2016-2017学年高中物理第1章静电场5电势差学业分层测评新人教版选修

电势差(建议用时：45分钟)学业达标1如图154所示，A、B是电场线上的两点，将一点电荷q从A点移动到B点，电场力做功W，且知A、B间的距离为x，以下说法中正确的是() 【导学号：08160037】图154A由公式WqU可得，A、B两点间的电势差为B由公式WEqx可得，A点的电场强度为EC由公式WEqx可得，B点的电场强度为EDA点的电势为【解析】由WqU知U，且A点的电势比B点的电势高，所以选项A正确；由于不知该电场是否是匀强电场，静电力可能不为恒力，所以选项B、C错误；题中没有指明零电势点，所以选项D错误【答案】A2如图155所示点电荷电场中，将检验电荷从A点分别移到以点电荷为中心的同一圆周上的B、C、D、E各点，则电场力做功()图155A从A到B做功最多B从A到C做功最多C从A到E做功最多D做功一样多【解析】题图中B、C、D、E四点在一个等势面上，它们与A点间的电势差均相等，即UABUACUADUAE，据公式WqU可知，D正确【答案】D3如图156所示，三个等势面上有a、b、c、d四点，若将一正电荷由c经a移到d，电场力做正功W1，若由c经b移到d，电场力做正功W2，则()【导学号：08160038】图156AW1W212BW1W212CW1W212【解析】由WUq可知，W1W2.由WcdUcdq，Wcd0，q0，可知Ucd0，故123，D正确【答案】D4在静电场中，一个电子由a点移到b点时电场力做功为5 eV，则下列说法正确的是()A电场强度的方向一定由b沿直线指向aBa、b两点间电势差Uab5 VC电子的电势能减小5 eVD电子的电势能减小5 J【解析】电场力对电子做正功5 eV，电子的电势能减小5 eV，C正确，D错误；由Uab可得Uab5 V，B错误；虽然aEB，点电荷q在A点受的电场力比在B点受的电场力大，A错误；从B向A移动q，电场力做正功，电势能减小，即q在B点电势能比在A点大，B错误；从B到D移动电荷量为q的电荷，静电力做功WBDqUBD，从C到A所做的功是WCAqUCA，因为UBDUCA，故WBDWCA，C错误；从B到C移动q，电场力做正功，D正确【答案】D8如图159所示是一匀强电场，已知场强E2102 N/C，现让一个带电荷量q4108 C的电荷沿电场方向从M点移到N点，M、N间的距离x30 cm.试求：图159(1)电荷从M点移到N点电势能的变化(2)M、N两点间的电势差【解析】(1)负电荷从M点移到N点时，所受电场力的方向与场强方向相反，故电场力做负功为WMNqEx410821020.3 J2.4106 J.因电场力做负功，电荷的电势能增加，增加的电势能等于电荷克服电场力做的功，所以电荷电势能增加了2.4106 J.(2)M、N两点间的电势差UMN60 V.【答案】(1)电势能增加了2.4106 J(2)60 V能力提升9(多选)(2016玉溪高二检测)如图1510所示的匀强电场E的区域内，由A、B、C、D、A、B、C、D作为顶点构成一正方体空间，电场方向与面ABCD垂直下列说法正确的是() 【导学号：08160040】图1510AAD两点间电势差UAD与AA两点间电势差UAA相等B带正电的粒子从A点沿路径ADD移到D点，电场力做功C带负电的粒子从A点沿路径ADD移到D点，电势能减小D带电的粒子从A点移到C点，沿对角线AC与沿路径ABBC电场力做功相同【解析】电场方向与面ABCD垂直，所以面ABCD是等势面，A、D两点的电势差为0，又因A、A两点沿电场线的方向有距离所以UAA不为0，所以选项A错带正电的粒子从A点到D电场力不做功，而由DD电场力做正功，所以选项B正确；同理，带负电的粒子从A点沿路径ADD移到D点，电场力做负功，电势能增大，选项C错；由电场力做功的特点(电场力做功与路径无关，只与初末位置的电势差有关)得选项D也正确【答案】BD10(多选)如图1511所示，在a点由静止释放一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，粒子到达b点时速度恰好为零，设a、b所在的电场线竖直向下，a、b间的高度差为h，则()图1511A带电粒子带负电Ba、b两点间的电势差UabCb点场强大于a点场强Da点场强大于b点场强【解析】带电粒子由a到b的过程中，重力做正功，而粒子运动到b点时动能没有增大，说明静电力做负功根据动能定理有：mghqUab0，解得a、b两点间电势差为Uab.因为a点电势高于b点电势，Uab0，所以粒子带负电，选项A、B正确带电粒子由a运动到b过程中，在重力和静电力的共同作用下，先加速运动后减速运动，因为重力为恒力，所以静电力为变力，且静电力越来越大，由此可见b点场强大于a点场强，选项C正确，D错误【答案】ABC11为使带负电的点电荷q在一匀强电场中沿直线匀速地由A运动到B，必须对该电荷施加一个恒力F，如图1512所示若AB0.4 m，37，q3107 C，F1.5104 N，A点的电势A100 V(不计该电荷受到的重力)【导学号：08160041】图1512(1)在图中用实线画出电场线，用虚线画出通过A、B两点的等势线，并标明它们的电势；(2)求q在由A到B的过程中电势能的变化量【解析】(1)如图所示，电荷由A到B过程中电场力做的功WABWFFABcos 4.8105 JA、B两点的电势差UAB V160 V即AB160 V所以BA160 V(100160)V60 V过A、B的等势线如图所示(2)q由A到B的过程中，电势能的变化量等于克服电场力做的功，EpWAB4.8105 J，电势能增加【答案】(1)见解析图(2)4.8105 J12.如图1513所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的正点电荷，B点是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套在杆上的带负电小球(可视为质点)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点水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点时的速度大小为2.求：图1513(1)小球滑至C点时的速度的大小；(2)A、B两点间的电势差；(3)若以C点为参考点(零电势点)，试确定A点的电势【解析】(1)B、C两点电势相等，小球从B到C的过程中电场力做的总功为零由几何知识可得B、C两点的高度差为R，根据动能定理，有mgRmvm(2)2所以vC.(2)UABUAC，从A到C重力、电场力都做正功，则3mgR(q)UABmv所以UAB.(3)C0，UABUACACA则AUAB.【答案】(1)(2)(3)7