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【志鸿优化设计-赢在课堂】(人教版)2015高中物理选修3-1课时训练5 电势差


课时训练 5 电势差
1.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(1 eV=1.6×10-19J),则以下说法中 正确的是( )

A.电场强度的方向一定由 b 沿直线指向 a B.a、b 两点间电势差 Uab=5 V C.电子的电势能减少 5 eV D.电子的电势能减少 5 J 答案:C 解析:电场强度的方向与运动路径无关,选项 A 错误;由 Uab===-5 V,选项 B 错误;电场力做功 5 eV, 是正功,则电势能减少 5 eV,选项 C 正确,选项 D 错误。

2.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 答案:B 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 φA>φC,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 A、C、D 正确,B 错误。
-1-

)

3.(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,MP⊥ON。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 答案:AD 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。 )

4.(多选)如图所示,B、C、D 三点都在以点电荷+Q 为圆心的某同心圆弧上,将一检验电荷从 A 点分别移到 B、C、D 各点时,电场力做功大小比较( A.WAB>WAC B.WAD>WAB )

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C.WAC=WAD D.WAB=WAC 答案:CD 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,由电场力做功 W=qU 可得电场力做功都相同,故选项 C、 D 正确。

5.如图所示,质量为 m、 带电荷量为 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. B. )

C. D.

答案:C 解析:由题意知,粒子由 A 点到 B 点静电力做功 WAB=m=m(2v0)2=2m,故 UAB==,即 C 正确。

6.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,它的动能应为( A.8 eV B.13 eV C.20 eV D.34 eV 答案:C )

-3-

解析:由于正电荷由 A 到 B 动能减少了 21 eV,而电场中机械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。

7.一匀强电场,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 θ 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。 答案:mcos2θ

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= 设从 O 到最高点的路程为 s,=2as 运动的水平距离为 l=scos θ 两点的电势能之差 ΔEp=W 电=qEl,又 mg=qEtan θ 由以上各式得 ΔEp=mcos2θ。

8.如图所示是一匀强电场,已知电场强度 E=2×102N/C,现让一个带电荷量 q=-4×10-8C 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)M、N 两点间的电势差。

-4-

答案:(1)电势能增加了 2.4×10-6J

(2)60 V

解析:(1)负电荷从 M 点移到 N 点时,所受静电力的方向与电场强度方向相反,故静电力做负功为 WMN=qEd=-4×10-8×2×102×0.3 J=-2.4×10-6J。 因为静电力做负功,所以电荷的电势能增加,增加的电势能等于电荷克服静电力做的功,所 以电荷电势能增加了 2.4×10-6J。 (2)M、N 两点间的电势差 UMN===60 V。

-5-


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