人教版选修31 电势差 课时作业.docx

课时训练5电势差题组一电势和电势差1.(多选)对电势差uab和电势a、b的理解,下列说法正确的是()a.uab表示b点相对a点的电势差,即uab=b-ab.uab和uba是不同的,它们有关系:uab=-ubac.a、b都可能有正负,所以电势是矢量d.零电势点的规定虽然是任意的,但人们常常规定大地或无穷远处为零电势点解析:uab=a-b,选项a错误;uab=-uba,选项b正确;电势有正负,但正负并不表示方向,电势是标量,选项c错误;习惯上人们常常规定大地或无限远处为零电势点,选项d正确。答案:bd2.在电场中,a、b两点间的电势差uab=75 v,b、c两点间的电势差ubc=-200 v,则a、b、c三点电势高低关系是()a.abcb.bcac.cabd.cba解析:因为uab=a-b=75 v0,所以ab。又ubc=b-c=-200 v0,所以bc。又uac=uab+ubc=75 v+(-200 v)=-125 v0,所以aab,故c正确。答案:c3.(多选)下列说法正确的是()a.a、b两点的电势差等于将正电荷从a点移到b点时静电力所做的功b.电势差是一个标量,但是有正值和负值之分c.由于静电力做功跟移动电荷的路径无关,所以电势差也跟移动电荷的路径无关,只跟这两点的位置有关d.a、b两点的电势差是恒定的,不随零电势面的不同而改变,所以uab=uba解析:解答本题的关键是要全面地理解电势差这个概念,从电势差的定义可知a项错误。从电势差的特性可知电势差是标量,有正、负值之分,b项正确。从静电力做功的特性及电势差的定义可知两点间电势差只与两点间位置有关,c项正确。电势差可以反映出两点电势的高低,uab=-uba,故d项错误。答案:bc题组二静电力做功与电势差的关系4.下列关于电势差与静电力做功的说法中,正确的是()a.电势差的大小由静电力在两点间移动电荷做的功和电荷的电荷量决定b.静电力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电荷量决定c.电势差是矢量,静电力做的功是标量d.电场中两点间的电势差等于静电力做功后电荷的电势能减少量解析:本题主要考查电势差的概念及静电力做功与电势差的关系,电势差的大小由电场本身的因素决定,与移动电荷的电荷量及移动电荷所做的功无关,a错;由wab=quab知,b对;电势差、静电力做的功都是标量,c错;电场中两点的电势差数值上等于单位正电荷从一点移到另一点静电力所做的功,d错。因此答案为b。答案:b5.一个带正电的质点,电荷量q=2.010-9 c,在静电场中由a点移到b点,在这一过程中,除静电力做功外,其他力做功为6.010-5 j,质点的动能增加了8.010-5 j,则a、b两点间的电势差uab为()a.3.0104 vb.1.0104 vc.4.0104 vd.7.0104 v解析:根据动能定理得quab+6.010-5 j=8.010-5 j,则uab=1.0104 v,b正确。答案:b题组三综合应用6.如图所示,匀强电场的电场强度e=1.2102 n/c,方向水平向右,一点电荷q=410-8 c沿半径r=20 cm的圆周,从a点移动到b点,已知aob=90。(1)这一过程静电力做的功是正功还是负功?做功多少?(2)求a、b两点的电势差uab。解析:(1)因为ba,故将正电荷从a点移到b点静电力做负功。w=-qer=-9.610-7 j。(2)uab=wq=-er=-24 v。答案:(1)负功9.610-7 j(2)-24 v7.如图所示,在匀强电场中,将一电荷量为210-5 c的正电荷由a点移到b点,其电势能改变了0.2 j,已知a、b两点间距离为8 cm,两点连线与电场方向成60角,求:(1)电荷由a移到b的过程中,静电力所做的功wab;(2)a、b两点间的电势差uab。解析:(1)因正电荷由a移到b的过程中,正电荷的电势能减少了e减=0.2 j,所以这个过程中静电力对正电荷所做的功wab=e减=0.2 j。(2)a、b两点间的电势差uab=wabq=1104 v。答案:(1)0.2 j(2)1104 v(建议用时:30分钟)1.在静电场中,一个电子由a点移到b点时静电力做功为 5 ev(1 ev=1.610-19 j),则以下说法正确的是()a.电场强度的方向一定由b沿直线指向ab.a、b两点间电势差uab=5 vc.电子的电势能减少5 evd.电子的电势能减少5 j解析:电场强度的方向与运动路径无关,选项a错误;uab=wabq=5ev-e=-5 v,选项b错误;静电力做功 5 ev,是正功,则电势能减少5 ev,选项c正确,选项d错误。答案:c2.如图所示,m和n为两等量异种电荷,m带正电,n带负电。在m、n的连线上有a、b、c三点,其中b为连线的中点,a、c两点与b点等距,则下列说法错误的是()a.a点与c点的电场强度大小相等b.a点与c点的电势相等c.a、b间的电势差与b、c间的电势差相等d.过b点作m、n连线的垂线,点电荷q沿此垂线方向移动,电荷的电势能保持不变解析:由于m、n为等量异种电荷,a、c两点关于b点对称,则ea=ec;m、n两点间电场线由m指向n,故ac,且uab=ubc;过b点作m、n连线的垂线是等势线,则电荷沿此垂线移动电势能不变。所以选项a、c、d正确,b错误。答案:b3.(多选)如图所示,m、n是电场中某一条电场线上的两点,若负电荷由m点移到n点的过程中,电荷克服静电力做功,则下列说法正确的是()a.m点和n点的电势差一定不为零b.m点的电场强度一定大于n点的电场强度c.电场线的方向由m指向nd.m点的电势大于n点的电势解析:由于负电荷从m点移到n点,静电力做负功,所以负电荷所受静电力方向是从n点指向m点,电场线的方向是从m点指向n点,顺着电场线的方向,电势降低,因此m、n两点间一定存在电势差,且m点电势高于n点电势,选项a、c、d正确;因为只知道静电力做负功,并不清楚静电力大小的变化情况,且题图中仅给出了一条电场线,故不能确定电场强度的大小关系,选项b错误。答案:acd4.(多选)如图所示,一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称,o、m、n是y轴上的三个点,且|om|=|mn|。p点在y轴右侧,mpon。则()a.m点的电势比p点的电势高b.将负电荷由o点移动到p点,静电力做正功c.m、n两点间的电势差大于o、m两点间的电势差d.在o点由静止释放一带正电粒子,该粒子将沿y轴做直线运动解析:在静电场中,沿着电场线方向电势降低,a项正确;负电荷在电场中受力方向与电场的方向相反,故由o向p运动时,静电力做负功,b项错误;由电场线的疏密程度可知,om段的任意点电场强度均大于mn段任意点的电场强度,故移动同一正电荷在om段和mn段间运动,静电力在om段做功较多,故o、m两点间电势差大于m、n两点间电势差,c项错误;根据电场线关于y轴对称,故y轴上电场强度方向处处沿y轴正方向,故带正电粒子受力始终沿y轴正方向,故粒子做直线运动,d项正确。答案:ad5.(多选)如图所示,b、c、d三点都在以点电荷+q为圆心的某圆弧上,将一检验电荷从a点分别移到b、c、d各点时,静电力做功大小比较() a.wabwacb.wadwabc.wac=wadd.wab=wac解析:点电荷的等势面为同心球面,故b、c、d三点位于同一等势面上,故uab=uac=uad,将同一检验电荷从a点分别移到b、c、d点,由静电力做功w=qu可得静电力做功都相同,故选项c、d正确。答案:cd6.静电场中,带电粒子在静电力作用下从电势为a的a点运动至电势为b的b点。若带电粒子在a、b两点的速率分别为va、vb,不计重力,则带电粒子的比荷qm为()a.va2-vb2b-ab.vb2-va2b-ac.va2-vb22(b-a)d.vb2-va22(b-a)解析:a、b两点间的电势差为uab=a-b,则从a点到b点静电力做功为wab=quab,由动能定理得quab=12mvb2-12mva2,联立解得qm=va2-vb22(b-a),选项c正确。答案:c7.如图所示,质量为m、电荷量为q的粒子,以初速度v0从a点竖直向上射入真空中沿水平方向的匀强电场中,粒子通过电场中b点时,速率vb=2v0,方向与电场的方向一致,则a、b两点的电势差为()a.mv022qb.3mv02qc.2mv02qd.3mv022q解析:对粒子受力分析知,其受竖直方向的重力和水平方向的静电力作用。由题意知,在水平方向上粒子由a点到b点静电力做功wab=12mvb2=12m(2v0)2=2mv02,故uab=wabq=2mv02q,即c正确。答案:c8.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 26 ev和5 ev。当这一点电荷运动到某一位置,其电势能变为-8 ev时,不计重力,则它的动能应为()a.8 evb.13 evc.20 evd.34 ev解析:由于正电荷由a到b动能减少了21 ev,不计重力,则电场中动能和电势能总和不变,故在3等势面时动能应为12 ev,总能量=12 ev+0 ev=12 ev,当在某一位置,电势能ep=-8 ev时,动能=12 ev-(-8 ev)=20 ev,故应选c。答案:c9.一匀强电场,电场强度方向是水平的,如图所示。一个质量为m的带正电的小球,从o点出发,初速度的大小为v0,在静电力与重力作用下,恰能沿与电场强度的反方向成角直线运动。求小球运动到最高点时的电势能与在o点的电势能之差。解析:设电场强度为e,小球带电荷量为q,因为小球做直线运动,它受的静电力qe和重力mg的合力必沿此直线,如图所示。由图可知,小球做匀减速运动的加速度大小为a=gsin设从o到最高点的路程为x,v02=2ax运动的水平距离为l=xcos 两点的电势能之差ep=-w电=qel,又mg=qetan 由以上各式得ep=12mv02cos2。答案:12mv02cos210.右图是一匀强电场,已知电场强度e=2102 n/c,现让一个电荷量q=-410-8 c的电荷沿电场方向从m点移到n点,m、n间的距离d=30 cm。试求:(1)电荷从m点移到n点电势能的变化;(2)