10.2电势差基础训练（word 含答案）

10.2电势差基础训练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．下列物理量中哪个与检验电荷有关（ ）
A．电场强度 B．电势差 C．电势能 D．电场线
2．关于电场强度和电势的关系，下列说法正确的是（ ）
A．场强处处为零的空间，电势也一定处处为零
B．场强处处相同的区域内，电势也一定相同
C．场强的方向总是跟等势面垂直
D．电势高的地方场强一定大
3．下列用基本单位表示电势差的单位正确是（　　）
A． B． C． D．
4．如图所示，是一粒子从A点射入电场，从B点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力．下列说法正确的有（　　）
A．电场力对粒子做正功 B．粒子的加速度先不变，后变小
C．粒子的速度不断增大 D．粒子的电势能先减小，后增大
5．一带正电的粒子仅在电场力作用下从A点经B、C运动到D点,其图像如图所示.分析图像,下列说法正确的是（ ）
A．A处的电场强度大于C处的电场强度
B．B、D两点的电场强度和电势一定都为零
C．带正电粒子在A处的电势能大于在C处的电势能
D．A、C两点间的电势差大于B、D两点间的电势差
6．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与电场力做功成正比，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
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点时静电力做的功
7．下面各种说法中正确的是（　　）
A．法拉第首先提出了电场的概念且采用了电场线描述电场
B．元电荷最早由库仑通过油滴实验测出
C．电场中A、B两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同而改变，所以UAB＝UBA
D．电场强度为零处，电势一定为零
8．一水平放置的光滑铜板正中央上方某处固定放置一个带正电的可视为点电荷的源电荷Q．一个绝缘的带少量正电的金属小球（即小球自身带正电，但和周围环境以及和铜板之间没有电量交换）以某一初速度水平冲上该铜板，经位置B到达位置C后离开金属板．则对小球在ABC间的运动速率的判断中正确的是( )
A．先增大后减小 B．先减小后增大 C．一直减小 D．一直不变
9．下列单位为国际单位制中基本单位的是（　　）
A．质量的单位kg B．力的单位N C．功的单位J D．电势差的单位V
10．两点电荷形成电场的电场线分布如图所示，若图中A、B两点处的场强大小分别为EA、EB，电势分别为φA、φB，则（ ）
A．EA＜EB φA＞φB B．EA＜EB φA＜φB C．EA＞EB φA＜φB D．EA＞EB φA＞φB
11．某电场的等势面如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．A、B两点电场强度的方向相同
B．一个电子在A点具有的电势能高于在B点的电势能
C．将一个质子从A点移动到C点，电势能增加
D．将一个电子从B点移动到C点，电势能增加
12．法拉第笼是一个由金属编织成的笼子，笼体与大地连通。如图为某次演示中体验者进入笼子后，关闭笼门，操作员通过放电杆将78763V高压直流电靠近笼子，当放电杆尖端距笼体很近时，出现放电火花。放电杆靠近但未放电前关于法拉第笼下列说法正确的是（　　）
A．笼子外表面电荷均匀分布
B．笼子外表面靠近放电杆位置电势高，距离较远处电势低
C．感应电荷在笼子内部形成的场强处处相等
D．笼子内部任意两点间电势差为零
13．如图所示，C、B、A表示电场中的三个等势面，A、B间的电势差等于B、C间的电势差，一个正电荷在等势面A出的动能为10J，运动到C等势面出的动能为0，选取B等势面为零电势参考平面，则当此电荷的电势能为4J时，它的动能为（不计重力及空气阻力）（　　）
A．1J B．4J C．5J D．-1J
14．如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且相邻两条等势线间的电势差相等．一正电荷（只在电场力的作用下）在上时，具有的动能是20eV，它运动到等势线上时，速度为零．令的电势为0．那么该电荷的电势能为4eV时，其动能大小为（ ）
A．16eV B．6eV C．10eV D．4eV
15．如图所示，虚线a、b、c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Uab=Ubc，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知以下说法中不正确的是（　　）
A．三个等势面中，a的电势最低
B．带电质点通过P点时的动能比Q点大
C．带电质点通过P点时的电势能比Q点大
D．带电质点通过P点时的加速度比Q点大
二、填空题（共4题）
16．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。
17．如图所示，实线为电场线，虚线为等势面，且相邻两等势面的电势差相等，一正电荷在等势面φ3上时具有动能60J，它运动到等势面φ1上时，速度恰好为零，令φ2＝0，那么，当该电荷的电势能为12 J时，其动能大小为____ J．
18．电场中某一电场线为一直线，线上有A、B、C三个点，电荷量的点电荷Q1从B点移到A点时静电力做了的功；电荷量的点电荷Q2在B点的电势能比在C点时多，那么：
（1）比较A、B、C三点的电势高低，由低到高的排序是______；
（2）若设B点的电势为零，电荷Q2在A点的电势能是______J。
19．（1）用电流场模拟静电场描绘等势线的实验中，在下列所给出的器材中，应该选用的是__________（用器材前的字母表示）
A．6V的交流电源
B．6V的直流电源
C．100V的直流电源
D．量程为0～300 A，零刻度在刻度盘中央的电流表
E．量程0～0.5V, 零刻度在刻度盘中央的电压表
（2）在实验中，按下电键，接通电路，若一个探针与基准点O接触，另一个探针已在基准点O的一侧找到实验所需要的点a，如图所示，则当此探针与a点接触时，电表的指针应______（左偏、指零、右偏）
三、综合题（共4题）
20．在做“电场中等势线的描绘”的实验时，先在导电纸上画出电极a和b（模拟为点电荷）的连线，在连线上选取间距大致相等的5个点c、d、e、f、g，如图所示．G为灵敏电流表，甲、乙为两探针．在实验时将a、b接入电源
（1）为得到过d点的等势线，须不断移动探针_____（填“甲” 或“乙”）
（2）在下图上画出过f点的等势线
（3）对于该实验的认识与判断，下列说法正确的是（ ）
A．电流表读数为零时表明所测两点的电势差为零
B．如果将一根探针接触连线中点，另一探针从一个电极沿连线逐渐移动到另一电极，电流表的读数是逐渐变小的
C．在实验过程中电极与导电纸的相对位置不能再改变
D．从实验原理来说，如用电压表代替电流表也可以描绘出等势线
21．如图，水平方向的匀强电场中有一光滑绝缘圆轨道，轨道平面与电场方向平行，a、b为轨道直径的两端，该直径与电场方向平行。一电荷量为+0.2C的质点沿轨道内侧运动，经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为1.2N和3.6N，求：电场强度E的大小。
22．在电场中把的正电荷沿着电场线从A点移动到B点，静电力做功。再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功。求：
(1)电势差
(2)请根据以上数据，在下面电场线上标出A、B、C三点可能的位置
(3)如果规定B点为0电势点，请根据功能关系，求出该点电荷在C点的电势能，并利用电势的定义式求出C点的电势。
23．已知匀强电场中三点A、B、C的电势分别为12V、4V、﹣4V，请用刻度尺和三角板画出场强方向，保留作图痕迹并简要写出作图步骤．（电场方向在纸面内）
参考答案
1．C
【详解】
电场强度、电势差和电场线都是由电场本身决定的物理量，与检验电荷无关；电势能Ep=φq，与试探电荷大小有关；故选项C正确，ABD错误；故选C.
2．C
【详解】
试题分析：电势为零的点可任意选取，而场强为零是由电场本身决定的，所以电势为零的位置，场强不一定为零，A错误；场强相等的各点，电势不一定相等，比如匀强电场中，各点场强相等，顺着电场线方向的各点电势降低，B错误；等势面上各个点的电势相等，所以在等势面上移动电荷时，电场力对电荷不做功，可以得出场强没有等势面上的分量，即电场强度的方向总是与等势面垂直，C正确；电势高的位置，电场线不一定密，场强不一定大，D错误．故选C
考点：电场强度、电势．
3．B
【详解】
根据电场强度的定义式
得出电场强度的单位是 N/C，而
根据电势差与场强的关系
得出电势差的单位为
故选B。
4．B
【详解】
A．由图左侧的电势高，电场线（垂直于等势面）先向右后（虚线上方）向上偏，而粒子后向下偏，说明电场力斜向左下，与电场强度方向相反，所以粒子带负电，故A错误；
B．因为等势面先平行并且密，后变疏，说明电场强度先不变，后变小，则电场力先不变，后变小，所以加速度先不变，后变小，故B正确；
C．匀强电场中电场力与初速度方向相反，右侧电场力与速度夹钝角，电场力一直做负功，所以速度不断减小，故C错误；
D．因为电场力一直做负功，所以电势能一直增大，故D错误。
故选B。
5．A
【详解】
A.因为v-t线的斜率等于物体的加速度，故在A处的加速度大于C处的加速度，A处的电场强度大于C处的电场强度，选项A正确；
B.B、D两点切线的斜率为零，故两点的加速度为零，场强为零，但是电势不一定都为零，选项B错误；
C.粒子在A处的速度大于C处的速度，则在A处的动能大于C处的动能，在A处的电势能小于在C处的电势能，选项C错误；
D.根据动能定理可知：;，由图线可知，则A、C两点的电势差小于B、D两点间的电势差，选项D错误；
故选A。
6．B
【详解】
AB．电势差是A、B两点的电势之差，由电场本身决定的，与及q无关，故A错误，B正确；
C．把负电荷从A点移到B点电场力做正功，根据知
故C错误；
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点时静电力做的功与电荷量的比值，故D错误。
故选B。
7．A
【详解】
A．根据物理学史可知，法拉第首先提出了电场的概念且采用了电场线描述电场，故A正确；
B．元电荷最早由密里根通过油滴实验测出，故B错误；
C．电场中A、B两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同而改变，其中UAB=－UBA，故C错误；
D．电势的大小取决于零势能面的选择，电场强度为零处，电势不一定为零，故D错误。
故选A。
8．D
【详解】
试题分析：铜板处于Q产生的电场中，稳定后Q处于静电平衡状态，即是一个等势体，铜板表面是一个等势面，所以带电小球q在表面上运动时，电场力不做功，即速度大不变，故D正确
考点：考查了静电平衡
9．A
【详解】
A．质量的单位：kg是基本单位，故A正确；
B．力的单位：N是导出单位，不是基本单位，故B错误；
C．功的单位：J是导出单位，不是基本单位，故C错误；
D．电势差的单位：V是导出单位，不是基本单位，故D错误。
故选A。
10．D
【详解】
由电场线的分布情况可知，A处电场线比B处电场线密，则A点的场强大于B点的场强，即EA＞EB；过B点的等势线与A所在的电场线交于C点，则有A点的电势高低C点的电势，所以A点的电势高低B点的电势，即φA＞φB。
故选D。
11．D
【详解】
A．根据电场线方向与等势面垂直且由高电势指向低电势，可知A、B两点的电场强度方向不相同，故A错误；
B．因为A、B在同一等势面上，所以一个电子在A点和B点具有的电势能相同，故B错误；
C．将一个质子从A点移动到C点，电场力做功
电场力做正功，故电势能减少，故C错误；
D．将一个电子从B点移动到C点，电场力做功：
电场力做负功，故电势能增加，故D正确。
故选D。
12．D
【详解】
A．操作员通过放电杆将78763V高压直流电靠近笼子时，产生静电感应现象，笼子表面分布感应电荷，靠近放电杆位置电荷密集，故A错误；
BD．笼子处于静电平衡状态，静电平衡时笼子表面是等势面，笼子是等势体，内部场强处处为零，故B错误，D正确；
C．内部电场由感应电荷形成的电场和放电杆形成的电场合成，且场强为零，放电杆在笼子内部形成的场强不是处处相等，故C错误。
故选D。
13．A
【详解】
从A到C过程，动能减小10J，根据动能定理，电场力做功-10J，故电势能增加10J，由于B点电势为零，故C点的电势能为5J，A点的电势能为-5J，故总的能量为
E=5J+0=5J
粒子运动过程中只有电场力做功，故电势能和动能之和守恒，为5J；故电势能为4J时，动能为1J，故选A。
14．B
【详解】
因为只有电场力做功，所以动能和电势能之和不变，又因为正电荷从等势线运动到等势线时，动能减小，所以电场线方向向右，正电荷在等势线的电势能为
动能
又因为是匀强电场，且相邻的等势线间的电势差相等，电场力做功相同，动能变化相同，所以电荷位于等势线上时
动能
同理可得
当令时
所以
即当该电荷的电势能为4eV时，其动能大小为6eV，故选项B正确，ACD错误。
故选B。
【考点】
本题考查电场力做功和动能及电势能之间的关系，只有电场力做功时动能和电势能之和不变，但电势能的大小与选取的零势面有关．
15．B
【详解】
AC．电荷所受电场力指向轨迹内侧，由于电荷带正电，因此电场线指向右下方，沿电场线电势降低，故a等势线的电势最低，c点的电势最高，从P到Q过程中电场力做正功，电势能降低，故P点的电势能大于Q点的电势能，故AC正确；
B．根据质点受力情况可知，粒子从P到Q过程中电场力做正功，电势能降低，动能增大，故P点的动能小于Q点的动能，故B错误；
D．根据U=Ed知，等差等势面越密处场强越大，则P处场强比Q处的大，由牛顿第二定律知，质点通过P点时的加速度较Q点大，故D正确。
此题选错误的选项，故选B。
16．7 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]
17．18
【详解】
由题，正电荷在等势面φ3上时动能60J，在等势面φ1上时动能为零，此过程电荷动能的减小60J．由于相邻等势面间的电势差相等，电荷经过相邻等势面时电场力做功相等，动能减小量相等，则电荷经过φ2等势面时的动能为30J，又φ2=0，所以电荷的动能与电势能的总量为30J，根据能量守恒定律得到，电势能为12J时它的动能为18J．
18．
【详解】
(1)[1]根据电势差的定义式，BA间的电势差为
说明B点电势比A点电势高10V，点电荷Q2在B点的电势能比在C点多，则该电荷从B点移到C点电场力做功为，则有
说明B点电势比C点电势低10V，由低到高排序有
(2)[2]若B点的电势为0，则A点的电势为-10V，则点电荷Q2在A点的电势能为
19．BD 指零
【详解】
（1）本实验的原理是利用恒定电流场模拟静电场，所以6V的直流电源．故A错误，B正确；由于导电纸上任一点与基准点的电势差较小，为了找到等势点，需要量程0-300μA，零刻度在刻度盘中央的灵敏电流表．故C错误，D正确．故选BD．
（2）若一个探针P与基准点O接触，另一探针Q分别在基准点O的两侧找到了实验所需要的两点a、b，说明a、b两点的电势与基准点P的电势都相等，则当探针Q与a点接触时，电表的指针应指零．
20．(1)乙
（2）
(3)ACD
【详解】
（1）为得到过d点的等势线，须不断移动探针乙，使电流表示数为零
（2）在下图上画出过f点的等势线
（3）电流表读数为零时表明所测两点的电势差为零，A正确
如果将一根探针接触连线中点，另一探针从一个电极沿连线逐渐移动到另一电极，电流表的读数是先变小后变大，B错误
在实验过程中电极与导电纸的相对位置不能再改变，C正确
从实验原理来说，如用电压表代替电流表也可以描绘出等势线，D正确
故选ACD
21．2N/C
【详解】
在a点时：
在b点时：
由a到b的过程由动能定理：
代入数据解得：
22．(1)75V；(2)见解析；(3)4.0×10 7J，200V
【详解】
(1)根据
知
(2)同理
所以A点电势比B点高75V，B点电势比C点电势低200V，所以A、B、C三点可能的位置如图：
(3)根据功能关系知
如果规定B点为0电势点，，则
23．
【详解】
用直线连接A、C两点，并将线段AC分作两等分，中点为D点，因为是匀强电场，故D点电势为：
与B点电势相等．画出过B、D两点的直线，就是过B点的电势线．因为电场线与等势线垂直，所以过B作BD的垂线就是一条电场线，场强方向如图所示．
【点评】
解决本题关键要掌握匀强电场等势面的分布情况，并运用电场线与等势线垂直的特点，作出电场线．