高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 电势差课时练习

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 电势差课时练习，共7页。

题组一 电势差 等势面的理解
1.
如图所示，实线为一正点电荷的电场线，虚线为其等势面．A、B是同一等势面上的两点，C为另一等势面上的一点，下列判断正确的是( )
A．A点场强与B点场强相同
B．C点电势高于B点电势
C．将电子从A点沿虚线移到B点，电场力不做功
D．将质子从A点移到C点，其电势能增加
2．在雷雨天气中，两头牛躲在一棵大树下，A牛面对大树站立，B牛侧对大树站立．当闪电击中大树时，大树周围的电势分布如图所示，则( )
A．A牛的前脚电势比后脚电势低
B．A牛比B牛受到伤害可能更大
C．大树周围形成的电场是匀强电场
D．大树周围形成的电场是图中的同心圆
3．测量表明，大地周围空间存在电场，在寻常日子里，平坦的旷野上，竖直向上每升高1 m，电势增加100 V．现有一运动员，身高2 m，赤足站在位于旷野的运动场上，若将人视为导体，此运动员头顶与其脚底间的电势差为( )
A．0 B．100 V
C．150 V D．200 V
4.
(多选)位于A、B处的两个带有不等量负电荷的点电荷在平面内的电势分布如图所示，图中实线表示等势线，则( )
A．a点和b点的电场强度相同
B．正电荷从c点移到d点，静电力做正功
C．负电荷从a点移到c点，静电力做正功
D．正电荷从e点沿图中虚线移到f点，电势能先减小后增大
5.
如图所示，某电场的等势面用实线表示，各等势面的电势分别为10 V、6 V和－2 V.
求：(1)UAB；(2)UBC；(3)UCA.
题组二 电场力做功与电势差的关系
6.
如图所示实线表示某静电场等势面的分布，带电荷量为1.6×10－9 C的正电荷沿虚线从A经B、C到达D点，此过程中静电力对电荷做的功为( )
A．4.8×10－8 J B．－4.8×10－8 J
C．8.0×10－8 J D．－8.0×10－8 J
7.
如图所示，虚线表示电场中一簇等势面，相邻等势面之间电势差相等，一个正电荷以一定的初速度进入电场中，仅在电场力作用下从M点运动到N点(轨迹在图中没有画出)，此过程中电场力对正电荷做负功，由此可以判断( )
A．M点的电场强度大于N点的电场强度
B．M点的电场强度等于N点的电场强度
C．M点的电势低于N点的电势
D．M点的电势等于N点的电势
8．一个带负电的质点，带电荷量为2.0×10－9 C，在静电场中将该质点由a点移动到b点，在这个过程中，除电场力外，其他外力做的功为6.0×10－5 J，质点的动能减少了8.0×10－5 J，则a、b两点间的电势差Uab为( )
A．1×104 V B．－1×104 V
C．7×104 V D．－7×104 V
9.
在如图所示的电场中，把点电荷q＝＋2×10－11 C，由A点移到B点，电场力所做的功WAB ＝4×10－11 J．A、B两点间的电势差UAB等于多少？B、A两点间的电势差UBA等于多少？
10．把带电荷量2×10－6 C的正点电荷从无限远处移到电场中A点，要克服静电力做功8×10－8 J，若把该电荷从无限远处移到电场中B点，需克服静电力做功2×10－8 J，取无限远处电势为零．求：
(1)A点的电势；
(2)A、B两点的电势差；
(3)把2×10－5 C的负电荷由A点移到B点静电力做的功．
[等级提升练]
11.
图中实线表示电场中的三个等势面，各等势面的电势值如图中所示．把一个负电荷沿A→B→C移动，电荷在这三点所受的电场力大小分别为FA、FB、FC，电场力在AB段和BC段做的功为WAB和WBC，那么( )
A．FA>FB>FC，WAB＝WBC
B．FA>FB>FC，WABC．FA＝FB＝FC，WAB＝WBC
D．FAWBC
12．(多选)某静电场等势面如图中虚线所示，则( )
A．B点的场强比A点的大
B．A点的电势比C点的高
C．将电荷从A点移到B点电场力不做功
D．负电荷在C点的电势能小于零
13．(多选)一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6 J的功，那么( )
A．电荷在B处时将具有5×10－6 J的电势能
B．电荷在B处时将具有5×10－6 J的动能
C．电荷的电势能减少了5×10－6 J
D．电荷的动能增加了5×10－6 J
14.
如图所示，a、b、c表示某点电荷产生的电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa＝U，φb＝eq \f(7U,8)，φc＝eq \f(U,2).一带电粒子(所受重力不计)从等势面a上某点由静止释放后，经过等势面b时速率为v，则它经过等势面c时的速率为( )
A.eq \r(2)v B.eq \r(3)v
C．2v D．4v
分层作业5 电势差
1．答案：C
2．解析：由题图可知，该电场类似于正点电荷的电场，A牛的前脚电势比后脚电势高，故A错误；由题图可知，A牛的前脚电势比后脚电势高，而B牛的前脚电势与后脚电势近似相等，所以A牛比B牛受到的伤害可能更大，故B正确；由题图可知，该电场类似于正点电荷的电场，不是匀强电场，故C错误；结合电场的特点可知，图中的同心圆是等势线，不是大树周围形成的电场，故D错误．
答案：B
3．解析：每升高1 m，电势约升高100 V，根据沿着电场线方向电势降低可知，地面处的电势低；由于人是导体，而电场中的导体是等势体，所以人的头部和脚底之间的电势差(电压)约为0 V，故A正确，B、C、D错误．
答案：A
4．解析：a点的等势线比b点的稀疏，故a点的电场强度比b点的小，选项A错误．c点电势低于d点电势，正电荷从c点移到d点，即正电荷向高电势处移动，静电力做负功，选项B错误．a点电势低于c点电势，负电荷从a点到c点是向高电势处移动，静电力做正功，选项C正确．从e点到f点，电势先变低后变高，故沿此方向移动正电荷，静电力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，选项D正确．
答案：CD
5．解析：(1)由电势差的定义可知，因A、B两点在同一个等势面上，故有φA＝φB＝10 V，而φC＝－2 V，所以A、B间的电势差为
UAB＝φA－φB＝10 V－10 V＝0.
(2)B、C间的电势差为
UBC＝φB－φC＝10 V－(－2 V)＝12 V.
(3)C、A间的电势差为
UCA＝φC－φA＝－2 V－10 V＝－12 V.
答案：(1)0 (2)12 V (3)－12 V
6．解析：静电力做功与路径无关，WAD＝UADq＝－30×1.6×10－9 J＝－4.8×10－8 J，故B正确．
答案：B
7．解析：根据电场线或等差等势面的疏密程度可知，M点的场强小于N点的场强，A、B错误；由EpA－EpB＝WAB，得电场力做负功电势能增加，则正电荷在M点的电势能小于在N点的电势能，由Ep＝qφ知M点的电势低于N点的电势，C正确，D错误．
答案：C
8．解析：设电场力做功为W，由动能定理知：W＋6.0×10－5 J＝－8.0×10－5 J，可求得W＝－1.4×10－4 J，因此a、b两点间的电势差为Uab＝eq \f(W,q)＝7×104 V，故选项C正确．
答案：C
9．解析：根据电势差的定义式U＝eq \f(W,q)可得：
A、B两点间的电势差
UAB＝eq \f(WAB,q)＝eq \f(4×10－11,2×10－11) V＝2 V
B、A两点间的电势差UBA＝－UAB＝－2 V
答案：2 V －2 V
10．解析：(1)无限远处与A点间的电势差U∞A＝eq \f(W1,q)＝eq \f(－8×10－8,2×10－6) V＝－0.04 V，而U∞A＝φ∞－φA，由题可知
φ∞＝0，则φA＝0.04 V.
(2)无限远处与B点间的电势差
U∞B＝eq \f(W2,q)＝eq \f(－2×10－8,2×10－6) V＝－0.01 V，
则U∞B＝φ∞－φB，
由题可知φ∞＝0，则φB＝0.01 V.
则A，B两点的电势差为
UAB＝φA－φB＝0.04 V－0.01 V＝0.03 V.
(3)静电力做的功
W＝q′UAB＝－2×10－5×0.03 J＝－6×10－7 J.
答案：(1)0.04 V (2)0.03 V (3)－6×10－7 J
11．解析：等势面越密的地方场强越强，越疏的地方场强越弱，可知EA>EB>EC，则电荷所受的电场力FA>FB>FC.因为AB和BC间的电势差相等，根据W＝qU知，WAB＝WBC，选项A正确，B、C、D错误．
答案：A
12．解析：等差等势线的疏密程度表示场强的强弱，B点的场强比A点场强大，A选项正确；A点的电势是0，C点的电势是－5 V，A点的电势高于C点的电势，B选项正确；A、B两点的电势相等，将电荷从A点移到B点，电场力不做功，C选项正确；根据电势能的定义可知，C点的电势为负，负电荷在C点的电势能为正，D选项错误．
答案：ABC
13．解析：由题知道电场力做功多少，只能判断电势能与动能的变化量，不能确定电势能与动能的大小，故A、B错误．电场力做了5×10－6 J的功，根据功能关系得知，电荷的电势能减小5×10－6 J，故C正确．电荷只在电场力作用下，电场力做了5×10－6 J的功，合力做功即为5×10－6 J，根据动能定理得知，动能增加了5×10－6 J，故D正确．
答案：CD
14．解析：带电粒子在运动过程中，只有电场力对粒子做功，根据动能定理得：
a→b过程，有qUab＝eq \f(1,2)mv2；据题得Uab＝φa－φb＝U－eq \f(7U,8)＝eq \f(U,8)
联立得qeq \f(U,8)＝eq \f(1,2)mv2①
a→c过程，有qUac＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,c)
据题得Uac＝φa－φc＝U－eq \f(U,2)＝eq \f(U,2)
联立得qeq \f(U,2)＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,c)②
由①②可得vc＝2v故选C.
答案：C