物理必修 第三册2 电势差课后测评

这是一份物理必修 第三册2 电势差课后测评
10.2 电势差一、单选题（本大题共12小题）1.下列用基本单位表示电势差的单位正确是(    )A. V B. kg⋅m2A⋅s3 C. Ω⋅A D. JC【答案】B【解析】解：国际单位制中的基本单位为m、s、kg、A，根据电势差的基本公式U=Ed，U=Wq，而W=Fx，F=ma，q=It可知：U=Wq=Fxq=1Nm1C=1kgm2/s21As=1kgm2As3，故B正确，ACD不符合题意，ACD错误；故选：B。根据电势差的基本公式U=Ed，U=Wq，结合W=Fx，F=ma，q=It可确定电势差的基本单位，国际单位制中的基本单位为m、s、kg、A等。本题主要考查了单位制，必须掌握国际单位制中的基本单位的物理量，结合基本公式即可求出。2.电场中有a、b两点，已知φa=−500 V，φb=1 500 V，将电荷量为q=−4×10−9C的点电荷从a移到b时，电场力做功为(    )A. 负功8×10−6J B. 正功8×10−6J C. 负功4×10−6J D. 正功4×10−6J【答案】B【解析】本题考查电场力做功的公式，W=qU以及电势差和电势的关系。根据计算电场力做功的公式求解。【解答】电场力做功W=qUab=qφa−φb=−4×10−9×−2000J=8×10−6J，电场力做正功，故B正确，ACD错误。故选B。  3.在电场中将一带电荷量q=−1×10−9C的负电荷从B点移至A点时，克服静电力做功2×10−6J，将该电荷从A点移至C点，则需克服静电力做功3×10−6J，则B、C间的电势差大小为(    )A. 6000 V B. 5000 V C. 2 000 V D. 1 000 V【答案】B【解析】电势差和电场力做功的关系为U12=W12q，电势差与电势之间的关系为：U12=φ1−φ2，求UBC只需求出φB−φC即可。此题考查电场力做功与电势差之间的关系，在应用公式的时候注意功的正负和电荷的正负即可。【解答】由U12=W12q得：UAB=WABq=2×10−6−1×10−9=−2000V；UAC=WACq=−3×10−6−1×10−9=3000V；又：UAB=φA−φB=−2000V①；UAC=φA−φC=3000V②：①式减②式得：φC−φB=−5000V，即：UCB=−5000V，所以：UBC=5000V，故B正确，ACD错误。故选B。  4.在电场中A、B两点间的电势差为UAB=75V，B、C两点间的电势差为UBC=−100V，则A、B、C三点电势高低关系为(    )A. φA>φB>φC B. φAφB D. φC>φB>φA【答案】C【解析】本题主要考察电势差与电势的关系，只要掌握UAB=φA−φB，UBC=φB−φC，UAC=UAB+UBC，通过列式分析电势的关系，也可以作出电场线，根据三点在电场线的位置做定性分析进行判断；【解答】由题意，UAB=φA−φB=75V，则得：φA>φB；UBC=φB−φC=−200V，则得：φBφB；故ABD错误，C正确，故选C。  5.在静电场中，将一个电子由a点移到b点，克服静电力做功8eV，下列说法正确的是(      )A. a，b两点电势差Uab=8VB. 电子的电势能减少了8eVC. 电场强度的方向一定由a指向bD. 因零电势点未确定，故a，b两点间的电势差无法确定【答案】A【解析】电子在电场中移动时，根据电场力做功不能确定场强方向，只有电场力做功时，电场力做正功多少，电子的电势能就减小多少，动能就增加多少。由公式U=Wq求出a、b两点电势差Uab。解题的关键是从功能原理的角度出发。【解答】AD.a、b两点电势差Uab=Wabq=−8eV−e=8V，故A正确，D错误；B.电子由a点移到b点，克服电场力做功8eV，电子的电势能就增加了8eV，故B错误；C.电场强度的方向不一定由a指向b。故C错误。故选A。  6.已知ΔABC处于匀强电场中，将一个带电量q=−2×10−6C的点电荷从A移到B的过程中，克服电场力做功1.2×10−5J；再将该点电荷从B移到C，电场力做功6.0×10−6J。已知A点的电势φA=5V，则B、C两点的电势分别为(     )A. −1V，2V B. 1V，2V C. −1V，−2V D. 1V，−2V【答案】A【解析】本题考查了电场力做功与电势差的关系，电势差和电势的关系；解题关键灵活应用U=Wq计算两点间的电势差，由电势差和电势的关系得到电势。【解答】 据W=qU得：U=Wq，故UAB=WABq=−1.2×10−5−2×10−6V=6V，UAB=φA−φB，解得：φB=−1V；UBC=WBCq=6×10−6−2×10−6V=−3V，UBC=φB−φC，解得：φC=2V，故A正确，BCD错误。故选：A。  7.电场中有A、B两点，将一带电量为+1.0×10−5C的点电荷从无穷远处移动到A点，电场力做功2.0×10−4J，将该电荷放在B点，其电势能为4.0×10−4J，则A、B两点的电势差UAB为A. 20 V B. −20 V C. 60 V D. −60 V【答案】D【解析】本题主要考查电势，及电势差。根据电势公式求出AB两点电势大小，从而求出电势差。【解答】A点的电势φA=WA0q=−2.0×10−41.0×10−5V=−20 V，B点的电势φB=Epq=4.0×10−41.0×10−5 V=40 V，UAB=φA−φB=−60 V，故D正确，ABC错误。故选D。  8.如图所示为雷雨天一避雷针周围电场的等势面分布情况，在等势面中有A，B，C三点其中A，B两点位置关于避雷针对称。下列说法中正确的是(    )A. 某不计重力的正电荷在A，B两点的加速度相同B. 某正电荷在C点的电势能小于B点的电势能C. 某负电荷从C点移动到B点，电场力做负功D. C点场强大于B点场强【答案】B【解析】本题考查等差等势面。熟知等势面特点是解决本题的关键。根据电场方向，可判断加速度是否相同；等差等势面越密集的地方，电场强度越大，电场强度是矢量，注意方向；已知电势关系，根据EP=qφ可判断电势能的关系，根据电势能和电场力的做功的关系，可确定电场力做功情况。【解答】A.A、B两点处于同一等势面上，电场方向不同，不计重力的正电荷在A、B两点的加速度不相同，故A错误；B.由Ep=qφ可知，B点的电势大于C点的电势，正电荷在C点的电势能小于B点的电势能，故B正确；C.负电荷从低电势移动到高电势，电势能变小，电场力做正功，故C错误；D.由E=kQr2可知，C点场强小于B点场强，故D错误。故选B。  9.如图所示，a，b，c，d是某电场中的四个等势面，它们是互相平行的平面，并且间距相等，下列判断中错误的是(    )A. 该电场一定是匀强电场B. 相邻两个等势面间电势差一定相等C. 如果φa>φb，则电场强度Ea>EbD. 如果φaφB>φC C. 粒子从A到B静电力做负功，电势能增加，动能减小 D. 粒子从上B到C动能增加，电势能增加【答案】C【解析】根据图示，Q和q相互排斥，Q带负电；由负点电荷的场强特点和等势面得到电势的高低；根据静电力做功情况判定电势能的变化。本题是电场中轨迹问题，首先根据轨迹弯曲方向判断粒子受到的电场力方向，对于电势能的高低，也可以根据推论正电荷在电势高处电势能大判断。【解答】A.根据图示，Q和q相互排斥，q带负电，所以Q带负电，故A错误；B.根据负点电荷的场强特点和等势面，A，B，C三点电势大小φA=φC>φB，故B错误；C.粒子从A到B静电力做负功，电势能增加，动能减小，故C正确；D.粒子从上B到C静电力做正功，电势能减小，动能增加，故D错误。故选C。   二、计算题（本大题共2小题）13.如图所示，a、b、c、d为匀强电场中四个等势面，相邻等势面距离为2cm，已知UAC=60V。(1)设B点电势为零，求A、C、D、P的电势；(2)将q=−1.0×10−10C的点电荷由A移到D，求电场力所做的功WAD；【答案】解：(1)AC间的距离为4cm，则E=UACd=600.04V/m=1500V/m，故匀强电场的场强为1500V/m；根据A点的电势大于C点的电势，知电场强度的方向水平向右，UAB=1500×0.02V=30V，因为φB=0，则φA=30VUBC=30V，则φC=−30V.UBD=60V，则φD=−60VP点与B点等电势，所以φp=0V故A、C、D、P点的电势分别为：30V、−30V、−60V、0V；UAD=φA−φD=90V则WAD=qUAD=−1×10−10×90J=−9×10−9J。故点电荷由A移到D电场力所做的功为−9×10−9J。答：(1)A、C、D、P点的电势分别为：30V、−30V、−60V、0V；(2)点电荷由A移到D电场力所做的功为−9×10−9J。【解析】解决本题的关键知道等势面与电场线关系，掌握匀强电场的场强公式，以及电场力做功与电势差的关系。(1)电场线和等势面垂直，求出AC间的距离，根据E=U/d求出匀强电场的电场强度；求出B点与各点间的电势差，从而根据B点的电势求出A、C、D、P点的电势； (2)求出AD间的电势差，根据WAD=qUAD求出电场力做功。14.如图所示，三条曲线表示三条等势线，其电势φC=0，φA=φB=10 V，φD=−30 V，电荷量为q=1.2×10−6C的正电荷在该电场中移动．(1)把这个电荷从C移到D，静电力做功多少？(2)把这个电荷从D移到B再移到A，电势能变化多少？【答案】解：(1)由于UCD=φC−φD=0−(−30)V=30 V则电荷从C移到D，电场力做功：WCD=qUCD=1.2×10−6×30 J=3.6×10−5J(2)由于UDA=φD−φA=−30V−10V=−40V则电荷从D移到B再移到A电场力做的功：WDA=qUDA=1.2×10−6×(−40)J=−4.8×10−5J故电势能的变化量：ΔEp=−WDA=4.8×10−5J，电荷的电势能增加．答：(1)把这个电荷从C移到D，电场力做功为3.6×10−5J.(2)把这个电荷从D移到B再移到A，电势能增加了4.8×10−5J.【解析】根据电势差的定义可知电势差等于电势的差值，可以计算出CD间的电势差和DA间的电势差，根据电场力做功的公式W=qU，可以计算出电荷从C移到D电场力做功和电荷从D移到B再移到A电场力做的功，再根据电场力做功等于电势能的减少量判断电势能的变化．