2016-2017学年高二物理人教版选修3-1（第1-5 电势差） Word版含解析

2016-2017学年高二物理人教版选修3-1（第1-5 电势差） Word版含解析

绝密★启用前 人教版选修3-1 第一章静电场 ‎5．电势差 第Ⅰ部分选择题 一、选择题：本题共8小题。将正确答案填写在题干后面的括号里。‎ ‎1．电场中两点间电势差U＝的意义是 (　　)‎ A．它是由两点的位置决定的，与移动的电荷的种类和数量无关 B．电势差的大小由在两点间移动电荷时电场力做的功和电荷的电荷量决定 C．电势差的大小等于移动单位电荷时电场力所做的功 D．电场中两点间没有电荷移动，则电势差为零 ‎2．如图所示的点电荷电场中，将检验电荷从A点分别移到以点电荷为中心的同一圆周上的B、C、D、E各点，则电场力做功(　　) ‎ A．从A到B做功最多 B．从A到C做功最多 C．从A到E做功最多 D．做功一样多 ‎3．如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB＝BC，电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、φB、φC，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系中正确的是(　　)‎ A．φA＞φB＞φC B．EC＞EB＞EA C．UAB＜UBC D．UAB＝UBC ‎4．如图所示，＋Q和－Q是两个等量异种点电荷，以点电荷＋Q为圆心作圆，A、B为圆上两点；MN是两电荷连线的中垂线，与两电荷连线交点为O，下列说法正确的是(　　)‎ A．A点的电场强度大于B点的电场强度 B．电子在A点的电势能小于在B点的电势能 C．把质子从A点移动到B点，静电力对质子做功为零 D．把质子从A点移动到MN上任何一点，质子的电势能变化量都相同 ‎5．如图所示，三条平行等距的直线表示电场中的三个等势面，电势值分别为10 V、20 V、30 V，实线是一带负电的粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹，对于这轨道上的a、b、c三点来说(　　)‎ A．粒子必先过a，再到b，然后到c B．粒子在三点所受的合力Fa＝Fb＝Fc C．粒子在三点的动能大小为Ekb>EkaEpa>Epc ‎6．一带正电的粒子仅在电场力作用下从A点经B、C点运动到D点，其v-t图象如图所示，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．A点的电场强度一定大于B点的电场强度 B．粒子在A点的电势能一定大于在B点的电势能 C．CD间各点电场强度和电势都为零 D．AB两点间的电势差大于CB两点间的电势差 ‎7．如图所示，a、b和c表示电场中的三个等势面，a和c的电势分别为φ和φ，a、b的电势差等于b、c的电势差。一带电粒子从等势面a上某处以速度v释放后，仅受电场力作用而运动，经过等势面c时的速率为2v，则它经过等势面b时的速率为(　　)‎ A．·v B．·v C．·v D．1.5v ‎8．如图所示，有四个等量异种电荷，放在正方形的四个顶点处。A、B、C、D为正方形四个边的中点，O为正方形的中心，下列说法中正确的是(　　)‎ A．A、B、C、D四个点的电场强度相同 B．O点电场强度等于零 C．将一带正电的试探电荷匀速从B点沿直线移动到D点，电场力做功为零 D．将一带正电的试探电荷匀速从A点沿直线移动到C点，试探电荷具有的电势能增大 第Ⅱ部分非选择题 二、非选择题：本题4个小题。将符合题意的内容填写在题目中的横线上，或按题目要求作答。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。‎ ‎9．如图所示，把电荷量为－5×10－9 C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能________(填“增大”“减小”或“不变”)；若A点的电势φA＝15 V，B点的电势φB＝10 V，则此过程中电场力做的功为________ J。‎ ‎10．将一个电荷量为5×l0-8C的正电荷从电场中的A点移到B点，电场力做功3×l0-6J，则A、B两点的电势差为＿＿＿＿，A、B两点电势φA＿＿＿＿φB（填“＞”或“＜”）。若B点为零电势点，则A点电势为＿＿＿＿＿。‎ ‎11．如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，ab＝5 cm，bc＝12 cm，其中ab沿电场线方向，bc和电场线方向成60°角，一个电荷量为q＝4×10－8 C的正电荷从a移到b电场力做功为W1＝1.2×10－7 J。求：‎ ‎(1)匀强电场的场强E；‎ ‎(2)电荷从b移到c，电场力做功W2；‎ ‎(3)a、c两点间的电势差Uac。‎ ‎12．如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以点电荷＋Q为圆心的某一个圆周交于B、C两点，质量为m，带电荷量为－q的小环从A点由静止下滑，已知q≪Q，AB＝h，小环到达B点时，速度为，求：‎ ‎(1)小环由A到B过程中，电场力对小环做的功；‎ ‎(2)A、C两点间的电势差UAC。‎ 人教版选修3-1 第一章静电场 5．电势差 参考答案与解析 ‎1．【答案】 A ‎【解析】电场中两点间电势差由两点在电场中的位置决定，可以用U＝来计算，但与移动的电荷的种类、数量以及是否移动电荷均无关，所以A选项正确，B、D错误；从物理意义上讲，电势差的大小等于移动单位正电荷时电场力所做的功，C选项没有说明是正负电荷，故错误。‎ ‎2．【答案】D ‎【解析】以点电荷为圆心的圆周上的各点电势相等，所以UAB＝UAC＝UAD＝UAE，根据W＝qU可知，将检验电荷从A移到B、C、D、E各点电场力做功一样多，选项D正确。‎ ‎3．【答案】 ABC ‎【解析】A、B、C三点处在一根电场线上，沿着电场线的方向电势降低，故φA＞φB＞φC，A正确；由电场线的密集程度可看出电场强度的大小关系为EC＞EB＞EA，B对；电场线密集的地方电势降低较快，故UBC＞UAB，C对，D错。‎ ‎4．【答案】BD ‎【解析】由等量异种点电荷的电场线和等势线分布可知：EAφB，A错误，B正确；WAB＝qUAB＝q(φA－φB)>0，C错误；MN为一条等势线，D正确。‎ ‎5．【答案】BD ‎【解析】该电场中的等势线为均匀分布且平行的直线，可知该电场为匀强电场，电场线的方向是由高电势指向低电势，且垂直等势线，带负电的粒子所受电场力与电场线方向相反，由做曲线运动的条件可知，无法判断粒子运动顺序是abc，还是cba，A错误，B正确；粒子在该匀强电场中运动过程中，电势能和动能的总和保持不变，带负电的粒子在c点时的电势能最小，在b点的电势能最大，故Ekc>Eka>Ekb、Epb>Epa>Epc，故选项D正确，选项C错误。‎ ‎6．【答案】AB ‎【解析】由运动的速度—时间图象斜率可看出，带正电的粒子的加速度在A点时较大，由牛顿第二定律得知在A点的电场力大，故A点的电场强度一定大于B点的电场强度，故A正确；由A到B的过程中，速度变大，说明是电场力做正功，电势能转化为动能，由功能关系可知，此过程中电势能减少，正电荷在A点时电势能大于在B时的电势能，故B正确；从C到D，粒子速度一直不变，故电场力做功为零，可知CD间各点电场强度为零，但电势不一定为零，故C错误；A、C两点的速度相等，故粒子的动能相同，因此从A到B和从B到C电场力做功的绝对值相同，AB两点间的电势差等于CB两点间的电势差，故D错误。‎ ‎7. 【答案】 B ‎【解析】由动能定理知从a到c：qUac＝m(4v2－v2)＝1.5mv2＝0.8qφ，设该粒子经过等势面b时的速率为vb，则qUab＝m(－v2)＝0.4qφ，联立可得：vb＝·v，B正确。‎ ‎8. 【答案】C ‎【解析】由点电荷电场强度公式和场强叠加原理可知，A、B、C、D四个点的电场强度不相同，O点电场强度不等于零，选项A、B错误；由于B、D两点等电势，将一带正电的试探电荷匀速从B点沿直线移动到D点，电场力做功为零，选项C正确；由于A点电势高于C点，将一带正电的试探电荷匀速从A点沿直线移动到C点，试探电荷具有的电势能减小，选项D错误。‎ ‎9．【答案】增大　－2.5×10－8‎ ‎【解析】负电荷顺着电场线移动，电场力做负功，电势能增加，WAB＝qUAB＝q(φA－φB)＝－5×10－9×(15－10) J＝－2.5×10－8 J。‎ ‎10．【答案】60V ＞ 60V ‎【解析】根据公式UAB＝= V =60V，根据UAB=φA－φB=60V，可知电势有关系：φA＞φB，若φB=0，则有：φA=UAB +φB=60V。‎ ‎11．【答案】　(1)60 V/m　(2)1.44×10－7 J　(3)6.6 V ‎【解析】　(1)设a、b间距离为d，由题设条件有W1＝qEd E＝＝ V/m＝60 V/m ‎(2)设b、c间距离为x，‎ W2＝qExcos 60°＝4×10－8×60×12×10－2×0.5 J＝1.44×10－7 J ‎(3)电荷从a移到c电场力做功W＝W1＋W2，又W＝qUac，则 Uac＝＝V＝6.6 V ‎12．【答案】 (1)mgh　(2)－‎ ‎【解析】(1)小环下落过程中受恒力G和变力F电作用，利用动能定理：‎ mgh＋WAB＝mvB2‎ WAB＝mgh ‎(2)点电荷的等势面为同心球面，所以B＝C，‎ UAC＝UAB＝＝－‎