒子的速率不行能相等，故D正确。3．(2024·江苏省赣榆高级中学高一下学期检测)如图，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为φM、φN、φp、φQ，一电子由M点分别到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，则(B)A．直线a位于某一等势面内，φM＞φQB．直线c位于某一等势面内，φM＞φNC．若电子由M点运动到Q点，电场力做正功D．若电子由P点运动到Q点，电场力做负功解析：电子由M点分别到N点和P点的过程中，电场力做负功相等，则N、P两点的电势相等，d位于同一等势面内，依据匀强电场等势面分布状况知，直线a不是同一等势面，直线c位于某一等势面内，且有φM＞φN故A错误，B正确；由上分析知，直线c位于某一等势面内，M、Q两点的电势相等，若电子由M点运动到Q点电场力不做功，故C错误；所以电子由P点运动到Q点电场力做正功，故D错误。4．(2024·山东省试验中学高三模拟)静电场可以用电场线和等势面形象描述。a．请依据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式；b．点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面S1、S2到点电荷的距离分别为r1、r2。场强大小分别为E1、E2，我们知道，电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小，请计算S1、S2上单位面积通过的电场线条数之比N1/N2＝E1/E2。答案：a.E＝keq\f(Q,r2) B.eq\f(N1,N2)＝eq\f(r\o\al(2,2),r\o\al(2,1))＝E1/E2。解析：a.在距Q为r的位置放一电荷量为q的检验电荷。依据库仑定律可知，检验电荷受到的电场力F＝keq\f(Qq,r2)依据电场强度的定义E＝eq\f(F,q)得E＝keq\f(Q,r2)b．设从正电荷发出的电场线为N根在等势面s1处的单位面积密度为N1＝eq\f(N,4πk\o\al(2,1))同理在等势面s2处单位面积密度为N2＝eq\f(N,4πr\o\al(2,2))故eq\f(N1,N2)＝eq\f(r\o\al(2,2),r\o\al(2,