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课时测评7 电势 电势差
(时间:30分钟 满分:60分)
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(选择题1-9题,每题3分,共27分)
1.如图为某静电场等势面的分布,电荷量为1.6×10-9 C的正点电荷从A点经B、C到达D点,则从A至D,电场力对电荷做的功为( )
A.4.8×10-8 J B.-4.8×10-8 J
C.8.0×10-8 J D.-8.0×10-8 J
答案:B
解析:UAD=φA-φD=-40 V-(-10 V)=-30 V,所以WAD=qUAD=1.6×10-9×(-30) J=-4.8×10-8 J,故B正确。
2.在雷雨天气中,两头牛躲在一棵大树下,A牛面对大树站立,B牛侧对大树站立。当闪电击中大树时,大树周围的电势分布如图所示,则( )
A.A牛的前脚电势比后脚电势低
B.A牛比B牛受到的伤害可能更大
C.大树周围形成的电场是匀强电场
D.大树周围形成的电场是图中的同心圆
答案:B
解析:由题图可知,该电场类似于正点电荷的电场,A牛的前脚电势比后脚电势高,故A错误;由题图可知,A牛的前脚电势比后脚电势高,而B牛的前脚电势与后脚电势近似相等,所以A牛比B牛受到的伤害可能更大,故B正确;由题图可知,该电场类似于正点电荷的电场,不是匀强电场,故C错误;结合电场的特点可知,题图中的同心圆是等势线,不是大树周围形成的电场,故D错误。
3.(2025·安徽同仁中学高二期末)如图所示,曲线是电场中的一组电场线,A、B是电场中的两点,则下列说法正确的是( )
A.电势φA>φB,场强EA<EB
B.电势φA>φB,场强EA>EB
C.将+q电荷从A点移到B点电场力做负功
D.将-q电荷分别放在A、B两点时具有的电势能EpA>EpB
答案:B
解析:电场线的疏密程度可表示电场强度的大小,A点的电场线比较密,所以EA>EB,沿电场线方向电势降低,故有φA>φB,A错误,B正确;将+q电荷从A点移到B点过程中电场力与运动方向夹角为锐角,所以电场力做正功,C错误;负电荷在电势低的地方电势能大,所以EpA<EpB,D错误。
4.如图所示,实线为一正点电荷的电场线,虚线为其等势面。A、B是同一等势面上的两点,C为另一等势面上的一点,下列判断正确的是 ( )
A.A点场强与B点场强相同
B.C点电势高于B点电势
C.将电子从A点沿虚线移到B点,电场力不做功
D.将质子从A点移到C点,其电势能增加
答案:C
解析:A、B两点场强大小相等,方向不同,A、B两点电势相等,故电子从A点沿虚线移到B点,电场力不做功,A错误,C正确;C点电势低于B点电势,B错误;由UAC>0,则WAC=qUAC>0可知,从A到C,电场力做正功,其电势能减小,D错误。
5.(2025·贵州六盘水高一统考期末)如图所示,在正方体顶点a、d处分别放置电荷量为+Q、-Q的点电荷,设b、c两顶点处电场强度的大小分别为Eb、Ec,电势分别为φb、φc。则下列说法正确的是( )
A.Eb>Ec B.Eb<Ec
C.φb>φc D.φb<φc
答案:A
解析:a、d两点为等量异种点电荷,b、c两点恰好位于a、d连线的中垂面上,且b点到两点电荷的距离较近,所以Eb>Ec,B错误,A正确;b、c两点处在零电势的等势面上,所以φb=φc,C、D错误。
6.(2025·浙江湖州期中)“反天刀”是生活在尼罗河的一种鱼类,沿着它身体的方向分布着带电器官,这些器官能在鱼周围产生电场,如图为“反天刀”周围的电场线分布示意图,A、B、C为电场中的三个位置,下列说法正确的是( )
A.尾部带正电
B.A点电场强度大于C点电场强度
C.B点电势低于A点电势
D.正离子从A向C运动,其电势能变小
答案:B
解析:电场线从正电荷出发,终止于负电荷,由此可知“反天刀”头部带正电,尾部带负电,A错误;A点电场线比C点的电场线密集,所以A点电场强度大于C点电场强度,B正确;越靠近负电荷,电势越低,由此可知,B点电势高于A点电势,A点电势低于C点电势,所以正离子从A向C运动,电场力做负功,其电势能变大,C、D错误。
7.(2025·厦门一中高二月考)电场中有A、B两点,一个点电荷在A点的电势能为1.2×10-8 J,在B点的电势能为8.0×10-9 J。已知A、B两点在同一条电场线上,如图所示,该点电荷的电荷量大小为1.0×10-9 C,那么( )
A.该点电荷为负电荷
B.该点电荷为正电荷
C.A、B两点间的电势差UAB=4.0 V
D.把该点电荷从A点移到B点,电场力做功为WAB=4.0 J
答案:A
解析:点电荷在A点的电势能大于在B点的电势能,从A点移到B点电势能减小,电场力做正功,所以该点电荷一定为负电荷,且WAB=EpA-EpB=4.0×10-9 J,故A正确,B、D错误;UAB==-4.0 V,故C错误。
8.如图所示,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ,一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,静电力所做的负功相等,则( )
A.直线a位于某一等势面内,φM>φQ
B.直线c位于某一等势面内,φM>φN
C.若电子由M点运动到Q点,静电力做正功
D.若电子由P点运动到Q点,静电力做负功
答案:B
解析:由电子从M点分别运动到N点和P点的过程中静电力所做的负功相等可知,N、P两点在同一等势面上,且电场线方向为M→N,故选项B正确,A错误;M点与Q点在同一等势面上,电子由M点运动到Q点,静电力不做功,故选项C错误;电子由P点运动到Q点,静电力做正功,故选项D错误。
9.(2025·湖南郴州高一统考期末)内陆盐矿中开采的氯化钠称为岩盐。如图所示,岩盐晶体结构中相邻的四个离子处于正方形的四个顶点,O点为正方形中心,A、B为两边中点,取无穷远处电势为零,关于这四个离子形成的电场,下列说法错误的是( )
A.O点电场强度为零 B.O点电势为零
C.A、B两点电势为零 D.A、B两点电场强度相同
答案:D
解析:在对角线上的两电荷在O点的合场强都为零,可知O点电场强度为零,选项A正确;由对称性可知,O点电势为零,选项B正确;A、B两点在等量异号电荷连线的中垂线上,则电势为零,选项C正确;由对称性可知,A、B两点电场强度大小相同,但是方向不同,选项D错误。
10.(10分)(2025·山西太原模拟)在真空中的O点放一正点电荷Q=1.0×10-7 C,直线MN过点O,OM=0.30 m,如图所示,已知静电力常量k=9.0×109 N·m2·C-2。
(1)求M点的电场强度大小;
(2)若M点的电势比N点的电势高15 V,则将q=-2×10-10 C的试探电荷从M点移到N点,电场力做的功是多少?电势能变化了多少?
答案:(1)1×104 N/C (2)-3×10-9 J 增加了3×10-9 J
解析:(1)由E=可得
EM= N/C=1×104 N/C。
(2)若取φN=0,则φM=15 V,则EpN=0,EpM=qφM=-2×10-10×15 J=-3×10-9 J
由WMN=EpM-EpN,则WMN=EpM=-3×10-9 J
电势能的变化量ΔEp=-WMN=3×10-9 J,即电势能增加了3×10-9 J。
11.(11分)(2025·山东滨州期中)如图所示,匀强电场电场线与AC平行,把1×10-8 C的负电荷从A点移到B点,电场力做功6×10-8 J,且BD⊥AC,φB=φD。求:
(1)电场强度的方向;
(2)设B处电势为1 V,则A处电势为多少?电子在A处电势能为多少?
答案:(1)C→A (2)-5 V 5×10-8 J
解析:(1)由题意知WAB=6×10-8 J=EpA-EpB,又φB=φD,故EpA>EpD,又q=-1×10-8 C,故φA<φD,即电场强度沿C→A方向。
(2)若φB=1 V,则EpB=qφB=-1×10-8 J,由WAB=EpA-EpB=6×10-8 J,可得EpA=5×10-8 J,φA== V=-5 V。
12.(12分)如图所示,一正点电荷固定在倾角为30°的光滑绝缘斜面底部的C点,斜面上有A、B两点,且A、B和C在同一直线上,A、C间距为L,B为AC的中点。现将一质量为m、带电荷量为q的小球从A点由静止释放,当小球运动到B点时速度恰好为零。已知带电小球在A点处的加速度大小为,求:
(1)小球在A点时受到的库仑力大小;
(2)A、B两点间的电势差UAB。
答案:(1)mg (2)-
解析:(1)设带电小球在A点时受到的库仑力大小为F,根据牛顿第二定律有mgsin 30°-F=maA,解得F=mg。
(2)带电小球由A点运动到B点,由动能定理有mgsin 30°·+qUAB=0,解得UAB=-。
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