2021-2022学年高二物理人教版(2019)必修第三册第十章第2节电势差势同步练习
第I卷(选择题)
一、单选题
1.如图所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。把一带正电荷的物体C置于A附近,贴在A、B下部的金属箔都张开,则( )
A.此时A带正电,B带负电
B.此时A电势低,B电势高
C.移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合
D.先把A和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合
2.将一带电量为
-q的检验电荷从无限远处移到电场中的A点,该过程中电场力做功为W,则检验电荷在A点的电势能及电场中A点的电势分别为
A.EP
=
-W,
B.EP
=
W,
C.EP
=
W,
D.EP
=
-W,
3.如图所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。把用丝绸摩擦过的玻璃棒C置于A附近,贴在A、B下部的金属箔都张开,则
( )
A.此时A带正电,B带负电
B.此时A电势低,B电势高
C.移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合
D.先把A和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合
4.如图所示,直线和是处于匀强电场中的两组平行线,是它们的交点,四点处的电势分别为、、、,一电子由点分别运动到点和点的过程中,电场力所做的负功相等,则( )
A.直线位于某一等势面内,
B.直线位于某一等势面内,
C.若电子由点运动到点,电场力做正功
D.若电子由点运动到点,电场力做负功
5.设电子在运动过程中只受电场力作用,则在下列哪个电场中,只要给电子一个适当的初速度它就能自始至终沿一条电场线运动;而给电子一个适当的初速度它就能始终沿某个等势面运动( )
A.匀强电场
B.正点电荷产生的电场
C.负点电荷产生的电场
D.以上都不可能
6.如图所示,A、B、C、D为匀强电场中相邻的四个等势面,一个电子垂直经过等势面D时,动能为20eV,飞经等势面C时,电势能为-10eV,飞至等势面B时速度恰好为零,已知相邻等势面间的距离为5cm,则下列说法正确的是( )
A.等势面A的电势为10V
B.匀强电场的场强大小为200V/m
C.电子再次飞经D势面时,动能为10eV
D.电子的运动可能为匀变速曲线运动
7.下列四幅图中,a、b两点电势相等、电场强度也相同的是(B中虚线为等势面,C、D中a、b两点在两点电荷连线的中垂线上且关于两点电荷的连线对称)( )
A.
B.
C.
D.
8.如图所示,A、B为带异种电荷的小球,将两条不带电的导体棒C、D放在两球之间,在用导线将C棒左端点x和D棒右端点y连接起来的瞬间,导线中自由电子移动的方向是( )
A.x→y
B.y→x
C.没有电流
D.先是y→x,然后x→y
9.如图所示,将不带电的导体BC放在带正电的金属球A附近,当导体BC达到静电平衡后,则下列说法正确的有
( )
A.用导线连接BC两端,导线中有瞬间电流通过
B.用手摸一下导体B端可使导体带正电
C.导体C端电势高于B端电势
D.B和C端感应电荷在导体内部产生的场强沿BC方向逐渐减小
10.如图所示,在处于点的点电荷形成的电场中,试探电荷由点移到点静电力做的功为;以为半径画弧交于,再把试探电荷由点移到点静电力做的功为;把试探电荷由点移到点静电力做的功为。则三次静电力做功的大小关系为( )
A.
B.
C.
D.
11.如图所示,为空心金属球,为靠近的另一个原来不带电的枕形金属壳.将另一个带正电的小球从球开口处放入球中央,但不触及球.则出现的情况是(
)
A.靠近的一端带正电,远离的另一端带负电
B.靠近的一端带负电,远离的另一端带正电
C.靠近的一端带负电,远离的另一端不带电
D.靠近的一端带正电,远离的另一端不带电
12.如图所示,在平面直角坐标系中有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点O处的电势为0,点A处的电势为6V,点B处的电势为3V,则电场强度的大小为( )
A.200V/m
B.V/m
C.100V/m
D.V/m
13.如图所示,A,B是被绝缘支架分别架起的金属导体,其中A带正电,B不带电,若使它们靠近,则下列说法正确的是(
)
A.导体B左端出现负电荷,右端出现正电荷,且右端的电荷量小于左端的电荷量
B.若A、B接触一下,A,B均带正电,但总电荷量不变
C.若将B接地后断开,再移走A,则B带正电
D.若A不动,将B沿图中分开,则B两边电荷量一定不相等
14.一对等量正点电荷的电场的电场线(实线)和等势线(虚线)如图所示,图中A、B两点电场强度分别是、,电势分别是,,负电荷q在A、B时的电势能分别是、,下列判断正确的是(
)
A.,,
B.,,
C.,,
D.,,
第II卷(非选择题)
二、填空题
15.如图的示,在匀强电场中取一点O,过O点作射线OA=OB=OC=OD=10cm,已知O、A、B、C、D各点的电势分别为0、7V、8V、7V、5V,则匀强电场的场强大小接近于___________
V/m(从70
V/m、80
V/m中选择),方向最接近于沿___________方向.
16.将一个电荷量为的点电荷从零电势点S移到M点要克服电场力做功,则该电荷在M点的电势能是_____;若将该点电荷从M点移到N点,电场力做功,则N点的电势为_____。
17.将一电荷量为的负电荷在电场中从A点移动到B点,克服电场力做功为,则A、B的电势差为________V.若已知,则________V.
18.下图中A、B是两个不带电的相同的绝缘金属球,它们靠近带正电荷的金球C。在下列情况中,判断A、B两球的带电情况(填“正”、“负”或“不带电”)
①A、B接触后分开,再移去C,则A_____________,B_____________;
②A、B接触,先移去C后,再把AB分开,则A_____________,B_____________;
③A、B接触,用手指瞬间接触B后再移去C,则A_____________,B_____________.
三、解答题
19.如图所示,一个质子以一定初速度水平射入一个由两块带电的平行金属板组成的区域。两板间的电势差U=3.0×105V,电荷量q=1.60×10-19C.求质子从正极板运动到负极板时静电力做的功。
20.如图所示,在电场强度为E的匀强电场中,A、B两点相距l,连线AB与电场强度方向的夹角为θ。将一电荷量为q的正电荷分别沿直线AB、折线ACB、曲线ADB从A点移动到B点,静电力各做了多少功?
21.如图,回答以下问题。
(1)、哪点的电势比较高?负电荷在哪点的电势能比较大?
(2)负电荷由点移动到点时,静电力做正功还是负功?
(3)、两点的电势差是正的还是负的?呢?
22.为了使带负电的点电荷在一匀强电场中沿直线由A点匀速运动到点,必须对该电荷施加一个恒力。如图所示,若,A点电势。(不计电荷所受到的重力)
(1)在图中用实线画出电场线,用虚线画出通过两点的等势线。
(2)求由A点运动到点的过程中电势能的改变量及点的电势。
参考答案
1.C
【详解】
A.
把一带正电荷的物体C置于A附近,电子被吸引到A端,B端遗留了不能移动的原子核,此时A带负电,B带正电,A错误;
B.
处于静电平衡的导体是等势体,故A、B电势相等,B错误;
C.
移去C,A端的电子又回到B端,恢复原来的状态,A、B下部的金属箔闭合,C正确;
D.
先把A和B分开,然后移去C,A带负电,B带正电,A、B下的金属箔都不会闭合,D错误。
故选C。
2.A
【详解】
依题意,-q的检验电荷从电场的无限远处被移到电场中的A点时,电场力做的功为W,则电荷的电势能减小W,无限处电荷的电势能为零,则电荷在A点的电势能为
EPA=-W
则A点的电势
故选A。
3.C
【详解】
A.用丝绸摩擦过的玻璃棒C带正电,带正电荷的物体C靠近A附近时,由于静电感应,A端带上负电,B端带上正电,故A错误;
B.导体AB处于静电平衡状态,导体是等势体,即AB电势相等,故B错误;
C.移去C后,由于电荷间相互作用,重新中和,达电中性状态,两金属箔均闭合,故C正确;
D.先把AB分开,则A带负电,B带正电,移去C后,电荷不能再进行中和,此时A所带电荷量仍然等于B的带电量,故两金属箔仍然张开,故D错误。
故选C。
4.B
【详解】
AB.据题,电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等,则电势能增加相等,所以电势降低相等,则N、P两点的电势相等,d位于同一等势面内,根据匀强电场等势面分布情况知,直线c位于某一等势面内,则
故A错误,B正确;
C.由上分析知,直线c是等势面,所以电子由M点运动到Q点,电场力不做功,故C错误;
D.因为,所以若电子由P点运动到Q点,电势能减小,电场力做正功,故D错误。
故选B。
5.B
【详解】
电子能沿着电场线运动,电场线必须是直线,而给电子一个适当的初速度它就能始终沿某个等势面运动,说明电场力提供向心力而做匀速圆周运动,这样的电场只有点电荷的电场。电子带负电,所以正点电荷对电子的吸引力提供向心力。
故选B。
6.B
【详解】
A.电子从D到B过程,动能减小20eV,且匀强电场,即等间距,则C点的动能为10eV,由于等势面C时,电势能为-10eV,则知电子的电势能与动能的和等于0;由于飞经等势面C时,电势能为-10eV,则C等势面的电势为10V;粒子经过等势面B时的动能等于0,则电势能也等于0,则B等势面的电势等于0,结合该匀强电场的特点可知,A等势面的电势为-10V,故A错误;
B.电子从B到D过程,根据动能定理得
解得
对于BD段电场强度为
故B正确;
C.根据能量守恒可知,电子再次经过D等势面时,电势能不变,动能不变,其动能仍为20eV,故C错误;
D.根据电场线与等势面垂直可知,该电场是匀强电场,且电场力方向与速度方向在同一直线上,则电子做匀变速直线运动,故D错误。
故选B。
7.D
【详解】
A.匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇等间距的平行平面a、b两点不在同一等势面上,所以,这两点的电势是不相等的,故A错误;
B.a、b两点在同一个等势面上,电势相等,但这两点的场强大小相等、方向不同,故B错误;
C.a、b两点对称于两电荷的连线,所以电势相等,但在中垂线上场强的方向是平行于中垂线的,而且都指向外侧,故两点的场强方向相反,故C错误;
D.a、b两点的电势相等,而且场强的都沿水平向右,由于对称,大小相等,故D正确。
故选D。
8.B
【详解】
由于同种电荷相斥,异种电荷相吸,在C、D组成的导体中自由电子沿y向x运动,在C中聚集负电荷,在D中聚集正电荷,故导线中自由电子移动的方向是y→x,故选B。
9.D
【详解】
AC.静电平衡后,BC内部的电场强度为零,整个导体是等势体;连接BC两端,导线中没有瞬间电流通过,故AC错误;
B.根据导体附近电场线的分布,又可判定导体BC的电势比无穷远处(大地)的电势要高,故把导体B端或C端接地时,将有电子从大地流向导体,导体带负电,故B错误;
D.导体处于静电平衡时,导体内部的电场跟感应电场平衡,因此可根据外电场在导体内部的分布情况来确定感应电荷的电场在导体内的分布情况,金属球A在导体中产生的场强沿BC方向逐渐减小,则B和C端感应电荷在导体内部产生的场强沿BC方向逐渐减小,故D正确。
故选D。
10.C
【详解】
在点电荷+Q的电场中,由于A、C两点在同一等势面上,则试探电荷q由A点移到C点电场力做功为零,即W2=0;根据
W1=qUAB,W2=qUAC,W3=qUCB
且有
UAB=UAC+UCB
可知
即有
故选C。
11.B
【详解】
将C放入A中后,由于静电感应,,A空心球的内表面感应出负电荷,外表面感应出正电荷,然后由于A的外表面有电荷存在,所以会在B上产生静电感应现象,靠近A的一端带负电,远离A的另一端带正电,故选B。
12.D
【详解】
如图所示
OA的中点C处的电势为3V。将C点与B点连接,电场线与等势线垂直,根据几何关系得
则OB沿电场线方向上的距离
所以电场强度
故D正确,ABC错误。
故选D。
13.B
【详解】
A.由于静电感应,导体B的左端带负电,右端带正电,根据电荷守恒可知,导体右端出现正电荷的电荷量等于左端负电荷的电荷量,A错误;
B.若A、B接触一下,A、B均带正电,但总电荷量不变,B正确;
C.若将B接地,则B和大地组成一个大导体,B是这个大导体的近端,带与A异种的电荷,即带负电,则断开后再移走A,B带负电,C错误;
D.若A不动,将B沿图中虚线分开,则两边的电荷量大小相等,与划分的位置无关,D错误;
故选B。
14.A
【详解】
由图可知,A处电场线比B处密集,故
离正电荷越近电势越高,故
负电荷在A、B处的电势能
故A正确。
故选A。
15.80
B→O
【详解】
[1][2]因A、C两点的电势相等,所以连接A、C的连线是等势面,电场线跟等势面垂直,且沿电场线电势逐渐降低,因而场强方向最接近于沿BO方向.根据,d是沿场强方向的距离,场强大小应大于70V/m,所以选择80
V/m.
16.
【详解】
[1]将一个电量为的点电荷,从零电势点S移到M点要克服电场力做功,故M点电势能为;
[2]M点电势为
将该电荷从M点移到N点,电场力做功,则有
则N点的电势为
17.400
-400
【详解】
[1]由题意,电荷量为,电场力做功,则两点间电势差为:
[2]
解得:
18.正
负
不带电
不带电
负
负
【详解】
(1)[1]把导体A和B接触后分开,再移走C,导体A和B由于感应起电带上异种电荷,由于同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,离C比较近的B带上与C相反的电荷,即负电荷,A带上正电荷;
(2)[3][4]A、B接触,先移去C后,AB上的电荷重新分布,再把AB分开,则AB都不带电;
(3)[5][6]A、B接触,用手指瞬间接触B后,由于人也是导体,人体上的负电荷经过B中和A上的正电荷,再移去C,则AB带上负电荷。
19.4.8×10-14J
【详解】
质子从正极板运动到负极板,静电力所做的功
W=qU=1.60×10-19×3.0×105J=4.8×10-14J
20.;;
【详解】
电场力做功与路径无关,则正电荷从A到B静电力做功均为
21.(1)
B点,A点;(2)
负功;(3)
是负的,是正的
【详解】
沿电场线方向,电势降低,所以B点电势较高。根据
可知,电势差是负的,是正的。将负电荷从B点移到A点,电场力的方向与运动方向相反,电场力做负功,电势能增大,所以负电荷在A点电势能较大。
22.(1)
;(2);
【详解】
(1)负电荷由A点匀速运动到点,说明负电荷受到的静电力与力大小相等,方向相反,故电场线方向与力方向相同,等势线垂直于该点处的电场线。如图所示
(2)负电荷由A点运动到点的过程中,静电力所做的功为
根据功能关系可知,电势能将增加。根据得,点电势为