5 电势差
课后篇巩固提升
1.
如图所示,MN是电场中某一条电场线上的两点,若负电荷由M移到N时,电荷克服静电力做功,下列说法不正确的是( )
A.M点和N点之间一定有电势差
B.M点的电场强度一定大于N点的电场强度
C.电场线的方向从M指向N
D.M点的电势大于N点的电势
解析负电荷从M移到N时,电荷克服静电力做功,则负电荷所受的静电力的方向是从N到M,则电场线的方向为由M指向N。判断知选项A、C、D正确,B错误。
答案B
2.一个点电荷,从静电场中的a点移到b点的过程中,静电力做功为零,则( )
A.a、b两点的电场强度一定相等
B.作用于该点电荷的静电力与其移动方向总是垂直的
C.a、b两点的电势差为零
D.点电荷一定沿直线从a点移到b点
解析由公式Wab=qUab可知,若Wab=0,则一定是Uab=0。选项C正确。
答案C
3.一个电荷量为q=2.0×10-9 C的带正电的质点在静电场中由a点移动到b点过程中,除静电力外,其他力做的功为6.0×10-5 J,质点的动能增加了8.0×10-5 J,则a、b两点间的电势差Uab为( )
A.1×104 V
B.-1×104 V
C.4×104 V
D.-7×104 V
解析设此过程中静电力对点电荷做的功为Wab,由动能定理可知W外+Wab=ΔEk,即Wab=ΔEk-W外=2.0×10-5 J,则a、b两点间的电势差为Uab=Wabq=1.0×104 V,故A正确。
答案A
4.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.φAφB
D.φC>φB>φA
3
解析因为UAB=φA-φB=60 V>0,所以φA>φB,又UBC=φB-φC=-50 VφC,故φA>φC>φB。正确选项为C。
答案C
5.(多选)如果在某电场中将电荷量为5.0×10-4 C的正电荷,仅在静电力作用下由A点移到B点,静电力做功为2.0×10-3 J,则( )
A.电荷在B点的动能比在A点的动能小2.0×10-3 J
B.电荷在B点的电势能比在A点的电势能小2.0×10-3 J
C.A、B两点间电势差为-4 V
D.若在A、B两点间移动一个q=1.0×10-4 C的负电荷,电荷将克服静电力做4.0×10-4 J的功
解析由A点移到B点,静电力做正功,动能增加,电势能减少,选项A错误,B正确;A、B两点间电势差UAB=4 V,选项C错误;在A、B两点间移动一个q=1.0×10-4 C的负电荷,静电力做功 W=qU=-1.0×10-4×4 J=-4.0×10-4 J,选项D正确。
答案BD
6.
如图所示,有向线段表示电场中的一条电场线,质量为m、电荷量为-q的带电粒子仅在静电力作用下沿电场线向右运动,经过A点时速度为v0,一段时间后到达与A相距为d的B点,速度减为0。下列判断正确的是( )
A.A点电势一定高于B点电势,可以求出A点电势
B.A点电势一定高于B点电势,A、B两点间的电势差UAB=mv022q
C.粒子在A点的电势能一定大于在B点的电势能,从A到B过程中静电力做的功为12mv02
D.粒子在A点受到的静电力一定等于在B点受到的静电力
解析由A点到B点,粒子的速度减小,则粒子受的静电力向左,因粒子带负电,故电场线方向向右,A点电势一定高于B点电势,由动能定理得qUAB=12mv02,则A、B两点间的电势差UAB=mv022q,但求不出A点的电势,A错误,B正确;带负电的粒子在电势低的地方电势能大,故粒子在A点的电势能一定小于在B点的电势能,从A到B过程中静电力做的功为-12mv02,C错误;通过一条电场线无法判断电场强度的大小,故无法比较在A、B两点处受到的静电力的大小,D错误。
答案B
7.如图所示,三条曲线表示三条等势线,其电势φC=0,φA=φB=10 V,φD=-30 V,将电荷量为q=1.2×10-6C的电荷在该电场中移动。
3
(1)把这个电荷从C移到D,静电力做功多少?
(2)把这个电荷从D移到B再移到A,电势能变化多少?
解析(1)UCD=φC-φD=30 V
WCD=qUCD=1.2×10-6×30 J=3.6×10-5 J。
(2)UDA=φD-φA=(-30-10) V=-40 V
WDA=qUDA=1.2×10-6×(-40) J=-4.8×10-5 J
所以电势能增加了4.8×10-5 J。
答案见解析
8.如图所示的电场中,已知A、B两点间的电势差UAB=-20 V。
(1)电荷量q=+5×10-9 C的点电荷Q由A点移动到B点,静电力所做的功是多少?
(2)若电荷量q=+5×10-9 C的点电荷Q在A点的电势能为EpA=5×10-8 J,B点的电势是多少?
解析(1)WAB=qUAB=5×10-9×(-20) J=-1×10-7 J。
(2)φA=EpAq=5×10-85×10-9 V=10 V
φB=φA-UAB=10 V-(-20 V)=30 V。
答案(1)-1×10-7 J (2)30 V
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