10.2电势差学科素养提升练-2021—2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word含答案）

10.2电势差 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．下列关于等势面的说法正确的是（　　）
A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功
B．等势面上各点的场强相等
C．匀强电场中的等势面是相互平行的垂直于电场线的一簇平面
D．点电荷在真空中形成电场的等势面是以点电荷为圆心的一个球面
2．电荷量为5.0×10﹣8C的点电荷，从电场中的a点移到b点的过程中，电场力做功6.0×10﹣3J，则下列说法正确的是（　　）
A．电荷的电势能增加了6.0×10﹣3J
B．电荷的电势能减少了6.0×10﹣3J
C．a、b两点电势差等于1.2×10-5V，a点电势高
D．a、b两点电势差等于1.2×105V，b点电势高
3．图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知等势面b上的电势为0。一α粒子（氦核）经过等势面f时的动能为12eV，从f到b的过程中克服电场力所做的功为6eV。下列说法正确的是（　　）
A．等势面c上的电势为1V
B．该α粒子经过等势面d时，其电势能为-5eV
C．该α粒子一定能到达等势面a
D．该α粒子经过等势面f时的速率是经过b时的倍
4．在一条电场线上A，B，C三点，把一个正点电荷q=3×10-6C，从A移到B，电场力做功3×10-6J，从B移到C点克服电场力做功2×10-6J，在A，B，C三点中电势最高和最低的点分别是（　　）
A．B点和A点 B．A点和B点
C．B点和C点 D．C点和A点
5．下列图中，a、b、c是匀强电场中的三个点，各点电势φa=10 V，φb=2 V，φc=6 V，a、b、c三点在同一平面上，图中电场强度的方向表示正确的是（　　）
A． B． C．D．
6．如图所示，虚线、、代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，、、是这条轨迹上的三点，点在等势面上，据此可知（　　）
A．带电质点在点的加速度比在点的加速度小
B．带电质点在点的电势能比在点的小
C．带电质点在点的动能大于在点的动能
D．三个等势面中，的电势最高
7．某静电场在轴上的场强随的变化关系如图所示，轴正方向为场强正方向，一个带正电的点电荷只在电场力的作用下沿轴运动，、、、四点间隔相等，则（　　）
A．点电荷在和处电势能相等
B．点电荷由运动到的过程中电势能增加
C．、两点之间的电势差小于、两点之间的电势差
D．点电荷由运动到的过程中电场力先减小后增大
8．在x轴的和两处分别固定两个点电荷、，图中曲线是两电荷间的电势与位置x之间的关系图像，图线的最低点在处。现在处由静止释放一个质量为m、电荷量为q的正点电荷，该电荷只在电场力作用下运动，取无穷远处电势为零。下列说法正确的是（　　）
A．、可能都是负电荷
B．两固定电荷电量之比为
C．点电荷q可能运动到处
D．点电荷q运动到处加速度为零
9．在维护和检修高压供电线路时，为了不影响城市用电，电工经常要在高压线上带电作业。为了保障电工的安全，电工全身要穿上用金属丝线编织的衣服（如图甲）。图乙中电工站在高压直流输电线的A供电线上作业，头顶上方有B供电线，B供电线的电势高于A电线的电势，虚线表示电工周围某一截面上的等势线，c、d、e、f是等势线上的四个点。以下说法中正确的是（ ）
A．在c、d、e、f四点中，c点的电场最强
B．在c、d、e、f四点中，f点的电势最低
C．若将某电子由c移到f，电势能将减小
D．将某电子在d点由静止释放，它会向e点所在等势面运动
10．“用DIS描绘电场的等势线”的实验中，在木板上铺有白纸、复写纸和导电纸，最下面的是 纸，该实验应选用 电源。（　　）
A．白，直流 B．复写，直流 C．导电，交流 D．导电，直流
11．以下关于电场线和等势面的说法正确的是（　　）
A．匀强电场的电场线一定相互平行，但电场线间距可以不相等
B．匀强电场的等势面一定相互平行，但等势面间距可以不相等
C．电场线一定不能相交，但等势面可以相交
D．电场线的稀疏的地方等势面也一定稀疏
12．下列关于电场线和等势面的说法正确的是（　　）
A．沿电场线方向，电势降低，电势降低的方向就是电场的方向
B．在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功
C．电场线的疏密表示场强的强弱
D．电场中某点的场强方向，就是电荷在该点所受电场力的方向
13．如图所示为静电场的一部分电场线的分布，下列说法正确的是（　　）
A．这个电场可能是负点电荷的电场
B．A点的电势比B点电势要低
C．点电荷q在A点时受到的电场力比在B点时受到的电场力大
D．负电荷在B点时受到的电场力的方向沿B点切线BP方向
14．一孤立的带负电的点电荷静置于点，另一点与点的连线为水平线，电荷周围作出几条对称电场线如图所示。以点为圆心画一个圆，与电场线分别相交于、、、、、，下列说法正确的是（　　）
A．、两点的电场强度相同
B．、两点间电势差等于、两点间电势差
C．电子在点的电势能小于在点的电势能
D．正点电荷从点沿圆周逆时针移动到点过程中，电场力对它做正功
二、解答题
15．如图所示A、B为一正点电荷Q在真空中所形成的电场中的两个点，已知A点与场源电荷Q的距离为r。若一质量为m带电量为+q的检验电荷从A点移动到B点过程中电场力所做的功为WAB，静电力常量为k，求：
（1）电场中A点的电场强度EA大小及方向；
（2）电场中A、B两点间的电势差UAB和UBA；
16．如图所示，已知一匀强电场，场强，现让一个电荷量的电荷沿电场方向从M点移到N点，间的距离。试求：
（1）M、N间两点间的电势差；
（2）此过程中电荷电势能增加还是减小，增加或减少多少焦耳？
参考答案
1．C
【详解】
．等势面与电场线垂直，故沿着等势面移动电荷时，电场力与运动方向一直垂直，电场力不做功，但电荷要受到电场力作用力，故A错误；
B．电场中电势相等的各个点构成的面叫做等势面，等势面上各个点的场强大小情况要看具体的电场，不一定相等，故B错误；
C．等势面与电场线垂直，可知匀强电场中的等势面是相互平行的垂直于电场线的一簇平面，故C正确；
D．等势面与电场线垂直，可知孤立点电荷在真空中形成的电场的等势面是以点电荷为圆心的一簇球面，故D错误。
故选Ｃ。
2．B
【详解】
AB．从a点移到b点过程中电场力做功6×10﹣3J，根据功能关系可知电荷q的电势能减小了为6×10﹣3J，故A错误，B正确；
CD．根据电场力做功与电势差的关系，可得a、b间的电势差为
所以a点的电势比b点的电势高，故CD错误。
故选B。
3．D
【详解】
A．粒子2个单位的带正电荷，粒子从f到b的过程中克服电场力所做的功为6eV，即电场力做负功，所以
各等势面之间的电势差是相等的，所以相邻的等势面之间的电势差
b的电势为0，所以c的电势为-1V，故A错误；
B．b的电势为0，等势面d的电势为-2V，所以粒子经过平面d时，其电势能为-4eV，故B错误；
C．相邻的等势面之间的电势差为1V，所以
粒子从f到a的过程中电场力所做的功为
粒子到达a的动能
说明粒子垂直于等势面方向运动时可以到达a．由于不知道粒子运动的方向是否垂直于等势面，所以粒子不一定能到达a，故C错误；
D．粒子从f到b的过程中克服电场力所做的功为6eV，即电场力做负功，粒子到达b的动能
粒子的动能
所以粒子经过平面f时的速率与经过b时的速率的比值
故D正确。
故选D。
4．B
【详解】
从A移到B，则有
可知
从B移到C，则有
可知
联立有
所以
故选B。
5．C
【详解】
由题意可知：直线ab的中点的电势为6 V ，与c点等势，故应按C图进行求解，电场的方向由电势高处指向电势低处，C图表示正确。
故选C。
6．D
【详解】
A．等差等势面P处密，P处电场强度大，带电质点受到的电场力大，加速度大，故A错误；
BCD．根据轨迹弯曲的方向和电场线与等势线垂直可知带负电的质点在R点所受的电场力应向下，所以电场线向上，故c等势面的电势最高。由于负电荷在电势高处电势能小，可知质点在P点电势能大。由能量守恒知带电质点运动过程中动能与电势能之和不变，P点电势能大则动能小，故BC错误，D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．处场强方向沿x轴正方向，根据沿着电场线方向电势降低，x2处电势高于x4处电势﹐带正电的点电荷在x2处电势能比在x4处的大，选项A错误；
B．x1~x3处场强为x轴正方向，则从x1到x3处顺着电场线方向移动正点电荷，电势降低，正电荷的电势能减小，选项B错误；
C．由U=Ed知E-x图线与x轴所围的面积表示电势差，则知x1、x2两点之间的电势差小于x3、x4两点之间的电势差，选项C正确；
D．由x1运动到x4的过程中，电场强度的绝对值先增大后减小，由F=qE知，电场力先增大后减小，选项D错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．若假设、都是负电荷，则x轴上的电场线应该从无穷远处某点分别指向两电荷所在位置，由于选取无穷远处电势为0，则根据沿着电场线方向电势逐渐降低，可知画出的图线应该在轴下方，与题图相矛盾，所以假设错误，即、不可能都是负电荷，故A错误；
BD．由图线的斜率表示电场强度的大小，依题意可知处的合电场强度为0，则点电荷q在该处受到的合外力为0，加速度为0；由场强叠加原理可知、在处各自产生的电场强度大小相等，方向相反，即
可得
故B错误，D正确；
C．由题图可知，处的电势与处的电势相等，所以在处由静止释放一个正点电荷，根据功能关系可得
即电荷到达处时速度为0，所以正点电荷q不可能运动到处，故C错误。
故选D。
9．B
【详解】
A．依据等差等势线的疏密，可知，在c、d、e、f 四点中，f点的电场最强，A错误；
B．沿着电场线方向，电势是降低的，因B供电线的电势高于A电线的电势，则在c、d、e、f四点中，c点的电势最高，f点的电势最低，B正确；
C．若将某电子由c移到f，即从高电势到低电势，其电势能将增大，C错误；
D．将某电子在d点由静止释放，在电场力作用下，它会向c点所在等势面运动，D错误。
故选B。
10．A
【详解】
本实验中探测等势点时需要探针与最上面的导电纸接触，接触时通过复写纸在最下面的白纸上留下痕迹，因此最下面的是白纸，本实验中用恒定电流场模拟两个等量异种点电荷形成的静电场中的等势线，使用的是直流电源，BCD错误，A正确。
故选A。
11．D
【详解】
A．匀强电场的电场线一定相互平行，因为电场线的疏密表示电场的大小，所以匀强电场的电场线间距一定相等，A错误；
B．匀强电场的等势面一定相互平行，因为等势面的疏密表示电场的大小，所以匀强电场的等势面间距一定相等，B错误；
C．电场线一定不能相交，等势面也不能相交，如果等势面相交，相交处的电势就有两个值，C错误；
D．因为电场线的疏密和等势面的疏密都表示电场的大小，所以电场线的稀疏的地方等势线也一定稀疏，该地方的电场较小，D正确。
故选D。
12．BC
【详解】
A．沿电场线方向，电势降低，电势降低最快的方向就是电场的方向，A错误；
B．在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功，B正确；
C．电场线的疏密表示场强的强弱，C正确；
D．电场中某点的场强方向，就是正电荷在该点所受电场力的方向，D错误。
故选BC。
13．BC
【详解】
A．负点电荷的电场线为直线，故A错误；
B．沿电场线方向电势降低且等势线垂直于电场线，故A点的电势比B点电势要低，故B正确；
C．电场线的疏密表示电场强度的大小，由图知，A处的电场强度更大，则点电荷q在A点时受到的电场力比在B点时受到的电场力大，故C正确；
D．负电荷在B点时受到的电场力的方向与电场强度方向相反即沿B点切线PB方向，故D错误。
故选BC。
14．BC
【详解】
A．、两点到点电荷的距离相等，根据可知，、两点的电场强度大小相等，方向不同，故、两点的电场强度不相同，故A错误；
B．点电荷的等势面是以点电荷为球心的同心球面，由于、两点到点电荷的距离相等、 、两点到点电荷的距离相等，则有、，故、两点间电势差等于、两点间电势差，故B正确；
C．场源电荷负电荷，则距离场源电荷较近点的电势小于较远的点的电势；根据可知，带负电荷的电子在电势较高处的电势能反而较小，即电子在点的电势能小于在点的电势能，故C正确；
D．正点电荷从点沿圆周逆时针移动到点过程中，电势增大，根据可知，电势能增大，电场力对它做负功，故D错误。
故选BC。
15．（1），由Q指向A；（2），
【详解】
（1）根据点电荷电场强度公式
可得A点的电场强度大小为
其方向背离正点电荷，即由Q指向A；
（2）根据电场力做功公式
WAB=qUAB
则有
16．(1)；(2)增加
【详解】
(1)根据电势差与电场强度的关系，有
(2)根据电场力做功公式，有
此过程中电荷电势能增加。