《学霸笔记 同步精讲》第1章 5.电势 电势差 练习（教师版）物理教科版必修3

5.电势　电势差
课后训练巩固提升
基础巩固
1.电势的定义式为φ=,也可用类似的方法来描述地球表面附近某处单位质量的重力势能,一质量为m的物体位于地表附近距海平面H高处,已知该处重力加速度为g,则该处重力势能的表达式为(　　)
A.mgH B.gH
C.H D.g
答案:B
解析:根据电势的求法,可知重力势等于重力势能除以质量,即重力势为,代入数据可得重力势为=gH。
2.如图所示,Q是带正电的点电荷,P1和P2为其电场中的两点。若E1、E2为P1、P2两点的电场强度的大小,φ1、φ2为P1、P2两点的电势,则(　　)
A.E1>E2,φ1>φ2
B.E1>E2,φ1<φ2
C.E1φ2
D.E1答案:A
解析:由公式E=k分析可知,r1E2。电场线方向由P1指向P2,顺着电场线的方向电势降低,则电势φ1>φ2。故A正确,B、C、D错误。
3.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UAB与移动电荷的电荷量q无关
C.把负电荷从A点移到B点电场力做正功,则有UAB>0
D.电场中A、B两点间的电势差UAB等于把正电荷q从A点移动到B点时静电力做的功
答案:B
解析:电势差的定义式UAB=,是比值定义法,电势差UAB与电场力做功WAB、与移动电荷的电荷量q无关,故A错误,B正确;把负电荷从A点移到B点电场力做正功,由公式UAB=得知,电势差UAB<0,故C错误;电场中A、B两点间的电势差UAB在数值上等于把单位正电荷q从A点移动到B点时电场力做的功,故D错误。
4.一质子在静电场中由a点移到b点,在这个过程中,电场力做的功为8.0×10-17 J,则a、b两点间的电势差为(　　)
A.3×102 V B.5×102 V
C.4×102 V D.7×102 V
答案:B
解析:根据电场力做功的公式Wab=qUab,得Uab= V=500 V,故B正确,A、C、D错误。
5.(2023秋·四川凉山期末)如图所示,实线代表电场线,虚线代表的是仅在电场力作用下的带电粒子的运动轨迹。粒子从M点运动到N点,下列说法正确的是 (　　)
A.该带电粒子带负电
B.M点的电势低于N点的电势
C.粒子在M点的电势能大于在N点的电势能
D.粒子在N点的加速度小于在M点的加速度
答案:C
解析:带电粒子的轨迹向上弯曲,根据曲线运动的特点可知带电粒子所受的电场力沿电场线切线向上,与电场方向相同,可知粒子带正电,故A错误;根据沿着电场线的方向电势逐渐降低,可知M点的电势高于N点电势,故B错误;粒子从M点运动到N点,电场力方向与轨迹之间的夹角是锐角,可知电场力做正功,电势能减小,所以粒子在M点的电势能大于在N点的电势能,故C正确;实线表示电场线,电场线的疏密表示电场强度的大小,所以N点的电场强度大于M点的电场强度,粒子只受电场力的作用,根据牛顿第二定律可知,粒子在N点的加速度大于在M点的加速度,故D错误。
6.电场中A、B两点的电势φA=900 V,φB=-300 V。把电荷q=-1.5×10-8 C由A点移动到B点,电场力做了多少功 电势能是增加还是减少 增加或减少了多少
答案:-1.8×10-5 J　增加　1.8×10-5 J
解析:电荷由A移动到B点过程中,电场力做功WAB=q(φA-φB)
代入数据解得WAB=-1.8×10-5 J
电荷带负电,由高电势移动到低电势,电场力做负功,电势能增加。由能量守恒定律可知,电势能的变化量等于电场力做功的大小,所以变化了1.8×10-5 J。
能力提升
1.如图所示,a、b两点位于以负点电荷-Q(Q>0)为球心的球面上,c点在球面外,则(　　)
A.a点电场强度的大小比b点大
B.b点电场强度的大小比c点小
C.a点电势比b点高
D.b点电势比c点低
答案:D
解析:根据点电荷的电场强度公式E=k可得,a、b两点电场强度大小相等,均大于c点的电场强度,选项A、B均错误;a、b两点在同一等势面上,电势相等,选项C错误;场源点电荷带负电,电场线指向点电荷,又因为沿着电场线方向电势降低,故c点电势高于b点电势,选项D正确。
2.(多选)如图所示,A图为平行板电容器内部电场;B图为等值异号点电荷的电场,其中O为两点电荷连线的中点且lOa=lOb;C图为孤立正点电荷的电场,a、b为以点电荷为圆心的圆上的点;D图为等量正点电荷的电场,a、b为两点电荷连线的中垂线上的点,且lOa=lOb。则下面四幅图中a、b两点的电场强度相同但电势不同的是(　　)
答案:AB
解析:A项中a、b是匀强电场中的两点,电场强度相同,a、b连线与板不平行,则与电场线不垂直,所以a点的电势高于b点的电势,故A正确;等量异种电荷连线的两个点,沿着电场线的方向,电势降低,则a的电势高于b的电势。由于电场线关于两电荷连线上下对称,电场强度相同,故B正确;C项中a、b是同一等势面上的两点,电势相同,电场强度大小相等,但方向不同,故C错误; D项中根据电场线的对称性可知,a、b两点电势相同,电场强度大小相等,但方向相反,故D错误。
3.(多选)(2024·广东卷)污水中的污泥絮体经处理后带负电,可利用电泳技术对其进行沉淀去污,基本原理如图所示。涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒分别接电源正、负极,金属圆盘置于容器底部,金属棒插入污水中,形成如图所示的电场分布,其中实线为电场线,虚线为等势面,M点和N点在同一电场线上,M点和P点在同一等势面上。下列说法正确的是(　　)
A.M点的电势比N点的低
B.N点的电场强度比P点的大
C.污泥絮体从M点移到N点,电场力对其做正功
D.污泥絮体在N点的电势能比其在P点的大
答案: AC
解析: 本题考查电场力的性质和电势能的性质。根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知M点的电势比N点的低,污泥絮体带负电,根据Ep=qφ可知污泥絮体在M点的电势能比在N点的电势能大,污泥絮体从M点移到N点,电势能减小,电场力对其做正功,故A、C正确;根据电场线的疏密程度可知N点的电场强度比P点的小,故B错误;M点和P点在同一等势面上,则污泥絮体在M点的电势能与在P点的电势能相等,结合A、C选项分析可知污泥絮体在P点的电势能比其在N点的大,故D错误。
4.把电荷量q=+2×10-8 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φB=30 V。求:
(1)A、B间的电势差;
(2)q从A到B的电势能的变化;
(3)A点的电势φA。
答案:(1)-150 V　(2)电势能增加了3.0×10-6 J
(3)-120 V
解析:(1)A、B间的电势差为
UAB= V=-150 V。
(2)因为是克服电场力做功,所以电势能增加,增加的电势能等于克服电场力做的功,即为
ΔEp=3.0×10-6 J。
(3)由UAB=φA-φB得
φA=UAB+φB=-150 V+30 V=-120 V。
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