高二物理上册练习题

第5节电势差

对电势和电势差的理解

1.(多选)下列说法正确的是( BC )

A.电势差与电势一样,是相对量,与零电势点的选取有关

B.电势差是一个标量,但有正、负之分

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两点的电势差不随零电势面的不同而改变,所以U AB=U BA

解析:电势具有相对性,与零电势点的选择有关.而电势差是标量,有正、负之分,但大小与零电势点的选择无关,故选项A错误,B正确;由于U AB=ϕA-ϕB,U BA=ϕB-ϕA,故U AB=-U BA,故选项D错误;电势差为电场中两点电势之差,与移动电荷的路径无关,故选项C正确.

2.(多选)关于电势差U AB和电势ϕA,ϕB的理解,下列说法正确的是( BD )

A.U AB表示B点相对A点的电势差,即U AB=ϕB-ϕA

B.U AB和U BA是不同的,它们有关系U AB=-U BA

C.ϕA,ϕB都可以有正、负,所以电势是矢量

D.电势零点的规定是任意的,但人们通常规定大地或无穷远处为电势零点

解析:根据电势差的规定U AB=ϕA-ϕB,选项A错误;又因为U BA=ϕB-ϕA,所以

U AB=-U BA,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;人们习惯上规定大地或无穷远处为电势零点,选项D 正确.

静电力做功与电势能、电势差的关系

3.(2016宁德市一级达标中学期中联考)在静电场中,将一个电子由a 点移到b点,克服静电力做功8 eV,下列说法正确的是( A )

A.a,b两点电势差U ab=8 V

B.电子的电势能减少了8 eV

C.电场强度的方向一定由a指向b

D.因零电势点未确定,故a,b两点间的电势差无法确定

解析:a,b两点电势差U ab===8 V,故选项A正确;电子由a点移到b 点,克服静电力做功8 eV,电子的电势能就增加了8 eV,故选项B错误;电子的位移方向不一定沿由a到b,则电场强度的方向不一定由a指向b,故选项C错误;a,b两点间的电势差与零电势点的选取无关,故选项D错误.

4.如图所示,是一个点电荷电场的电场线(箭头线)和等势面(虚线),两等势面之间的电势差大小为2 V,有一个带电荷量为q=-1.0×108 C 的电荷,从A点沿不规则曲线路径移到B点,静电力做功为( B )

A.2.0×108 J

B.-2.0×108 J

C.1.6×107 J

D.-4.0×108 J

解析:由W AB=qU AB得W AB=-1.0×108×2 J=-2.0×108 J,故选项B正确.

5.(2016哈尔滨六中月考)一个电荷量为10-6 C的负电荷从电场中a 点移至b点,静电力做功2×10-6 J;从c点移至d点静电力做功-7×10-6 J.已知c点比b点电势高3 V,且a,b,c,d四点在同一条电场线上,则下列图中正确的是( C )

解析:根据U=可得

U ab== V=-2 V;

U cd== V=7 V,

因U cb=3 V,故U ad=2 V,即c点电势最高,d点的电势最低,故选项C

正确.

6.(多选)如图所示,平行直线表示电场线,但没有标明方向,带电量为+1×10-2C的微粒在电场中只受静电力的作用,由A点移到B点,动能损失0.1 J,若A点的电势为-10 V,则( BC )

A.B点电势为10 V

B.电场线的方向从右向左

C.微粒的运动轨迹可能是轨迹1

D.微粒的运动轨迹可能是轨迹2

解析:带电微粒只受静电力的作用,由A点运动到B点动能减少0.1 J,

即W AB=-0.1 J.由U AB=,可得U AB== V=-10 V,即ϕA-ϕB=-10 V,又ϕA=-10 V,则ϕB=0.故选项A错误.因为沿电场线的方向电势越来越低,而ϕA=-10 V,ϕB=0,所以电场线的方向向左,故选项B正确.微粒从A 向B运动的过程中,合外力(即静电力)的方向是水平向左的.根据曲线运动的特点可知,合外力的方向一定指向曲线凹侧,则选项C正确,D错误.

综合应用

7.一个带正电荷的质点,电荷量q=2.0×10-9 C,在静电场中由a点移到b点.在这个过程中,除静电力外,其他力做功6.0×10-5 J,质点的动能增加了8.0×10-5 J,则a,b两点的电势差ϕa-ϕb为( B )

A.3.0×104 V

B.1.0×104 V

C.4.0×104 V

D.7.0×104 V

解析:由动能定理,外力对物体做功的代数和等于物体动能的增量,得静电力对物体做的功

W=8.0×10-5 J-6.0×10-5 J=2.0×10-5 J.

由W=q(ϕa-ϕb)得ϕa-ϕb= V=1.0×104 V.

8.(多选)如图所示,A,B,C,D是某匀强电场中的4个等势面,一个质子和一个α粒子(电荷量是质子的2倍,质量是质子的4倍,质子和α粒子的重力及其相互作用忽略不计)同时在A等势面从静止出发,向右运动,当到达D面时,下列说法正确的是( AC )

A.静电力做功之比为1∶2

B.它们的动能之比为2∶1

C.它们的速度之比为∶1

D.它们运动的时间之比为1∶1

解析:静电力做功W H=eU AD,W

α=2eU AD,=1∶2,又因为W H=E kH-0,Wα=E kα-0,

所以=1∶2,选项A正确,B错误;E kH=m,E kα=·4m,所以v H∶v

α

=∶1,选项C正确;由x=得,v H t H=v

αtα,则==1∶,选项D错误.

9.图示为一匀强电场,已知场强E=2×102 N/C.现让一个电荷量q=

4×10-8 C的电荷沿电场方向从M点移到N点,MN间的距离s=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.

解析:(1)由题图可知,正电荷在该电场中所受静电力F方向向右.因

此,从M点移到N点,静电力做正功,电势能减少,减少的电势能ΔE等

于静电力做的功W.

则ΔE=W=qEs,代入数值ΔE=W=4×10-8×2×102×0.3 J=2.4×10-6 J.