人教版高中物理必修第三册第十章静电场中的能量10-2电势差练习含答案

第十章静电场中的能量2电势差【基础巩固】1.(多选)下列关于电势差和静电力做功的说法正确的是()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.在匀强电场中与电场线垂直的方向上任意两点的电势差为0答案:BD2.电场中a、b两点间的电势差Uab=1V,将一电子从a点移到b点,电子克服静电力做的功为1eV,则()A.电场强度方向一定是由b指向aB.电场强度方向一定是由a指向bC.电子的电势能增加1eVD.电子的电势能减少1eV解析:静电力对电子做负功,所以a点的电势高于b点的电势,但电场强度方向不一定由a指向b,选项A、B错误;电子克服静电力做的功等于电势能的增加量,选项C正确,选项D错误.答案:C3.(多选)如图所示,在-Q形成的电场中,有a、b、c三点,它们到点电荷的距离有ra<rb<rc,且Uab=Ubc,则()A.a点电势高于c点电势B.a点电场强度比c点电场强度大C.同一负电荷放在c点比放在a点的电势能大D.同一负电荷由a点移到b点与由b点移到c点,静电力做功相同答案:BD4.如图所示,MN是电场中某一条电场线上的两点,若负电荷由M移到N时,电荷克服静电力做功,下列说法不正确的是()A.M点和N点之间一定有电势差B.M点的电场强度一定大于N点的电场强度C.电场线的方向从M指向ND.M点的电势大于N点的电势答案:B5.如图所示,实线表示某电场的电场线,虚线表示等势线,A、B、C是电场中的三点.下列关于电场强度E和电势φ的大小关系正确的是()A.EA<EC B.EB>EAC.φA>φC D.φB>φA解析:电场线的疏密程度反映电场强度的大小,A处电场线最密,电场强度最大,则有EA>EB,EA>EC,选项A、B错误.沿电场线方向电势越来越低,则知φB>φA,因φB=φC,故φC>φA,选项C错误,选项D正确.答案:D6.下图为某静电场等势面的分布示意图,电荷量为1.6×10-9C的正电荷从A经B、C到达D点,则从A到D静电力对电荷做的功为()A.4.8×10-8J B.-4.8×10-8JC.8.0×10-8J D.-8.0×10-8J解析:A与D之间的电势差为UAD=-40V-(-10V)=-30V.W=qUAD=-4.8×10-8J,故选项A、C、D错误,选项B正确.答案:B7.如图甲所示,在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷.由于静电感应,金属平板上表面产生感应电荷,金属板上方电场的等势面如图乙中虚线所示,相邻等势面间的电势差都相等.若将一正试探电荷先后放于M和N处,该试探电荷受到的静电力大小分别为FM和FN,相应的电势能分别为EpM和EpN,则()甲乙A.FM<FN,EpM>EpN B.FM>FN,EpM>EpNC.FM<FN,EpM<EpN D.FM>FN,EpM<EpN解析:根据题图中等势面的疏密程度可知EM<EN,由F=qE得FM<FN;题图中的电场线是由金属板指向负电荷,设将该试探电荷从M点移到N点,静电力做正功,电势能减小,即EpM>EpN,选项A正确.答案:A【拓展提高】8.静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置.如图所示,一电子在电场中仅受静电力的作用,实线描绘出了其运动轨迹,虚线表示等势线,各等势线关于y轴对称,a、b、c、d分别是轨迹与等势线的交点.已知电子在经过a点时动能为60eV,各等势线的电势高低标注在图中,则()A.a、d两点的电场强度相同B.电子由a向b运动时,静电力做负功C.电子由c向d运动时,电势能逐渐减小D.电子在经过等势线d点时的动能为60eV解析:各等势面关于y轴对称,疏密相同,所以电场线疏密也相同,电场强度大小相等.根据等势线与电场线垂直,可知a、d两点的电场强度方向不同,故a、d两点的电场强度不同,选项A错误;根据等势线与电场线垂直,故电子在y轴左侧受到一个斜向右下方的静电力,速度方向沿轨迹的切线方向,故电子由a向b运动时,静电力做正功,选项B错误;根据负电荷在电势低处电势能大,可知电子由c向d运动时,电势能逐渐增大,选项C错误;a、d两点的电势相等,故电子由a向d运动时静电力不做功,所以电子在经过等势线d点时的动能为60eV,选项D正确.答案:D9.(多选)某电场的等势面如图所示,图中a、b、c、d、e为电场中的五个点,则()A.一正电荷从b点运动到e点,静电力做正功B.一电子从a点运动到d点,静电力做功为4eVC.b点电场强度垂直于该点所在等势面,方向向右D.a、b、c、d四个点中,b点的电场强度大小最大解析:一正电荷从b点运动到e点,由于b点和e点在同一等势面上,所以电势能不变,静电力不做功,故选项A错误;一电子从a点运动到d点,电势能由-3eV变为-7eV,静电力做功为4eV,故选项B正确;电场线与等势面垂直且从高电势指向低电势,所以b点电场强度垂直于该点所在等势面,方向向左,故选项C错误;等势面的疏密程度表示电场强度的大小,所以a、b、c、d四个点中,b点的电场强度大小最大,故选项D正确.答案:BD10.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.下列说法正确的是()A.B点电场强度小于C点电场强度B.某不计重力的正电荷在A、B两点的加速度相同C.正电荷在C点的电势能比其在B点的电势能大D.将负电荷从C点移到B点,静电力所做的总功为正解析:等差等势面越稀疏电场强度越小,因此C点电场强度小于B点电场强度,故选项A错误;A、B两点处于同一等势面上,电场方向不同,根据a=qEm可知,不计重力的正电荷在A、B两点的加速度不同,故选项B错误;B点的电势大于C点的电势,根据Ep=qφ可知,正电荷在C点的电势能小于在B点的电势能,故选项C错误;负电荷从C点移到B点是从低电势移到高电势,根据Ep=qφ答案:D【挑战创新】11.如图所示,在竖直平面内,光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点,在圆心处有一固定的正点电荷,B为AC的中点,C点位于圆周的最低点.现有一质量为m、电荷量为q的套在杆上的带负电小球从A点由静止开始沿杆下滑.已知重力加速度为g,A点距过C点的水平面的竖直高度为3R,小球滑到B点时的速度大小为2gR.(1)求小球滑至C点时速度的大小.(2)求A、B两点的电势差UAB.(3)以C点为零电势点,试确