2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册10.2 电势差 同步习题（1word版含答案）

10.2 电势差
一、单选题
1．在如图所示的匀强电场中，1、2、3 三条虚线表示三个等势面，a、b分别是等势面 1、3上的两个点。下列说法中 正确的是（　　）
A．三个等势面的电势相等
B．等势面 2 的电势高于等势面 1 的电势
C．若将一正电荷由 a 移到 b，电势能减小
D．若将一负电荷由 a 移到 b，静电力做正功
2．避雷针上方有雷雨云时，避雷针附近的电场线分布如图所示，图中中央的竖直黑线AB代表了避雷针，CD为水平地面。MN是电场线中两个点，下列说法正确的是（　　）
A．M点的电势比N点的电势高
B．M点的场强比N点的场强大
C．在试探电荷从M点到N点的多条路径中，沿直线MN走电场力做功最少
D．CD的电势为零，但其表面附近的电场线有些位置和地面不垂直
3．空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中P点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如题图图所示，a、b、c、d为电场中的4个点，则( )
A．P、Q两点处的电荷等量同种
B．a点和b点的电场强度相同
C．c点的电势低于d点的电势
D．负电荷从a到c，电势能减少
4．a和b为电场中的两个点，如果把的负电荷从a点移动到b点，电场力对该电荷做了的正功，则该电荷的电势能和
A．增加了， B．增加了 ，10V
C．减小了，10V D．减小了，
5．一个电子只在电场力作用下从a点运动到b点，轨迹如图中虚线所示，图中的一组平行实线表示的可能是电场线也可能是等势面，则下列说法中正确的是（ ）
A．无论图中的实线是电场线还是等势面，a点的场强都比b点的场强小
B．无论图中的实线是电场线还是等势面，a点的电势都比b点的电势高
C．无论图中的实线是电场线还是等势面，电子在a点的电势能都比在b点的电势能小
D．如果图中的实线是等势面，电子在a点的速率一定大于在b点的速率
6．如图，实线为某一点电荷的等势线，虚线为一电子从A点进入该电场的运动轨迹，A、B、C、D为等势线上的点，其电势分别为、、、，电场强度的大小分别为、、、，则（　　）
A．
B．
C．电子由A点运动到B点，电场力先做负功后做正功
D．电子由A点运动到B点，电势能减少
7．如图甲所示,在真空中沿电场线方向有一个坐标轴,坐标轴的正方向为电场正方向,坐标轴上有A、B两点,A点的坐标为r0，B点的坐标为4r0,沿坐标轴正方向的电场强度随坐标变化如图乙所示,其中E0、r0已知,取坐标原点处的电势为零,则（ ）
A．沿坐标轴方向的电场是匀强电场 B．A、B两点的电势差为4.5E0r0
C．B点的电势为-2E0r0 D．若从B点由静止释放一个电子,电子不能沿坐标运动到A点
二、多选题
8．如图所示，虚线是一簇等势线，实线是一质子从a点运动到b点轨迹，下列说法正确的是( )
A．由a到b的过程中电场力对带电粒子做正功
B．由a到b的过程中带电粒子受到的电场力与速度方向在一条直线上
C．由a到b的过程中带电粒子的动能在不断减小
D．由a到b的过程中带电粒子的电势能在不断增加
9．电荷量为q的点电荷在电场中由A点移到B点时，电场力做功W，两点间的电势差为U，若让电荷量为2q的点电荷在电场中由A点移到B点，则（）
A．电场力做功为W
B．电场力做功为2W
C．两点间的电势差为U
D．两点间的电势差为2U
10．如图，虚线A、B、C表示某电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相等，一电子从右侧等势面A向左进入电场，运动轨迹与等势面分别交于a、b、c三点，则可以判断(　　)
A．三个等势面的电势大小为φA>φB>φC
B．三个等势面的电势大小为φC>φB>φA
C．电子由a到c电势能不断增大
D．电子由a到c动能不断增大
11．如图所示，在真空中的A、B两点分别放置等量异种点电荷，在A、B两点间取一正五角星形路径abcdefghija，五角星的中心与A、B的中点重合，其中af连线与AB连线垂直。现将一电子沿该路径逆时针移动一周，下列判断正确的是（　　）
A．e点和g点的电场强度相同
B．a点和f点的电势相等
C．电子从g点到f点再到e点过程中，电势能一直增大
D．电子从f点到e点再到d点过程中，电场力先做正功后做负功
12．某静电场中的一条电场线与X轴重合，其电势的变化规律如图所示．在O点由静止释放一个负电荷，该负电荷仅受电场力的作用，则在-x0～x0区间内（　　）
A．该静电场是匀强电场
B．该静电场是非匀强电场
C．负电荷将沿X轴正方向运动，加速度不变
D．负电荷将沿X轴负方向运动，加速度逐渐减小
13．图中虚线是某电场中的一簇等势线．两个带电粒子从P点均沿等势线的切线方向射入电场，粒子运动的部分轨迹如图中实线所示．若粒子仅受电场力的作用，下列说法中正确的是
A．a、b两点的电场强度大小关系EaB．a、b两点的电势关系Ua>Ub
C．粒子从P运动到a的过程中，电势能增大
D．粒子从P运动到b的过程中，动能增大
14．图中K、L、M为某静电场中的三个相距较近的等差等势面，电势满足φK<φL<φM，等势面关于bc连线对称．现将一个带负电的试探电荷先从图中a点沿直线移到b点，再从b点沿直线移到c点．则该试探电荷在此全过程中(　　)
A．所受电场力的方向不变
B．所受电场力一直变大
C．电势能一直减小
D．电势能先不变后增大
三、填空题
15．如图所示，是一正点电荷电场的电场线，电场中A、B两点间的电势差UAB＝200V．电荷量为＋6×10－8C的电荷从A移到B，电场力对其做的功为___________J，其电势能__________（填“增大”、“减小”或“不变”）．
16．如图所示，电场中某一电场线为直线，A、B、C为电场线上的三个点。将带电荷量的点电荷从B点移到A点的过程中，电场力做了W1＝1×10-7J的功；将带电荷量的点电荷分别放在B、C两点时，其在C点时的电势能比在B点时的电势能小2×10-7J，请回答下列问题。
(1)在A、B、C三点中，电势最高的点是____点，电势最低的点是_____点；
(2)A、C两点间的电势差为______V；
(3)若B点的电势为零，则带电荷量为q1的点电荷在C点的电势能为______J。
四、解答题
17．带电量为+3×10－6C的粒子先后经过电场中的A、B两点，克服电场力做功6×10－4J，已知B点电势为50V，则
(1)A、B间两点间的电势差是多少？
(2)A点的电势是多少？
(3)电势能变化了多少？
(4)把电量为－3×10－6C的电荷放在A点的电势能是多少？
18．如图所示，匀强电场的场强E=1.2×102V/m，方向水平向右．一点电荷q=4×10-8C沿半径为R=10cm的圆周，从A点移动到B点．（已知∠AOB=90°）求：
（1）A、B间的电势差UAB；
（2）这一过程电场力做的功．
19．如图所示,a、b、c是氢原子的核外电子绕核运动的3个可能轨道,取无穷远电子的电势能为零,电子在a、b、c三个轨道时对应的电势能分别为-13.6eV,-3.4eV,-1.51eV,由于某种因素（如加热或光照）的影响,电子会沿椭圆轨道跃迁到离核更远的轨道上运动,求:
（1）a、b、c三点的电势大小;
（2）a、b间,b、c间电势差的大小．
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．C
【详解】
AB．沿着电场线方向电势降低，所以1、2和3三个等势面中1的电势最高，3的等势面最低，故AB错误；
C．正电荷的受力方向与电场强度方向相同，则将一正电荷由a移到b，力的方向与位移方向的夹角小于90°，电场力做正功，电势能减小，故C正确；
D．负电荷的受力方向与电场强度方向相反，则将一负电荷由a移到b，力的方向与位移方向的夹角大于90°，电场力做负功，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】
A．沿电场线电势降低，可知M点的电势比N点的电势高，选项A正确；
B．电场线越密集则场强越大，可知M点的场强比N点的场强小，选项B错误；
C．电场力做功与路径无关，则在试探电荷从M点到N点的多条路径中，电场力做功相同，选项C错误；
D．CD的电势为零，是等势面，电场线与等势面正交，可知CD表面附近的电场线和地面都垂直，选项D错误。
故选A。
3．D
【详解】
P、Q两点处的电荷等量异种，选项A错误；a点和b点的电场强度大小相等，方向不同，选项B错误；c点的电势高于d点的电势，选项C错误；负电荷从a到c，电场力做功，电势能减少，选项D正确．
4．D
【详解】
负电荷从a点移动到b点，电场力对该电荷做了4×10-7J的功，则在这个过程中，电荷的电势能减小了4×10-7J．根据电势差公式 得a、b两点间的电势差为：，故选D.
【点睛】
本题要抓住电场力做功和电势能变化的关系与重力做功和重力势能变化的关系相似：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势增大．运用公式时各个量均要代符号运算．
5．D
【详解】
试题分析：
A、由图看出，电场线或等势面疏密均匀，无论图中的实线是电场线还是等势面，a点的场强和b点的场强大小相等．故A错误．
B、根据电子的运动轨迹可知，电子所受的电场力方向向右，电场线方向水平向左，则a点的电势都比b点的电势低．故B错误．
C、D电子所受的电场力方向向右，电场力做正功，电势能减小，动能增大，则电子在a点的电势能都比在b点的电势能大，在a点的速率一定大于在b点的速率．故C错误，D正确．
故选D
6．C
【详解】
A．曲线运动所受合外力指向曲线运动轨迹的凹侧，电子带负电，根据电子的运动轨迹可知中心点电荷带负电，电场线指向中心负电荷，根据沿电场线电势降低可知
A错误；
B．根据点电荷电场强度公式可知
B错误；
CD．从点运动到点，电势先减小后增大，根据电势能可知，电子的电势能先增大后减小，所以电场力先做负功后做正功，C正确，D错误。
故选C。
7．B
【分析】
考查电场强度与电势差的关系．
【详解】
A．由图乙可知，电场强度随r增大而减小，不是匀强电场，A错误；
B．E-r图像中，面积表示电势差， ，B正确；
C．O点电势为0：
又因为：
电场正方向为坐标轴的正方向，，联立可知：
即，不可能为-2E0r0，C错误；
D．电场沿着坐标轴正方向，电子受电场力沿电场的反方向，即沿坐标轴负方向，若从B点由静止释放一个电子，将沿负方向运动到A点，D错误；故选B．
8．CD
【详解】
ACD.根据轨迹可知质子所受电场力沿轨迹曲线指向内侧，电场力指向左方，可判断质子从a点运动到b点过程中，电场力做负功，带电粒子的动能不断减小，电势能在不断增加，故A错误，CD正确；
B.根据轨迹可知带电粒子所受电场力沿轨迹曲线指向内侧，而速度的方向沿轨迹曲线的切线方向，故B错误。
9．BC
【详解】
两点间的电势差与有无试探电荷无关，则若让电荷量为2q的点电荷在电场中由A点移到B点，则两点间的电势差为仍U，选项C正确，D错误；根据W=Uq可知，电场力做功为2W，选项B正确，A错误；故选BC.
10．AC
【详解】
AB. 电子所受的电场力指向轨迹弯曲的内侧，且垂直于等势面，则知电子所受的电场力方向大致指向右下方，电场线方向指向左上方，沿电场线方向电势降低，则φA>φB>φC，故A正确B错误．
CD. 电子所受的电场力方向与电子速度方向成钝角，电场力对电子做负功，电子的电势能增大，动能减小，故C正确D错误．
11．BC
【详解】
A．根据等量异种点电荷形成的电场线判断，e点和g点的电场强度大小相同，方向不同，A错误；
B．根据等量异种点电荷形成的电场线判断，a点和f点在同一等势面上，a点和f点的电势相等，B正确；
C．由图可知
，
电子从g点到f点和从f点再到e点过程中，电场力做功分别为
，
电场力做负功，电势能一直增大，C正确；
D．由图可知
，
电子从f点到e点和从e点再到d点过程中，电场力做功分别为
，
电子从f点到e点再到d点过程中，电场力先做负功后做正功，D错误。
故选BC。
12．AC
【解析】
试题分析：电势φ-x图线的斜率等于电场强度大小，由于图线的斜率不变，所以该电场是匀强电场；沿着电场线方向，电势是降低的，则图中的电场线方向指向沿x轴负方向，负电荷受到的电场力方向与场强方向相反，因此，负电荷将沿x轴正方向运动，加速度不变，所以正确选项为A、C．
考点：本题考查了对φ-x图线的斜率的理解．
13．AD
【详解】
由虚线的等势线可以看出，这是一个点电荷形成的电场，a处离点电荷较远，b处离点电荷较近，故这现两点的电场强度的关系为，a点的电场强度小于b点，选项A正确；
由于不确定点电荷的性质，电场线的方向也就不明确，故无法判断a、b两点的电势关系，选项B错误；由于粒子仅在电场力的作用下运动的，故电场力对粒子都做正功，两种粒子的电势能都减小，动能增大，选项C错误，D正确．故选AD.
【点睛】
静电力做正功，电势能减小，动能增大；静电力做负功，电势能增加，动能减小．
14．AB
【详解】
等势面与电场线的方向垂直，电场线从高等势面指向低等势面，所以等势面L处的电场的方向向左；负电荷从a到b的过程中，受到的电场力的方向向右；由图可知，负电荷从b到c的过程中受到的电场力的方向也向右．故A正确；等差等势面的疏密表示电场的强弱；由图可得，电荷a→b→c的过程中，c处的等势面最密，a处的等势面最疏，所以电荷a→b→c的过程中，所受电场力一直变大．故B正确；在等势面上移动电荷时，电场力不做功，所以a到b的过程中电场力不做功；b到c的过程中负电荷受到的电场力的方向向右，电场力做正功，电势能减小．故CD错误．故选AB．
【点睛】
本题要求学生判断出特定电场的等势面的特点，并判定电荷在运动过程中受力情况，从而可以判断电场受力及电荷能量变化．
15． ； 减小；
【详解】
根据公式可知电场力做功
电场力做正功电势能减小．
16．A C 25
【详解】
(1)根据电势差的定义式得BA间电势差为
说明A点的电势比B点高5V；
BC间电势差为
说明B点的电势比C点高20V，故电势最高的点是A点。
由以上分析可知电势最低的点是C点。
(2)A、C两点间的电势差为：
(3)B点的电势为零，则C点的电势为
电荷q1在C点的电势能为
17．(1)；(2)；(3)；(4)
【详解】
(1)A、B间两点间的电势差为
(2)由
可得A点的电势
(3)粒子克服电场力做功，电势能的变化
(4)把电量为的电荷放在A点时，A点的电势仍为
电势能为
18．（1）-12V；（2）-4.8×10-8J
【详解】
（1）根据U=Ed，UAB=-ER=-1.2×102×0.1V=-12V；
（2）正点电荷从A到B，根据WAB=qUAB=4.0×10-8×1.2J=-4.8×10-8J，负号表示电场力做负功；
19．(1)13.6V；3.4V；1.51V(2) 10.2V；1.89V
【详解】
（1）a、b、c三点的电势大小分别为
（2）a、b间电势差的大小
Uab=φa-φb=10.2V
b、c间电势差的大小
Ubc=φb-φc=1.89V答案第1页，共2页
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