10.2 电势差 同步课时作业训练—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word含答案）

2021-2022年高二物理必修3同步课时作业训练（人教版2019）
10.2
电势差
一、单选题。本大题共10小题，每小题只有一个选项符合题意。
1．对于电场中A、B两点，下列说法中正确的是（　　）
A．电势差的定义式，说明两点间的电势差UAB与电场力做功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比
B．A、B两点间的电势差UAB与移动电荷的电荷量q无关
C．把负电荷从A点移到B点电场力做正功，则有UAB＞0
D．电场中A、B两点间的电势差UAB等于把正电荷q从A点移动到B点时静电力所做的功
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．位于正方形四角上的四个等量点电荷的电场线分布如图所示，、分别是正方形两组对边的中垂线，O为中垂线的交点，M点为电场中的点，P、Q分别为、上的两点，且，下列说法中正确的是（　　）
A．P、Q两点的电势关系为
B．P、Q两点电场强度的大小关系为
C．若在O点由静止释放一正点电荷，该正点电荷可能沿方向运动
D．带负电的试探电荷在Q点时的电势能比在M点时的电势能小
4．点电荷周围的电场线如图所示，是电场中的三点，虚线是以点电荷为圆心的圆周。以下判断正确的是（　　）
A．是正电荷，A点的电场强度等于点的电场强度
B．是正电荷，A点的电势等于点的电势
C．是负电荷，A点的电势高于点的电势
D．是负电荷，A点的电势低于点的电势
5．如图所示，真空中有两个点电荷和，都固定在坐标轴上，其中位于处，位于处。在轴上（　　）
A．电场强度为0的点有两处
B．在区域，电势沿轴正方向降低
C．质子从运动到处，电势能升高
D．在和的区域，电场强度沿轴正方向向右
6．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．
7．如图所示，是电场线上的两点，将一点电荷从点移到点，静电力做功，且知间的距离为，下列说法中正确的是（　　）
A．由公式可得，两点间的电势差为
B．由公式可得，点的电场强度为
C．由公式可得，点的电场强度为
D．点的电势为
8．两个等量同种电荷固定于光滑水平面上，其连线中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示。一个电量为0.02C，质量为0.01kg的小物块从C点静止释放，其运动的v~t图像如图乙所示，其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置（图中标出了该切线）。则下列说法正确的（　　）
A．B点为中垂线上电场强度最大的点，场强
B．由C到A的过程中物块的电势能先减小后变大
C．由C点到A点的过程中，电势逐渐升高
D．AB两点电势差UAB=-5V
9．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
10．电场中A、B两点间的电势差UAB=75V，B、C两点间的电势差UBC=-200V，则A、B、C三点电势的高低关系为（　　）
A．
B．
C．
D．
二、多选题。本大题共3小题，每小题有一个选项或多个选项符合题意。
11．如图所示，水平放置的金属板正上方放有一固定的正点电荷Q，一表面绝缘的带正电小球（可视为质点且不影响Q的电场），从左端以速度滑上金属板，沿金属板光滑的上表面向右运动到右端，在该运动过程中（
）
A．小球做匀速直线运动
B．小球先做减速运动，后做加速运动
C．电场力对小球先做正功后做负功
D．电场力对小球所做的功为零
12．光滑水平绝缘的面上固定着两个等量的正电荷，其连线在水平面内的中垂线上有三点，如图甲所示，一个质量为、带电荷量为的小物块自点由静止释放，其向点方向运动的图像如图乙所示，乙图中的对应的时刻为甲图中过点的时刻，其中点为整条图线切线斜率最大的位置（图中标出了该切线），则以下分析正确的是（　　）
A．由点到点，电势先升高后降低
B．由点到点电场力一直对小物块做正功
C．点为中垂线上电场强度最大的点，电场强度大小约为
D．两点间的电势差为
13．如图所示，虚线是用实验方法描绘出的某一静电场的一簇等势线及其电势的值，一带电粒子只在电场力作用下运动经该电场时，恰能沿图中的实线从A点运动到C点，则下列判断正确的是（　　）
A．粒子一定带负电
B．粒子在A点的电势能大于在C点的电势能
C．A点的电场强度大于C点的电场强度
D．粒子从A点到B点电场力所做的功等于从B点到C点电场力所做的功
三、填空题。本大题共4小题。
14．判断下列说法的正误。
（1）电势差与电势一样，是相对量，都与零电势点的选取有关。（
）
（2）电势差是一个标量，但是有正值和负值之分。（
）
（3）若电场中两点间的电势差UAB=1
V，则将单位正电荷从A点移到B点，静电力做功为1
J。（
）
（4）将电荷量为q的电荷从A点移到B点与将电荷量为-q的电荷从B点移到A点，静电力所做的功相同。（
）
（5）电荷在等势面上移动时不受静电力作用，所以静电力不做功。（
）
15．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_____。
16．电势差
（1）定义：电场中两点之间____的差值，也叫作电压。UAB=____，UBA=____，UAB=-UBA。
（2）电势差是_____，有正负，电势差的正负表示电势的_____。UAB>0，表示A点电势比B点电势____。
（3）静电力做功与电势差的关系
WAB=_____或。
17．图中虚线为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为零．一带正电的点电荷只在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为和．电荷的动能和电势能之和为_______，当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为时，它的动能为_____。
四、解答题。本大题共3小题，解答过程必修有必要的文字说明，公式和解题过程。
18．在匀强电场中把电荷量为的点电荷从点移动到点，静电力做的功为。再把这个电荷从点移动到点，静电力做的功为。
(1)、、三点中，哪点电势最高？哪点电势最低？
(2)、间，、间，、间的电势差各是多大？
(3)把电荷量为的点电荷从点移动到点，静电力做的功是多少？
(4)根据以上结果，定性地画出电场分布的示意图，标出、、三点可能的位置。
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．电荷量为-6×10-6C的点电荷从电场中的A点移动到B点，静电力做功3×10-5J；从B点移动到C点，静电力做功-3×10-5J。求A、B两点间和B、C两点间的电势差。A、B、C三点中哪点电势高？请说明如何根据静电力做功来确定电场中两点电势的高低。
参考答案
1．B
【解析】AB．电场中某两点的电势差是由电场本身决定的，与移动电荷的电量以及电场力做功均无关，选项A错误，B正确；
C．把负电荷从A点移到B点电场力做正功，则A点电势较低，有UAB<0，选项C错误；
D．电场中A、B两点间的电势差UAB等于把单位正电荷q从A点移动到B点时电场力做的功。故D错误。
故选B。
2．A
【解析】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．D
【解析】AB．电场线的疏密表示场强的大小，电场线越密，电场强度越大，根据题图可知P点的电场强度比Q点的小。根据电场线与等势面垂直，可知与是两条等势线，则P与O的电势相等，Q与O的电势也相等，所以P、Q两点的电势相等，故AB错误；
C．四个点电荷在O点产生的电场相互抵消，场强为零，在O点由静止释放一正点电荷，该正点电荷受到的电场力为零，不会运动，故C错误；
D．P、Q两点的电势相等，又根据电场线的方向知M点的电势比P点的低，则Q点的电势高于M点的电势。负电荷在电势高处电势能小，所以带负电的试探电荷在Q点时的电势能比在M点时的电势能小，故D正确。
故选D。
4．B
【解析】根据电场线是发射型的可知Q为正电荷，同一圆周上各点电势相同，则
，离点电荷越近的场强越强，则有
，所以B正确；ACD错误；
故选B。
5．D
【解析】A．在两异种点电荷之间，两电荷的电场方向一致，所以不会出现电场强度为零的位置；左侧的合电场强度也不可能零，所以电场强度为零的位置只能有一处，且在的右侧，故A错误；
B．由前面分析知，在处有一个点的电场强度为0，则点左右两侧的电场强度方向相反，所以，在区域，电势沿轴正方向先升高后降低，故B错误；
C．在质子从处运动到处的过程中，合电场水平向右，电场力对质子做正功，电势能降低，故C错误；
D．设距点电荷为处的电场强度为0，由于
解得
可知电场强度为零的位置为处，在和区域，合电场强度方向向右，故D正确；
故选D。
6．C
【解析】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。
7．A
【解析】A．电荷q从A点移动到B点，静电力做功W，A、B间的电势差，故A正确；
BC．公式只适应用于匀强电场，由于不知该电场是不是匀强电场，因此A、B两点的电场强度不一定是，故BC错误；
D．电场中各点电势与零电势点的选择有关，由于没有确定零电势点，无法求出A点电势，故D错误；
故选A。
8．D
【解析】A．v~t图像中图线的斜率表示加速度，图像的斜率为
由牛顿第二定律可得
B点处为整条图线切线斜率最大的位置，因此B点为中垂线上电场强度最大的点，场强大小为
A错误；
B．由C到A的过程中物块的速度逐渐增大，则物块的动能逐渐增大，由能量守恒定律可得，物块的电势能逐渐减小，B错误；
C．沿着电场线方向电势逐渐降低，由等量同种电荷电场线分布规律可得，由C点到A点的过程中，电势逐渐降低，C错误；
D．由B点到A点的过程中，由动能定理可得
解得
因此
D正确；
故选D。
9．B
【解析】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。
10．C
【解析】由题意
则得
则得
故有
故选C。
11．AD
【解析】金属板在Q的电场中达到静电平衡时，上表面的电场线与上表面垂直，小球所受的电场力与金属板表面垂直，在金属板上向右运动到右端的过程中，电场力与小球的速度方向垂直，电场力对小球不做功，根据动能定理可知，小球的动能不变，速度不变，所以小球做匀速直线运动。
故选AD。
12．BCD
【解析】A．等量正点电荷连线的中垂线上电场强度的方向沿中垂线远离点电荷，故从到电势逐渐升高，故A错误：
B．负电荷从到过程中电场力一直做正功，故B正确：
C．由图像的斜率表示加速度可知，点的加速度最大，又
所以点为中垂线上电场强度最大的点，加速度大小为
代入已知数据解得
故C正确；
D．从到由动能定理得
代入数据解得
故D正确。
故选BCD。
13．CD
【解析】A．曲线运动的受力方向指向凹处，电场线的方向从高电势指向低电势，可判断出粒子带正电，故A错误；
B．正电荷在电势高处（C点）的电势能大，所以粒子在A点的电势能小于在C点的电势能，故B错误；
C．电场线或等势面的疏密表示了电场的强弱，所以A点的电场强度大于C点的电场强度，故C正确；
D．由于
则可得
故D正确。
故选CD。
14．错
对
对
对
错
【解析】略
15．
【解析】[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
16．电势
φA-φB
φB-φA
标量
高低
高
qUAB
【解析】略
17．12
20
【解析】[1]已知点电荷经过a、b点时动能分别为26eV和，图中虚线所示为静电场中的等势面，相邻的等势面之间的电势差相等，根据电场力做功的公式
知电场力做功相等，动能的减小量相等，故电荷经过相邻两个等势面时的动能减小量为
故经过等势面3时的动能为
根据题意，等势面3的电势为0，点电荷经过等势面3时的电势能为0，所以点电荷的总能量为
[2]
当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为时，即
动能应为
18．(1)点电势最高，点电势最低；(2)，，；(3)；(4)
【解析】(1)电荷从点移动到点，静电力做正功，所以点电势比点电势高。电荷从点移动到点，静电力做负功，所以点电势比点电势高。但、之间电势差的绝对值比、之间电势差的绝对值大，所以点电势最高，点电势次之，点电势最低；
(2)根据静电力做的功与电势差的关系，、间的电势差
点电势比点电势高；同样，根据静电力做的功与电势差的关系，、间的电势差
点电势比点电势高；、间的电势差
(3)电荷量的点电荷，从点移动到点时，静电力做的功为
即静电力做正功；
(4)电场分布示意图和、、三点可能的位置如图所示
19．4.8×10-14J
【解析】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．，，，电场力对正电荷做正功，电势降低，电场力对负电荷做正功，电势升高；电场力对正电荷做负功，电势升高，电场力对负电荷做负功，电势降低；电场力不做功，电势不变
【解析】根据电势差公式得
，
根据电势差与电势的关系得
电场力对正电荷做正功，电势降低，电场力对负电荷做正功，电势升高；电场力对正电荷做负功，电势升高，电场力对负电荷做负功，电势降低；电场力不做功，电势不变。