10.2电势差基础巩固（word版含答案）

10.2电势差基础巩固2021—2022学年高中物理人教版（2019）必修第三册
一、选择题（共15题）
1．下列物理量的正负号表示大小的是（　　）
A．功 B．电荷量 C．电势能 D．电势差
2．如图所示为一半径为R的均匀带电细环，其上单位长度带电量为η，取环面中心O为原点，以垂直于环面的轴线为x轴．设轴上任意点P到原点O的距离为x，以无限远处为零电势点，P点的电势为．则下面给出的四个表达式中只有一个是合理的，这个合理的表达式是（式中k为静电力常量）
A．＝ B．＝ C．＝ D．＝
3．一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
4．对于电场的认识，下列说法正确的是（）
A．A、B两点间的电势差等于将正电荷从A移到B点时静电力所做的功
B．电场中，场强方向是指电势降落的方向
C．处于静电平衡的导体是等势体，导体表面是等势面，但导体表面的场强可能不同
D．电势的大小由电场的性质决定，与零电势点的选取无关
5．下列关于电势、电势差、电势能的说法中正确的是（　　）
A．电势差一定为正值
B．在静电场中，沿着电场线方向电势一定降低
C．在电场中，电势高的地方，试探电荷具有的电势能一定大
D．在电场中某一点，若放入的试探电荷的电荷量越大，它的电势能就越大
6．图中虚线为匀强电场中的等势线，两粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等。现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示。点a、b、c为实线与虚线的交点，已知N粒子带负电。若不计重力，则（　　）
A．M也带负电荷
B．N在a点的速度与M在c点的速度大小相同
C．N在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功
D．M在从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零
7．如图虚线表示某点电荷电场中的等势面，一带电粒子仅在电场力作用下由A运动到的轨迹如图中实线所示。粒子在A、点的加速度大小分别为、，电势能分别为、，下列判断正确的是（　　）
A．， B．，
C．， D．，
8．某导体置于电场后周围的电场分布情况如图所示，图中虚线表示电场线，实线表示等势面，A、B、C为电场中的三个点．下列说法错误的是（）
A．A点的电场强度小于B点的电场强度
B．A点的电势高于B点的电势
C．将负电荷从A点移到B点，电场力做正功
D．将正电荷从A点移到C点，电场力做功为零
9．如图所示，一点电荷+Q固定在圆心处，另一点电荷+q从P点分别沿图中的两条不同路径先后移到A点和B点，比较+q从P点移到A电场力做的功WA和+q从P点移到B电场力做的功WB的大小（ ）
A．WA=WB B．WA>WB C．WA10．图示中，A、B都是装在绝缘柄上的导体，A带正电后靠近B，发生静电感应．若取地球电势为零，则 （ ）
A．导体B上任意一点电势都为零
B．导体B上任意一点电势都为正
C．导体B上任意一点电势都为负
D．导体B上右边电势为正，左边电势为负
11．如图实线为某电场的电场线，虚线为等势线，已知c为线段ab的中点，过a、b的等势线的电势分别为10 V和50 V．则c点的电势(　　)
A． B． C． D．的范围无法确定
12．在研究微观粒子时常用的“电子伏特(eV)”是下列哪个物理量的单位( )
A．能量 B．电荷量 C．电势 D．电压
13．如图所示为某稳定电场的电场线分布情况，A、B、C、D为电场中的四个点，B、C点为空心导体表面两点，A、D为电场中两点。下列说法中正确的是（　　）
A．D点的电势低于A点的电势
B．A点的电场强度大于B点的电场强
C．将电子从D点移到C点，电场力做负功
D．将电子从B点移到C点，电势能增大
14．两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴O、M两点，两电荷连线上各点电势随x 变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势均为零，ND段中的C点电势最高，不计重力，则( )
A．A、N点的电场强度大小为零
B．NC间场强方向向x轴正方向
C．将一正点电荷静放在x轴负半轴，它将一直做加速运动
D．将一正电荷在C点由静止释放，它将沿x轴正方向运动
15．正方体及其表面各点如图所示，等量异种点电荷的电荷量均为Q，分别置于立方体的a、c两点，下列说法正确的是（　　）
A．b、d两点场强大小相等，方向不同
B．沿着直线从a点到c点，电场强度先增大后减小
C．沿着直线从N点到M点，电势先增大后减小
D．试探电荷+q从a经b到f电场力做功为W1，+q从a经d到h电场力做功为W2，则W1=W2
二、填空题（共4题）
16．图中三根线是等差等势线，已知A点电势比B点电势高，在B点的切线是。则A点的电场强度大于B点，理由是：______；若将负点电荷放在B点处，其受力方向向______（选施图中序号）。
17．将一个电荷量为-2×10－9C的点电荷从电场中的N点移动到M点，需克服电场力做功1.4×10－8J，则：
(1)N、M两点间的电势差UNM为______V；
(2)若将该电荷从M移到N，电场力做______(选填“正”或“负”)功，UMN为______V。
18．沿电场线的方向电势_____、电场线垂直于等势面、同一等势面移动电荷电场力不做功．
19．“用DIS描绘电场的等势线”的实验示意图如图所示。图中A、B是连接电源的两个电极，基准点c位于A、B连线的中点，f、d连线和A、B连线垂直。
（1）实验时使用的是______传感器；
（2）若传感器的红、黑色探针分别接触图中的d、f两点时，传感器示数小于零；保持红色探针位置不变，将黑色探针从f点换到e点，传感器示数______（选填：“大于”或“小于”）零；
（3）在图上画出过f点的等势线______；
（4）实验中得到的曲线实际上是______。
A．一对等量同种电荷的静电场的等势线
B．一对等量异种电荷的静电场的等势线
C．稳恒电流场中的等势线
D．变化电流场中的等势线
三、综合题（共4题）
20．将带电荷量为2×10─8C的正电荷，从无限远处移到电场中的A点，要克服电场力做功1×10─7J，（以无限远处电势为零）求：
（1）电荷的电势能是增加还是减小？电荷在A点的电势能是多少？
（2）A点的电势是多少？
（3）在A点放上一个带电荷量为q’=-1×10─8C的负电荷，该电荷具有的电势能是多少？
（4）如果把电荷q从电场中的A点移动到B点，电场力做功5×10─8J，则B点的电势是多少
21．如图所示平行金属板A、B之间有匀强电场，A、B间电压为600 V，A板带正电并接地，A、B两板间距为12 cm，C点离A板4 cm.求
(1)C点的电势；
(2)若将一电子从场外移到C点，电场力做多少功？做正功还是做负功？
22．带电量为+3×10﹣6C的粒子先后经过电场中的A、B两点，静电力做功﹣6×10﹣4J，已知B点电势为50V，则求
(1)A、B两点间的电势差UAB；
(2)A点的电势φA；
(3)把电量为﹣3×10﹣6C的电荷放在A点所具有的电势能EPA．
23．如图，在与纸面平行的匀强电场中有、、三个点，其电势分别为、和。试画出经过点的一条电场线。
参考答案
1．C
【详解】
功的正负表示对应的力是动力还是阻力。电荷量的正负表示是正电荷还是负电荷，不表示大小。电势差的正负表示两点电势的高低，也不表示大小。电势能的正负表示大小。故C正确，ABD错误。
故选C。
2．A
【详解】
试题分析：电势的高低与圆环带电量的大小有关，B表达式显然与圆环的电量无关，因此B错误；无论圆环带什么电荷，圆环中心处的电势均不为零，因此时，电势不为零，故D错误；同理处的电势为无穷大，也不可能，故C错误；故只有A正确．
考点：电势差与电场强度的关系、电势
3．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
4．C
【详解】
A．A、B两点间的电势差等于将单位正电荷从A移到B点时静电力所做的功，选项A错误；
B．电场中，场强方向是指电势降落的最快的方向，选项B错误；
C．处于静电平衡的导体是等势体，导体表面是等势面，但导体表面的场强可能不同，选项C正确；
D．电势的大小由电场的性质决定，与零电势点的选取有关，选项D错误．
5．B
【详解】
A．电势差为两点之间电势的差值，可能正值、可能负值，A错误；
B．在静电场中，沿着电场线方向电势一定降低，B正确；
CD．据
可知，负电荷在电势越高的地方，电势能越小，在电场中同一点，负电荷的电荷量越大，电势能反而越小，CD错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．根据两粒子轨迹偏转方向可知二者带异种电荷，即M带正电荷，故A错误；
BC．根据前面分析可知电场强度方向向下，则电场力对N始终做正功，电场力对M先做负功后做正功，且M从O到c的过程中电场力做的总功为正，因为O、a两点电势差大于O、c两点电势差，所以M从O到a过程电场力做的功大于N从O到c过程电场力做的功，根据动能定理可知N在a点的速度大于M在c点的速度，故BC错误；
D．因为O和b在同一等势线上，所以M在从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零，故D正确。
故选D。
7．A
【详解】
根据等势面电势分布可得电场线方向是指向圆心的，故产生电场的点电荷带负电，根据做曲线运动的物体的轨迹夹在合力与速度方向之间，故可得粒子受到的电场力沿圆心指向外，所以粒子受到的电场力方向和电场方向相反，所以粒子带负电。
A点电势大于B点，带负电的粒子在电势小的地方电势能大，故
产生电场的点电荷带负电，越靠近场源电荷，带负电的粒子受到的电场力越大，则加速度越大，故
故选A。
8．C
【详解】
根据电场线疏密表示电场强度大小，A点的电场强度小于B点的电场强度；根据沿电场线方向，电势逐渐降低，A点的电势高于B点的电势；A点与C点处于同一等势面，电势相等，将正电荷从A点移到C点，电场力做功为零；将负电荷从A点移到B点，电场力做负功，选项C说法错误．
9．A
【详解】
根据点电荷电场规律可得A、B两点的电势相等，，则，根据电场力做功公式得
可知
故选A。
10．B
【详解】
把一个在绝缘支架上不带电的导体B放在带正电的导体A附近，达到静电平衡后，导体B是个等势体，带正电的导体产生的是发散的电场，产生的电场的电场线如右图所示：
由于沿着电场线电势降低，以地球电势为零（等效于无穷远处的电势为零），那么电场中的所有电势都是正值．所以ACD都错，B正确．
11．B
【详解】
已知c为线段ab的中点，若电场是匀强电场，则c点电势应该为30V，但由于ac之间的场强大于bc之间的场强，所以ac之间的电势差大于bc之间的电势差，即 ，所以
A. 与分析不符，故A错误；
B. 与分析相符，故B正确；
C. 与分析不符，故C错误；
D. 的范围无法确定 与分析不符，故D错误
12．A
【详解】
电子伏特是能量的单位，电荷具有和电子一样的电荷量，在电场中经过一伏特的电压作用，得到的能量即为一电子伏特。
故选A。
13．C
【详解】
A．沿电场线方向电势降低，所以D点的电势高于A点的电势，A错误；
B．电场线的疏密程度表示电场强度的弱强，所以A点的电场强度小于B点的电场强，B错误；
C．电子带负电，根据电势能可知将电子从D点移到C点，电势降低，电子电势能增大，电场力做负功，C正确；
D．处于静电平衡的导体是一个等势体，所以B点电势和C点电势相等，所以电子在B点和C点的电势能相等，D错误。
故选C。
14．C
【详解】
φ-x图象的斜率等于电场强度E，由于A、N点的斜率不为零，所以A、N点的电场强度大小不为零，故A错误；由图知由N到C电势升高，则由N到C为逆电场线方向，则N、C间场强方向沿x轴负方向．故B错误；由图知AO之间的距离大于AM之间的距离，又A点的电势为零，则O点的点电荷的电量比M点的点电荷的电量大，且O点的电荷带正电，M点电荷带负电，结合库仑定律可知，在x轴的负方向上，电场强度的方向都沿x轴的负方向，所以若将一正点电荷在x轴负半轴上某处由静止释放，它将沿x轴负方向做加速运动．故C正确；由图可知：N、C间场强方向沿x轴负方向，C、D间电场强度方向沿x轴正方向，所以一正点电荷在C点由静止释放，可能沿x轴正方向运动，也可能沿x轴负方向运动，故D错误；故选C.
15．D
【详解】
A．根据等量异种电荷电场分布
可知b、d两点在连线中垂线上对称位置，两点场强大小相等，方向相同，故A错误；
B．电场线疏密程度表示电场强度大小，沿着直线从a点到c点，电场强度先减小后增大，故B错误；
C．M 、N在连线中垂线上，处于同一等势面上，故电势不变，故C错误；
D．平面bdhf是一个等势面，因此b、d、h、f四点电势相等，故af电势差与ah电势差相同，故电场力做功相同，故D正确。
故选D。
16．等差等势线越密的地方场强大 ④
【详解】
[1]在A点的等差等势线较B点密集，则A点的电场线较B点密集，则A点场强大于B点场强；
[2]B点的电场线与等势面垂直，并由高电势点指向低电势点，即由④指向B，则负电荷在B点受电场力方向由B点指向④。
17．7 正
【详解】
(1)[1]根据电势差的公式得
(2)[2]从N点移动到M点，需克服电场力做功，则从M移到N，电场力做正功。
[3]
18．降低
【详解】
解：根据电场线的特点可知，沿电场线的方向电势降低、电场线垂直于等势面、同一等势面移动电荷电场力不做功．
故答案为降低
【点评】
本题考查了关于电场线的基础知识，关键要掌握电场线的物理意义，对于电场线可以和磁场线类比进行理解．
19．电压 大于 C
【详解】
（1）[1]本实验的目的是描绘电场等势线，根据两点电势相等时，它们间的电势差即电压为零，来寻找等势点，故使用的传感器是电压传感器。
（2）[2]如图，传感器的红、黑色探针分别接触图中的d、f两点时，传感器示数小于零，则d点电势低于f点电势，红色探针位置不变，将黑色探针从f点换到e点，d点电势高于e点电势，传感器示数大于零。
（3）[3]过f点的等势线如图所示：
（4）[4]用“DIS描绘电场等势线”的实验原理是用恒定电流场模拟静电场，实验中得到的曲线实际上是稳恒电流场中的等势线，故选C。
20．（1）增加，1×10-7J；（2）；（3）；（4）2.5V
【详解】
（1）电荷从无限远处移到电场中的A点，要克服静电力做功1×10-7J，电荷的电势能增加；无限远处电势能为零，则电荷在A点具有1×10-7J的电势能．
（2）A点的电势为
（3）在A点放上一个带电荷量为-1×10─8C的负电荷，该电荷具有的电势能
（4）A、B两点间的电势差为
又有
UAB=φA-φB
解得
φB=2.5V
21．(1)－200 V；　(2)－200 eV；做负功
【详解】
(1)板间场强为
已知A板与C点间的距离为d′＝0.04 m，则
UAC＝Ed′＝5×103×0.04 V＝200 V.
因为A板接地，φA＝0，且沿电场方向电势降低，所以可得
φC＝－200 V.
(2)“场外”可理解为离电场无穷远，此处电势也为零.
由W＝qU可得将电子从场外移到C点，电场力做的功为
W＝e(0－φC)＝－1.6×10－19×200 J＝－200 eV
.负号说明电场力做的是负功。
22．(1)-200V；(2)-150V；(3) 4.5×10﹣4J
【分析】
(1) A、B间两点间的电势差是；
(2) 根据UAB=φA-φB；由题意φB=50V，即可求出A点的电势φA；
(3) 根据电势能EPA=qφA，代入数值求解．
【详解】
(1) 粒子经过电场中的A、B两点，静电力做功-6×10-4J，则电场力对粒子做功为 WAB=-6×10-4J；
A、B间两点间的电势差是；
(2) 根据UAB=φA-φB；由题意φB=50V，得A点的电势φA=-150V；
(3) 把电量为-3×10-6C的电荷放在A点的电势能EPA=q′φA=-3×10-6×（-150）J=4.5×10-4J．
23．
【详解】
连接BC为一等势面，过A做BC垂线，则为一条电场线，根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知，电场线方向斜向上如图所示