10.2电势差 同步练习-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word含答案）

10.2电势差 同步练习-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册
一、单选题
1.关于UAB＝和WAB＝qUAB的理解，正确的是( )
A．电荷中的A、B两点的电势差和两点间移动电荷的电荷量q成反比
B．在电场中A、B两点间沿不同路径移动相同电荷，路径长时WAB较大
C．UAB与q、WAB无关，甚至与是否移动电荷都没有关系
D．WAB与q、UAB无关，与电荷移动的路径无关
2.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＝1.60×10－19 J)，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
3.在电场中将一带电荷量q＝－1×10－9 C的负电荷从B点移至A点时，克服电场力做功2×10－6 J，将该电荷从A点移至C点，则需克服电场力做功3×10－6 J，则BC间的电势差大小为(　　)
A．5 000 V B．3 000 V
C．2 000 V D．1 000 V
4.下列说法正确的是(　　)
A．电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压
B．电势差与电势一样，是相对量，与零电势点的选取有关
C．UAB表示B点与A点之间的电势差，即UAB＝φB－φA
D．A、B两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同而改变，所以UAB＝UBA
5.电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为1.2×10－8 J，在B点的电势能为8.0×10－9 J．已知A、B两点在同一条电场线上，如图所示，该点电荷的电荷量为1.0×10－9 C，那么(　　)
A．该电荷为负电荷
B．该电荷为正电荷
C．A、B两点的电势差UAB＝4.0 V
D．把电荷从A移到B，电场力做功为W＝4.0 J
6.如图所示，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ab所在的电场线竖直向下，a、b间的高度差为h，则下列结论错误的是（ ）
A.带电粒子带负电
B.a、b两点间的电势差
C.b点场强大于a点场强
D.a点场强大于b点场强
7.如图所示，正点电荷电场中有A、B两点，将一电荷量q＝＋3.2×10－19 C的试探电荷从电场中的A点移至B点，电场力做功W＝＋6.4×10－20 J，则A、B两点间的电势差U等于(　　)
A．0.5 V B．0.2 V
C．5 V D．2 V
8.在某电场中，A、B两点间的电势差UAB＝60 V，B、C两点间的电势差UBC＝－50 V，则A、B、C三点电势高低关系是(　　)
A．φA＞φB＞φC B．φA＜φC＜φB
C．φA＞φC＞φB D．φC＞φB＞φA
9.如图中，a、b、c、d、e五点在一直线上，b、c两点间的距离等于d、e两点间的距离．在a点固定放置一个点电荷，带电荷量为＋Q，已知在＋Q的电场中b、c两点间的电势差为U.将另一个点电荷＋q从d点移动到e点的过程中(　　)
A．电场力做功qU
B．克服电场力做功qU
C．电场力做功大于qU
D．电场力做功小于qU
10.对于电场中A、B两点，下列说法正确的是(　　)
A．电势差的定义式UAB＝，说明两点间的电势差UAB与电场力做功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比
B．A、B两点间的电势差等于将正电荷从A点移到B点电场力所做的功
C．将1 C电荷从A点移到B点，电场力做1 J的功，这两点间的电势差为1 V
D．电荷由A点移到B点的过程中，除受电场力外，还受其它力的作用，电荷电势能的变化就不再等于电场力所做的功
11.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2V，有一个带电荷量为q= 1.0×10-8C的电荷，从A点沿不规则曲线路径移到B点，静电力做功为（ ）
A.2.0×10-8J
B.-2.0×10-8J
C.1.60×10-7J
D.-4.0×10-8J
二、多选题
12.下列说法正确的是（ ）
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两点的电势差是恒定的，不随零电势面的不同而改变，所以UAB＝UBA
13.某电场中，点电荷从a点移到b点，电场力做功为零，则(　　)
A．a、b两点的场强一定相等
B．a、b两点间的电势差一定为零
C．a、b两点的电势一定相等
D．电荷所受到的电场力总是垂直于其移动方向
14.如图所示，在A点由静止释放一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，粒子在到达B点时的速度恰好为零．已知A、B所在处电场线方向竖直向下，A、B两点间的高度差为h，则下列判断中正确的是(　　)
A．带电粒子带负电
B．A、B两点间的电势差UAB＝
C．B点场强大于A点场强
D．A点场强大于B点场强
15.如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂线，a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线，且a和c关于MN对称，b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上，以下判断正确的是（ ）
A.b点场强大于d点场强
B.b点场强小于d点场强
C.a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差
D.试探电荷+q在a点的电势能小于在c点的电势能
16.如图所示，平行线代表电场线，但未标明方向，一个带正电、电荷量为10－6 C的微粒在电场中仅受电场力作用，当它从A点运动到B点时动能减少1×10－5 J．已知A点的电势为－10 V，则以下判断正确的是(　　)
A．微粒的运动轨迹如图中的虚线1所示
B．微粒的运动轨迹如图中的虚线2所示
C．A、B两点间的电势差UAB为－10 V
D．B点电势为－20 V
17.如图所示等量异号电荷，A带正电，B带负电，在A、B连线上有a、b、c三点，其中b为连线的中点，且ab＝bc，则(　　)
A．a点与c点的电场强度相同
B．a点与c点的电势相等
C．a、b间电势差与b、c间电势差相等
D．点电荷沿A、B中垂线移动时，电场力不做功
三、计算题
18.如图所示，a、b、c、d为匀强电场中四个等势面，相邻等势面间距离为2 cm，已知UAC＝60 V，求：
(1)设B点电势为零，求A、C、D、P点的电势；
(2)将q＝－1.0×10－10 C的点电荷由A移到D电场力所做的功WAD；
(3)将q＝1.0×10－10 C的点电荷由B移到C，再经过D最后回到P，电场力所做的功WBCDP.
19.有一电荷量为q＝－3×10－6 C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功6×10－4 J．从B点移到C点电场力做功9×10－4 J.
(1)AB、BC、CA间电势差各为多少？
(2)如以B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？
20.如图所示是一匀强电场，已知场强N/C，现让一个带电荷量的电荷沿电场方向从M点移到N点，M、N间的距离d=30cm。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。
21.带电荷量为q＝＋5.0×10－8 C的点电荷从A点移到B点时，克服静电力做功 3.0×10－6 J．已知B点的电势为φB＝20 V．求：
(1)A、B间的电势差；
(2)A点的电势；
(3)q从A到B的电势能变化．
22.如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，ab=5cm，bc=12cm，其中ab沿电场线方向，bc和电场线方向成角，一个电荷量为q=4×10-8C的正电荷从a移到b，静电力做功为W1=1.2×10-7J求：
（1）匀强电场的场强E。
（2）电荷从b点移到c 点，静电力做功W2。
（3）a、c两点间的电势差Uac
23.如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正电荷Q为圆心的某圆交于B、C两点，质量为m、带电荷量为 q的有孔小球从杆上A点无初速度下滑，已知q<（1）小球由A到B的过程中静电力做的功；
（2）AC两点的电势差。
参考答案
1.【解析】UAB＝是比值法的量度式，UAB由电场自身决定，选项A错误，C正确；由WAB＝qUAB可知WAB与q、UAB有关，与电荷移动的路径无关，选项B、D错误。
【答案】C
2.【解析】电场强度的方向与运动路径无关，A错；Uab＝＝＝－5 V，B错；静电力做5 eV的正功，电势能减少5 eV，C对，D错．
【答案】C
3.【解析】电荷由B移到C，电场力做功为
WBC＝WBA＋WAC＝－2×10－6 J－3×10－6 J＝－5×10－6 J
由UBC＝得：
由UBC＝ V＝5 000 V
所以BC间的电势差大小为5 000 V.
【答案】A
4.【解析】电势差的大小与零电势点的选取无关，B错误；电势差可以反映出两点电势的高低，UAB＝φA－φB＝－UBA，而电压只是电势差的大小，C、D错误．
【答案】A
5.【解析】点电荷在A点的电势能大于在B点的电势能，从A到B电场力做正功，所以该电荷一定为负电荷，且WAB＝EpA－EpB＝1.2×10－8 J－8.0×10－9 J＝4.0×10－9 J，故A项正确，B、D项错误；UAB＝＝ V＝－4.0 V，所以C选项错误．
【答案】A
6.【解析】带电粒子受重力和静电力作用，由a到b重力一直做正功，则静电力做负功，故粒子带负电，A正确，静电力做功，故B正确，粒子先加速，再减速，故静电力Fb>Fa ，C正确，D错误。
【答案】D
7.【解析】A、B两点间的电势差U＝＝ V＝0.2 V，故选B.
【答案】B
8.【解析】因为UAB＝φA－φB＝60 V＞0，所以φA＞φB，又UBC＝φB－φC＝－50 V＜0，所以φB＜φC，又UAC＝UAB＋UBC＝60 V＋(－50 V)＝10 V＞0，所以φA＞φC，故φA＞φC＞φB.正确选项为C.
【答案】C
9.【解析】该电场为正点电荷产生的电场，从a→e场强减小，电势变化量不均匀，电场线密集的地方电势降落较快，所以所以Ubc>Ude，故点电荷＋q从d点移到e点电场力做功小于qU.故D项正确．
【答案】D
10.【解析】UAB反映电场本身的性质，与试探电荷无关，不能说两点间的电势差UAB与电场力做功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比，故A错误；根据电势差的定义式UAB＝可知：A、B两点间的电势差等于将单位正电荷从A点移到B点电场力所做的功，故B错误；根据电势差的定义式UAB＝可知：将1 C电荷从A点移到B点，电场力做1 J的功，这两点间的电势差UAB＝1 V，故C正确；电荷由A点移到B点的过程中，电荷电势能的变化仍等于电场力所做的功，故D错误．
【答案】C
11.【解析】由，故选项B正确。
【答案】B
12.【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A错误，B正确；由于UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，故UAB＝－UBA，故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C正确。
【答案】BC
13.【解析】电荷在电场中移动过程中，电场力做功为零，则其电势能不变，电荷在初末两位置的电势能相等，因此电荷所在的初末两位置电势相等，但初末两位置间场强不一定相等．虽然电场力做功为零，但不一定在移动时电荷运动方向总是与电场力方向垂直，因为电场力做功为零可以由多种可能的运动路径造成．
【答案】BC
14.【解析】带电粒子在从A到B的过程中，有两个力即重力和电场力做功，而动能的变化为零，又因为重力做正功，所以电场力在此过程中做负功，根据动能定理有mgh－qUAB＝0，解得UAB＝，因为电场线的方向由A指向B，UAB>0，所以粒子带负电，选项A、B正确；因为带电粒子在由A向B运动的过程中，在重力和电场力作用下先加速后减速运动，说明电场力先小于重力，后来大于重力，所以电场力越来越大，故场强越来越大，选项C正确，D错误．
【答案】ABC
15.【解析】在图中画出等量异种点电荷产生的电场的电场线分布情况，由电场线的疏密表示场强大小可知Ed>Eb。故选项A错误，选项B正确。a、c两点关于MN对称，故，选项C正确。沿电场线方向电势降低，所以，由可知，故选项D错误。
【答案】BC
16.【解析】由于微粒的动能减少，可知它的电势能增加，电场力做负功，即WAB＝－1×10－5 J，由质点做曲线运动的条件可知，微粒受到电场力的方向与运动方向的夹角应大于90°，所以运动轨迹应是虚线1，故A对，B错．由UAB＝可得，UAB＝ V＝－10 V，再由UAB＝φA－φB可得φB＝φA－UAB＝－10 V－(－10) V＝0，故C对，D错．
【答案】AC
17.【解析】由于a、c两点关于b点对称，电场强度的大小和方向均相同，A正确；电场线由a指向c，所以有φa>φc，B错误；由于ab＝bc，电荷由a移到b和由b移到c时，电场力做功相等，故Uab＝Ubc，C正确；A、B的中垂线为等势面，在等势面上移动电荷时，电场力不做功，D正确。
【答案】ACD
18.【解析】(1)由题意可知φP＝φB＝0
UAC＝60 V，UAB＝UBC，所以UAB＝φA－0＝30 V
则φA＝30 V，同理φC＝－30 V，φD＝－60 V
(2)由做功的公式：WAD＝qUAD＝q(φA－φD)＝－9.0×10－9 J
(3)由于电场力做功与路径无关，只与初末位置有关，所以做功为WBCDP＝qUBP＝0.
【答案】(1)φA＝30 V，φC＝－30 V，φD＝－60 V，φP＝0
(2)WAD＝－9.0×10－9 J
(3)WBCDP＝0
19.【解析】(1)法一　先求电势差的绝对值，再判断正、负
|UAB|＝＝ V＝200 V.
因负电荷从A移到B克服电场力做功，必是从高电势点移向低电势点，即
φA＞φB，UAB＝200 V.
|UBC|＝＝ V＝300 V.
因负电荷从B移到C电场力做正功，必是从低电势点移到高电势点，即
φB＜φC，UBC＝－300 V，
UCA＝UCB＋UBA＝－UBC＋(－UAB)＝(300－200) V＝100 V.
法二　直接代入数值符号求解
电荷由A移向B克服电场力做功即电场力做负功，
WAB＝－6×10－4 J.
UAB＝＝ V＝200 V.
电荷由B移到C电场力做正功，
UBC＝＝ V＝－300 V.
故UCA＝UCB＋UBA＝100 V
(2)若φB＝0，由UAB＝φA－φB，得φA＝UAB＋φB＝200 V.
由UBC＝φB－φC得
φC＝φB－UBC＝0－(－300) V＝300 V.
电荷在A点的电势能
EpA＝qφA＝－3×10－6×200 J＝－6×10－4 J
电荷在C点的电势能
EpC＝qφC＝－3×10－6×300 J＝－9×10－4 J.
【答案】(1)UAB＝200 V　UBC＝－300 V　UCA＝100 V
(2)φA＝200 V　φC＝300 V　EpA＝－6×10－4 J　EpC＝－9×10－4 J
20.【解析】（1）负电荷从M点移到N点时，所受静电力的方向与场强方向相反，故静电力做负功为
因静静电力做负功，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
。
【答案】（1）电势能增加了2.4×10-6J （2）60V
21.【解析】(1)从A到B静电力做的功为：
WAB＝－3.0×10－6 J
A、B两点间的电势差 UAB＝＝ V＝－60 V，B点电势高于A点电势．
(2)根据UAB＝φA－φB得A点的电势为：φA＝UAB＋φB＝(－60 V)＋20 V＝－40 V.
(3)q从A到B克服静电力做功，电势能一定增加，ΔEp＝|WAB|＝3.0×10－6 J.
【答案】(1)－60 V　(2)－40 V
(3)电势能增加3.0×10－6 J
22.【解析】（1）设a、b间距离为d，由题设条件有。
（2）设b、c间距离为,b、c两点场强方向距离为d1。
（3）电荷从a移到c静电力做功，
又，则
【答案】（1）60V/m （2） （3）6.6V
23.【解析】（1）因为杆是光滑的，所以小球从A到B过程中只有两个力做功：静电力做功WE和重力做功mgh，由动能定理得：，代入已知条件得静电力做功。
（2）因为B、C在同一个等势面上，所以，即，
由，
因为Q为正电荷，由电场线的方向可以判断
所以A、C两点的电势差。
【答案】（1） （2）
第2页，共2页