10.2电势差 同步检测— 2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册 Word版含答案

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…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
)
(
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
10.2电势差
一、单选题
1.下列物理量中哪个量与检验电荷有关（??
）
A.?电场强度????????????????????????????????B.?电势????????????????????????????????C.?电势能????????????????????????????????D.?电势差
2.在以点电荷为球心、r为半径的球面上各点相同的物理量是（??
）
A.?电场强度?????????????????B.?同一电荷所受电场力?????????????????C.?电势?????????????????D.?不同电荷具有的电势能
3.如图所示，在电场中有M、N两点，则（??
）
A.?M点的电势比N点的电势高?????????????????????????????????B.?M点的电场强度比N点的电场强度大
C.?正电荷在M点的电势能比在N点的电势能大?????????D.?负电荷从M点运动到N点，电场力做负功
4.如图所示是点电荷Q的电场线分布，A、B是某一电场线上的两点，则（?
）
?
A.?Q带负电荷??????????????????????????????????????????????????????????B.?A点电势比B点电势高
C.?A，B两点电场强度相等??????????????????????????????????????D.?正电荷在A点电势能大于在B点电势能
5.如图所示为等量异种点电荷的电场线，A、B两点的电场强度分别为EA、EB
，
电势分别为φA、φB
，
下列叙述中正确的是（??
）
A.?EA，
φA<φB?????????B.?EA，
φA>φB?????????C.?EA>EB
，
φA>φB?????????D.?EA>EB
，
φA<φB
6.匀强电场中的矩形abcd
，a点电势5V，b点电势-5V，c点电势-10V，则d点电势为（??
）
A.?0??????????????????????????????????????B.?-10V??????????????????????????????????????C.?-20V??????????????????????????????????????D.?10V
7.在一个匀强电场中有a、b两点，相距为d，电场强度为E，把一个电量为q的正电荷由a点移到b点时，克服电场力做功为W，下列说法正确的是（
??）
A.?该电荷在a点电势能一定比b点大?????????????????????????B.?a点电势一定比b点电势低
C.?a、b两点电势差大小一定为U=Ed??????????????????????D.?a、b两点电势差Uab=
8.在某电场中，已知A、B两点间的电势差UAB=20V，在将电荷量为q=-2×10-9C的点电荷由A点移动到B点的过程中，(???
)
A.?静电力做正功1.0×10-10J????????????????????????????????????B.?静电力做负功1.0×10-10J
C.?电势能增加4.0×10-8J?????????????????????????????????????????D.?电势能减少4.0×10-8J
9.如图所示，a、b、c是一条电场线上的三点，电场线的方向由a到c，a、b间距离等于b、c间距离，用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和场强，可以判定（??
）
A.?Ea＞Eb＞Ec?????????????????B.?φa＞φb＞φc?????????????????C.?φa
–φb=φb
–φc?????????????????D.?Ea
=
Eb
=
Ec
10.如图所示，平行板电容器与直流电源连接，上极板接地。一带负电的油滴位于电容器中的P点且处于静止状态。现将下极板竖直向下缓慢地移动一小段距离，则（
??）
A.?带电油滴将竖直向上运动????????????????????????????????????B.?P点的电势将升高
C.?带电油滴的机械能将增加????????????????????????????????????D.?通过灵敏电流计有从b往a的电流
11.如图所示为某电场中x轴上电势φ随x变化的图象，一个带电粒子仅受电场力作用在x=0处由静止释放沿x轴正向运动，且以一定的速度通过x=x2处，则下列说法正确的是(?
?)
A.?x1和x2处的电场强度均为零
B.?x1和x2之间的场强方向不变
C.?粒子从x=0到x=x2过程中，电势能先增大后减小
D.?粒子从x=0到x=x2过程中，加速度先减小后增大
12.水平面内有一等边三角形ABC，O点为三角形的几何中心，D点为O点正上方的一点，O点到A、B、C、D四点的距离均为l。现将三个电荷量均为Q的正点电荷分别固定在A、B、C处，已知静电力常量为k。则下列说法正确的是（
??）
A.?O点的电场强度大小
?????????????????????????????B.?D点的电场强度大小
C.?O点的电势为零???????????????????????????????????????????????????D.?D点的电势比O点的电势低
13.如图所示，两个固定的等量异种电荷相距为4L，其连线中点为O，以O为圆心、L为半径的圆与两点电荷间的连线及连线的中垂线分别交于a、b和c、d．则(??
)
A.?a、b两点的电场强度大小相等，方向相反
B.?c、d两点的电场强度大小相等，方向相同
C.?将一带正电的试探电荷从a点沿直线移到b点，其电势能先减小后增大
D.?将一带正电的试探电荷从c点沿直线移到d点，其电势能先增大后减小
14.下列是某同学对电场中的概念、公式的理解，其中不正确的是（??????
）
A.?根据电场强度的定义式E=F/q,电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量q成反比??????????B.?根据点电荷场强公式E=kQ/r2,E与Q成正比，而与r2成反比
C.?根据电场力做功的计算式W=Uq，一个电子在1V电压下加速，电场力做功为1eV??????????D.?根据电势差的定义式Uab=Wab/q，带电量为1C的正电荷，从a点移动到b点克服电场力做功为1J，则a、b两点间的电势差为-1V。
15.空间有一均匀强电场，在电场中建立如图所示的直角坐标系O-xyz，M、N、P为电场中的三个点，M点的坐标（0，a，0），N点的坐标为（a，0，0），P点的坐标为
。已知电场方向平行于直线MN，M点电势为0，N点电势为1V，则P点的电势为（??
）
A.?????????????????????????????????????B.?????????????????????????????????????C.?????????????????????????????????????D.?
16.如图所示，真空中有一个边长为L的正方体，正方体的两个顶点M、N处分别放置电荷量都为q的正、负点电荷。图中的a、b、c、d是其他的四个顶点，k为静电力常量。下列表述正确是（??
）
A.?a、b两点电场强度大小相等，方向不同
B.?c点电势高于d点电势
C.?把点电荷
从c移到d，电势能增加
D.?同一个试探电荷从c移到b和从b移到d，电场力做功不同
二、解答题
17.将一个电荷量1.0
10-9的负电荷,从无穷远处移到电场中的A点,克服电场力做功2.0
10-7J,现将该电荷从A点移到B点,电荷克服电场力做功7.0
10-7J.试求A、B两点电势(取无穷远处电势为零).
18.在电场中把一个电荷量为﹣6×10﹣8C的点电荷从A点移到B点，电场力做功为﹣3×10﹣5J．将此电荷从B点移到C点，电场力做功为4.5×10﹣5J，求A与C两点间的电势差．
19.如图所示，光滑绝缘体杆竖直放置，它与以正点电荷Q为圆心的某一圆交于B、C两点，质量为m，带电荷量为﹣q的有孔小球从杆上的A点无初速度下滑，已知q远小于Q，AB=h，小球滑到B点时速度大小为
，则小球从A运动到B的过程中，电场力做多少功？若取A点电势为零，C点的电势是多大？
答案解析
一、单选题
1.【答案】
C
【解析】A．电场强度是描述电场的力的性质的物理量，由定义式
可知，E与检验电荷无关，A不符合题意；
B．电势是描述电场的能的性质的物理量，由电场本身决定，与检验电荷无关，B不符合题意；
C．根据电势能的公式：
知：电势能既与电场有关，也与检验电荷q有关，C符合题意；
D．电势差是电场中两点之间的电势的差值，即
与检验电荷无关，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】求解AB两点间的电势差，利用公式电荷在AB两点间移动电场力所做的功除以电荷量即可。
2.【答案】
C
【解析】AB．电场强度和电场力均为矢量，在以点电荷为球心、r为半径的球面上各点的电场强度和电场力的大小相同，方向不同，AB不符合题意；
C．在以点电荷为球心、r为半径的球面上各点电势相同，即等势面，C符合题意；
D．根据
可知不同电荷在同一等势面上电势能不同，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】对与点电荷来说，电场线是以电荷为中心发散或会聚的，而电场的等势面是一个一个的同心圆。
3.【答案】
B
【解析】A．沿电场线方向电势降低，所以
，A不符合题意；
B．电场线的疏密程度表示电场强度的弱强，所以
，B符合题意；
C．根据电势能
可知正电荷在
点的电势能比在
点的电势能小，C不符合题意；
D．负电荷从M点运动到N点，受到的电场力与运动方向相同，电场力做正功，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】结合题目中给出的电场线模型，电场线密集的区域电场强度大，沿电场线方向电势减小，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加。
4.【答案】
A
【解析】由电场线的分布可知，Q带负电荷，A符合题意；顺着电场线电势降低，可知A点电势比B点电势低；正电荷在A点电势能小于在B点电势能，BD不符合题意；电场线的疏密反映场强的大小，可知A点电场强度大于B点的电场强度，C不符合题意．
故答案为：A
【分析】结合点电荷的电场线模型，电场线密集的区域电场强度大，沿电场线方向电势减小，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加。
5.【答案】
B
【解析】由电场线的分布情况可知，B处电场线比A处电场线密，则B点的场强大于A点的场强，即EB＞EA
根据顺着电场线方向电势逐渐降低，可知，A点的电势高于B点的电势，即φA>φB
B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B
【分析】结合题目中给出的电场线模型，电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小，相应的动能就会增加，电场力做负功，电势能增加，电荷的动能减小。
6.【答案】
A
【解析】根据在匀强电场中两点之间的电势差U=Edcosθ，设电场线与ad之间的夹角为θ，则电场线与bc之间的夹角也是θ，设ad=bc=L，则：Uad=Ubc=ELcosθ
又：Uad=φa-φd=5V-φd
Ubc=φb-φc=-5V-(-10V)=5V
所以φd=0V
故答案为：A
【分析】结合题目中给出的a、b、c三点电势，求出平面中场强的大小和方向，进而求出d点的电势。
7.【答案】
B
【解析】A．正电荷从a点移到b点时，克服电场力做功为W，即电场力对电荷做负功，电势能增加，则电荷在a点电势能较b点小，A不符合题意；
B．由电势能公式EP=qφ分析知，正电荷在电势低处电势能小，所以a点电势比b点电势低，B符合题意；
C．a、b两点不一定沿着电场线方向，所以a、b两点电势差大小不一定为U=Ed，C不符合题意；
D．电荷从a移动到b，电场力做功为-W，根据电势差的定义得：ab间的电势差：Uab=
，D不符合题意。
故答案为：B
【分析】电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小，，相应的动能就会增加，电场力做负功，电势能增加，电荷的动能减小。
8.【答案】
C
【解析】AB．由A点移动到B点的过程中静电力对点电荷做功为
即静电力做负功4.0×10-8J，AB不符合题意；
CD．由电场力做功与电势能关系可知，点电荷的电势能增加4.0×10-8J，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小，，相应的动能就会增加，电场力做负功，电势能增加，电荷的动能减小。
9.【答案】
B
【解析】沿电场线的方向电势降低，即φa>φb>φc
，
电场中某点的电场强度的大小由该点与产生电场的电荷的距离和产生电场的电荷的分布决定，电场线的疏密程度也可表示电场强度的大小，图中只有一条电场线，无法判定各点电场强度的大小关系，也无法判断两点间电势差的大小，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B
【分析】结合题目中给出的电场线模型，电场线密集的区域电场强度大，沿电场线方向电势减小，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加。
10.【答案】
B
【解析】A．将下极板竖直向下缓慢移动时，板间距离d增大，电容器的电压U不变；由
分析得知，板间场强减小，则油滴所受电场力减小，油滴将沿竖直向下运动．A不符合题意；
B．P点到上极板的距离不变，而E减小，由U=Ed知，P点与上极板间电势差减小，且P点的电势小于零，则P点的电势升高，B符合题意；
C．油滴向下运动，电场力对油滴做负功，则其机械能减小，C不符合题意；
D．电容器的电容减小，带电量减小，故电容器放电，由电流计中由a到b的电流；D不符合题意。
故答案为：B
【分析】本题是电容器动态变化分析问题，抓住不变量：电容器与电源保持相连，电压不变，由
、
和
三个公式结合分析．
11.【答案】
D
【解析】A、φ-x图象的切线斜率越大，则场强越大，因此A不符合题意；
B、由切线斜率的正负可知，x1和x2之间的场强方向先沿正方向后沿负方向，B不符合题意；
C、粒子由x=0处由静止沿x轴正向运动，表明粒子运动方向与电场力方向同向，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，C不符合题意；
D、由图线的切线斜率可知，从x=0到x=x2过程中电场强度先减小后增大，因此粒子的加速度先减小后增大，D符合题意.
故答案为：D
【分析】对于电势-距离图像，图形的斜率表示该位置处电场的强度，与横轴包围的面积是电场力做的功，结合选项求解即可。
12.【答案】
D
【解析】A、三个电荷量均为Q的正点电荷在O点产生的电场强度的大小均为
，方向互成120°，由点电荷的电场叠加原理和对称性可知O点的电场强度大小为零，故答案为：项A不符合题意；
B、三个电荷量均为Q的正点电荷在D点产生的电场强度的大小均为
，方向与OD均成45°，根据对称性可知D点电场强度的方向沿OD方向，根据叠加原理可求出D点的电场强度为
，B不符合题意；
CD、以无穷远处为零电势点，正电荷周围空间电势为正值，可判断O点的电势不为零，又因为沿着电场线方向电势降低，D点的电势比O点的电势低，C不符合题意，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据点电荷场强
求得分场强,然后根据矢量叠加原理求得合场强;再根据沿着电场线电势降低得到电势大小关系。
13.【答案】
B
【解析】根据两等量异种点电荷电场特点，a、b两点和c,d两点的电场强度大小相同，方向相同，A不符合题意，B符合题意；将一带正电的试探电荷从a点沿直线移到b点，电场力一直做正功，故其电势能一直减小，C不符合题意；cd连线上电势均为零，故
将一带正电的试探电荷从c点沿直线移到d点，其电势能不变，D不符合题意；
故答案为：B.
【分析】结合等量异种电荷的电场线模型，电场线密集的区域电场强度大，沿电场线方向电势减小，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加。
14.【答案】
A
【解析】根据电场强度的定义式E=F/q,电场中某点的电场强度等于试探电荷所受的电场力与试探电荷量q的比值，A错误，符合题意；根据点电荷场强公式E=kQ/r2,E与Q成正比，而与r2成反比，B不符合题意；根据电场力做功的计算式W=Uq，一个电子在1V电压下加速，电场力做功为1eV，C不符合题意；
根据电势差的定义式Uab=Wab/q，带电量为1C的正电荷，从a点移动到b点克服电场力做功为1J，则a、b两点间的电势差为
，D不符合题意；
故答案为：A.
【分析】根据电场强度的定义式判断；根据点电荷场强公式判断；根据电场力做功的计算式W=Uq，根据电场力做功的计算式；
根据电势差的定义式，根据电势差定义式判断.
15.【答案】
D
【解析】根据题意已知电场方向平行于直线MN，点M的电势为0，点N的电势为1V，故
，将电场强度沿着-x方向和+y方向正交分解，设合场强为E，则-x和+y方向的分量分别为：
，设P在xOy平面上的投影为
点，投影点的坐标为
，则联立即得
，又因N点电势为1V，则
电势为
，即P点电势为
，D符合题意
故答案为：D
【分析】求解P点的电势，先找到电势为零的位置，利用电场力乘以两点之间的距离即为P点的电势。
16.【答案】
B
【解析】A．等量异种电荷的电场线等势线分布如图
根据电场线分布，结合a、b两点连线在两点电荷连线的中垂线上，可知，a、b两点的电场强度大小相等，方向相同，则电场强度相同，A不符合题意；
BC．根据等量异种电荷电场线的特点，因为沿着电场线方向电势逐渐降低，则c点的电势大于d点的电势，把点电荷+Q从c移到d，电场力做正功，电势能减少，C不符合题意B符合题意；
D．a、b两点连线在两点电荷连线的中垂线上，b点电势为0，c、d为对称点，则c和b的电势差与b和d的电势差相等，根据
可知，当同一电荷从c移到b和从b移到d，电场力做功相等，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】1.根据电场线分布，a、b两点电场强度相同。2.沿着电场线方向电势逐渐降低，c点的电势大于d点。3.把点电荷+Q从c移到d，电场力做正功，电势能减少。4.c、d为对称点，当同一电荷从c移到b和从b移到d，电场力做功相等。
二、解答题
17.【答案】
解：从无穷远处移到电场中的A点的电势差为：
无穷远电势为零，
，
则A点电势：
又有：
联立以上可知：
【解析】【分析】求解电场中某一位置的电势，先确定零势能面，利用电荷在该位置与零势能面之间电场力做的功除以电荷量即可。
18.【答案】
解：根据W=qU可知：
WAC=WAB+WBC=﹣3×10﹣5+4.5×10﹣5J=1.5×10﹣5J=qUAC
则：UAC=
=﹣250V
答：AC之间的电势差是﹣250V．
【解析】【分析】AC两点间的电势差，利用电荷从A点移动到B点，电荷做的功除以电荷量即可。
19.【答案】解：A→B由动能定理：
??
又
又B．C等势∴
答：小球从A运动到B的过程中，电场力做功为
，若取A点电势为零，C点的电势是
．
【解析】【分析】由题，B、C两点在以正电荷Q为圆心的同一圆周上，电势相等，小球从B运动到C过程，电场力做功为零，根据动能定理研究小球从A运动到B的过程，求出电场力所做的功，进而求出AB间的电势差．