2024-2025学年高中物理课时分层作业4电势和电势差含解析粤教版选修3-1

PAGE5-电势和电势差(时间：40分钟分值：100分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则()A．b点的电场强度肯定比a点大B．电场线方向肯定从b指向aC．b点的电势肯定比a点高D．该电荷的动能肯定减小C[将正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，说明正电荷的电势能增加，电势上升，故b点的电势肯定比a点高，C正确；但是a、b两点不肯定在同一条电场线上，故B错误；从做功状况反映不出电场力的大小，也不能反映电场的强弱，故A错误；动能的改变取决于合外力做功，电场力做了负功不代表合外力也做负功，所以动能不肯定减小，故D错误．]2．(多选)下面关于电势、电势差和电势能的关系，正确的是()A．电荷在某点的电势能越大，该点的电势越高B．在电场中的两点之间移动相同电荷，电场力做功越多，这两点的电势差越大C．由于零电势点的选取是随意的，所以电场中两点间的电势差也是不确定的D．电场中A点电势比B点高1V，则电荷量为10－2C的正电荷从A移到B电势能削减了10－2BD[依据电势能的公式Ep＝qφ可知：电场中电势越高的地方，正电荷在该点具有的电势能越大，负电荷在该点具有的电势能越小，故A错误；依据电势差的定义式UAB＝eq\f(WAB,q)，在电场中的两点之间移动相同电荷，电场力做功越多，这两点的电势差越大，故B正确；电势差与零电势点的选取无关，零电势点的选取是随意的，但是电场中两点间的电势差是确定的，故C错误；电场中A点电势比B点高1V，则电荷量为10－2C的正电荷从A移到B电场力做功10－2J，电势能削减了10－2J，故D正确．]3.(多选)如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称．忽视空气阻力．由此可知()A．Q点的电势比P点高B．油滴在Q点的动能比它在P点的大C．油滴在Q点的电势能比它在P点的大D．油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小AB[带电油滴在电场中受重力、电场力作用，据其轨迹的对称性可知，电场力方向竖直向上，且电场力大于重力，电场力先做负功后做正功．则电场强度方向向下，Q点的电势比P点高，选项A正确；油滴在P点的速度最小，选项B正确；油滴在P点的电势能最大，选项C错误；油滴运动的加速度大小不变，选项D错误．]4．图中的平行直线表示一簇垂直于纸面的等势面．一个电荷量为－5.0×10－8C的点电荷，沿图中曲线从A点移到B点A．－5.0×10－7J B．5.0×10－7JC．－3.5×10－6J D．3.5×10－6JB[UAB＝φA－φB＝－10V，WAB＝qUAB＝5.0×10－7J，B正确．]5．电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为1.2×10－8J，在B点的电势能为8.0×10－9J．已知A、B两点在同一条电场线上，如图所示，该点电荷的电荷量为1.0×10－9CA．该电荷为负电荷B．该电荷为正电荷C．A、B两点的电势差UAB＝4.0VD．把电荷从A移到B，电场力做功为W＝4.0JA[点电荷在A点的电势能大于在B点的电势能，从A到B电场力做正功，所以该电荷肯定为负电荷，且WAB＝EpA－EpB＝1.2×10－8J－8.0×10－9J＝4.0×10－9J，故A项正确，B、D项错误；UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(4.0×10－9,－1.0×10－9)V＝－4.0V，所以C选项错误．]6．(多选)如图所示，曲线是电场中的一组电场线，A、B是电场中的两点，则下列说法正确的是()A．电势φA>φB，场强EA<EBB．电势φA>φB，场强EA>EBC．将＋q电荷从A点移到B点电场力做正功D．将－q电荷分别放在A、B两点时具有的电势能EpA>EpBBC[由图看出A处电场线比B处电场线密，则A点场强大于B点的场强，沿电场线方向电势渐渐降低，φA>φB，故A错误，B正确；从高电势向低电势移动正电荷，电场力做正功，故C正确；负电荷在电势低的地方电势能大，故将－q电荷分别放在A、B两点时具有的电势能在B点大，故D错误．]二、非选择题(14分)7．如图所示，匀强电场的场强E＝1.2×102N/C，方向水平向右，一点电荷q＝4×10－8C沿半径R＝20cm的圆周，从A点移动到B点，已知∠AOB＝90°(1)这一过程电场力做的功是正功还是负功？做功多少？(2)A、B两点的电势差UAB.[解析](1)因为φB>φA，故将正电荷从A点移到B点电场力做负功W＝－qER＝－9.6×10－7J.(2)UAB＝eq\f(W,q)＝－ER＝－24V.[答案](1)负功－9.6×10－7J(2)－24V一、选择题(本题共4小题，每小题6分)1．如图所示，真空中O点处有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的场强大小为Ea，与ab连线成53°角，b点的场强大小为Eb，与ab连线成37°角．关于a、b两点Ea、Eb及φa、φb的关系，正确的是()A．25Ea＝9Eb，φa>φb B．16Ea＝9Eb，φa<φbC．9Ea＝25Eb，φa>φb D．9Ea＝16Eb，φa<φbD[设a、b两点到点电荷的距离分别为ra和rb.依据几何学问得rb＝eq\f(4,3)ra.依据点电荷场强公式E＝keq\f(Q,r2)得Ea＝eq\f(16,9)Eb；由图可知，该电场是由负点电荷产生的，故在点电荷的四周越靠近场源电荷电势越低，则有φa<φb，故D正确，A、B、C错误．]2．一个带正电的质点，电荷量q＝2.0×10－9C，在静电场中由a点移动到b点．在这个过程中，除静电力外，其他外力做的功为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UA．1×104V B．－1×104VC．4×104V D．－7×104VA[设电场力做功为W，由动能定理知，W＋6.0×10－5J＝8.0×10－5J，解得W＝2.0×10－5J，因此a、b两点间的电势差为Uab＝eq\f(W,q)＝1×104V，故选项A正确．]3．在维护和检修高压供电线路时，为了不影响城市用电，电工常常要在高压线上带电作业．为了保障电工的平安，电工全身要穿上用金属丝线编织的衣服(如图甲).图乙中电工站在高压直流输电线的A供电线上作业，其头顶上方有B供电线，B供电线的电势高于A电线的电势．虚线表示电工四周某一截面上的等势线，c、d、e、f是等势线上的四个点．以下说法中正确的是()甲乙A．在c、d、e、f四点中，c点的电场最强B．在c、d、e、f四点中，f点的电势最高C．若将某电子由c移到f，其电势能将增大D．将某电子在d点由静止释放，它会向e点所在等势面运动C[依据等差等势线的疏密可知，在c、d、e、f四点中，f点的电场最强，故A错误；沿着电场线方向，电势是降低的，因B供电线的电势高于A电线的电势，则在c、d、e、f四点中，c点的电势最高，故B错误；若将某电子由c移到f，即从高电势到低电势，其电势能将增大，故C正确；将某电子在d点由静止释放，在电场力作用下，它会向c点所在等势面运动，故D错误．]4．如图中虚线所示，为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0，一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过A、B点时的动能分别为26eV和5eV.当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为－8eV时，它的动能应为()A．8eV B．13eVC．20eV D．34eVC[由于正电荷由A到B动能削减了21eV，而电场中机械能和电势能总和不变，故在等势面3时动能应为12eV，总能量E＝12eV＋0eV＝12eV，当在某一位置，电势能Ep＝－8eV时，动能Ek＝12eV－(－8)eV＝20eV，故选项C正确．]二、非选择题(26分)5．(13分)把带电荷量2×10－8C的正点电荷从无限远处移到电场中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B点，需克服电场力做功2×10－6J，(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点移到B[解析](1)U∞A＝eq\f(W∞A,q)＝eq\f(－8×10－6,2×10－8)V＝－400V，U∞A＝φ∞－φA，且φ∞＝0V，所以φA＝400V.(2)U∞B＝eq\f(W∞B,q)＝eq\f(－2×10－6,2×10－8)V＝－100V，U∞B＝φ∞－φB，且φ∞＝0V，所以φB＝100VUAB＝φA－φB＝300V.(3)WAB＝qUAB＝－2×10－5×300J＝－6×10－3J.[答案](1)400V(2)300V(3)－6×10－3J6．(13分)如图所示，a、b、c表示点电荷电场中的三个等势面，它们的电势分别为φ、eq\f(2,3)φ、eq\f(1,4)φ，一带电粒子从等势面a上某处由静止释放后，仅受电场力的作用而运动．已知它经过等势面b时的速率为v，则它经过等势面c时的速率为多少？[解析]从a到b过程中电场力做功Wab＝qUab＝q(φa－φb)＝q(φ－eq\f(2,3)φ)＝eq\f(1,3)qφ ①在从a到b过程中由动