内容正文:
10.2 电势差
静电场中的能量
第十章
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负电荷会产生一个指向自身的电场,假如你将一个小的正电荷放置在该电场的A点处,那么它就会沿电场方向受到一个力的作用,如果将此电荷移到离负电荷更远的B点处(如图所示)。
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(1)你需要对带正电的小电荷做什么功?电势能有什么变化?
(2)你认为A、B两点是否存在电势差,想想电势差与哪些因素有关?
【答案】 (1)做正功,电势能增加。(2)A、B两点存在电势差,电势差与试探电荷无关,由场源电荷和距离确定。
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1.下列物理量与检验电荷有关的是( )
A.电场强度 B.电势
C.电势能 D.电势差
C
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2.一个带正电的点电荷,电荷量q=2.0×10-9 C,在静电场中若将该电
荷由a点移到b点,静电力做的功为2.0×10-5 J,则a、b两点间电势差Uab
为( )
A.3.0×104 V B.1.0×104 V
C.4.0×104 V D.7.0×104 V
B
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3.如图所示,a、b、c是匀强电场中距离相等的三个等势面,取等势面b的电势φB=0。一个带正电的粒子在等势面a上的A点以300 eV的初动能沿垂直等势面方向向等势面c运动,到达等势面c上的B点时速度刚好为
0。若带电粒子所受重力不计,在这个电场中,带电粒子的电势能为
50 eV时的动能是( )
A.200 eV B.150 eV
C.100 eV D.50 eV
C
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【解析】 因为一个带正电的粒子在等势面a以300 eV的初动能沿垂直等势面方向向等势面c运动,到达等势面c时速度刚好为零,所以Ekc=0,从a到c静电力做功Wac=-300 eV。因为a、b、c是匀强电场中距离相等的三个等势面,所以静电力做的功Wab=Wbc,又因为Wab+Wbc=Wac,所以Wab=Wbc=-150 eV。因为在电场中只有电势能和动能的相互转化,因此满足机械能守恒。取等势面b的电势φb=0,可得Eb=Ekb+Epb
=-150 eV,所以当电势能为50 eV时,动能为100 eV,C正确。
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4.一个带正电的点电荷,电荷量q=2.0×10-9 C,在静电场中若将该电荷由a点移到b点。在这个过程中,除静电力外,其他力做的功为6.0×
10-5 J,点电荷的动能增加了8.0×10-5 J,则a、b两点间的电势差Uab为
( )
A.3.0×104 V B.1.0×104 V
C.4.0×104 V D.7.0×104 V
B
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5.如图所示的同心圆(虚线)是电场中的一簇等势线,一个电子只在静电力作用下沿着直线由A向C运动时速度越来越小,B为线段AC的中点,下
列说法正确的是( )
A.电子沿AC运动时,受到的静电力越来越小
B.电子沿AC运动时,它具有的电势能越来越小
C.电势φA>φB>φC
D.电势差UAB=UBC
C
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6.将电荷量为6×10-6 C的负电荷从电场中A点移到B点,克服静电力做了3×10-5 J的功,再将该电荷从B点移到C点,静电力做了1.2×10-5 J的功,求A、C两点间的电势差UAC。
【答案】 3 V。
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【解析】 A、B两点间的电势差
B、C两点间的电势差
所以UAC=UAB+UBC=3 V,故A、C两点间的电势差为3 V。
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