人教版高中物理必修第三册第十章静电场中的能量第2节电势差课时作业含答案

(限时：40分钟)【合格考练】1．关于静电场的等势面，下列说法正确的是()A．两个电势不同的等势面可能相交B．电场线与等势面处处相互垂直C．同一等势面上各点电场强度一定相等D．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功解析：选B。若两个不同的等势面相交，则在交点处存在两个不同电势数值，与事实不符，A错误；电场线一定与等势面垂直，B正确；同一等势面上的电势相同，但电场强度不一定相同，C错误；将一负电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做负功，D错误。2．下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解，其中正确的是()A．根据电场强度的定义式E＝eq\f(F,q)可知，电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比B．根据电势的定义式φ＝eq\f(Ep,q)可知，该点的电势与其电势能成正比，与电荷量成反比C．根据真空中点电荷的电场强度公式E＝keq\f(Q,r2)可知，电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量无关D．根据电势差的定义式UAB＝eq\f(WAB,q)可知，电荷量为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解析：选D。电场强度取决于电场本身，与有无试探电荷无关，所以不能理解为电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量成反比，故A错误；电势是电场本身的性质与试探电荷无关，故B错误；根据真空中点电荷的电场强度公式E＝keq\f(Q,r2)可知，电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量成正比，与该点到场源电荷距离的平方成反比，故C错误；克服电场力做功，说明此过程电场力做负功，即WAB＝－1J，可得UAB＝－1V，故D正确。3．将一个点电荷，从静电场中的a点移到b点，电场力做功为零，则()A．a、b两点的电场强度一定相等B．作用在该电荷上的电场力与其移动方向总是垂直的C．a、b两点间的电势差一定为零D．电荷的电势能一定一直不变解析：选C。由W＝qUAB可知，若电场力做功为0，则a、b两点间的电势差一定为0，但是不能确定该电场的分布情况，即无法判断a、b两点的电场强度，故A错误，C正确；电场力可能先做正功，再做负功，也可能一直不做功，也可能先做负功再做正功，因此无法判断电势能的变化情况，电场力也不一定总是和移动方向垂直，故B、D错误。4．在某电场中，A、B两点间的电势差UAB＝60V，B、C两点间的电势差UBC＝－50V，则A、B、C三点电势高低关系是()A．φA>φB>φC B．φA<φC<φBC．φA>φC>φB D．φC>φB>φA解析：选C。因为UAB＝φA－φB＝60V>0，所以φA>φB，又UBC＝φB－φC＝－50V<0，所以φB<φC，又UAC＝UAB＋UBC＝60V＋(－50V)＝10V>0，所以φA>φC，故φA>φC>φB，C正确。5．雷雨天建筑物顶端一避雷针周围电场的等势面分布如图所示，A、B、C为空间电场中的三点，其中A、B两点位置关于避雷针对称，其中一电荷量大小为e的负电荷由C点移动到B点，下列说法中正确的是()A．A、B两点的电场强度相同B．该负电荷在C点的电势能小于在B点的电势能C．该负电荷从C点移动到B点，电场力做正功，大小为2keVD．C点场强大于B点场强解析：选C。根据对称性可知A、B两点电场强度大小相同，但根据电场强度方向垂直于等势面可知A、B两点电场强度方向不同，故A错误；负电荷在电势越低的位置电势能越高，所以负电荷在C点的电势能大于B点的电势能，故B错误；该负电荷从C点移动到B点，电场力做正功，大小为W＝－e(φC－φB)＝2keV，故C正确；等势面越稀疏的位置电场强度越小，所以C点场强小于B点场强，故D错误。6．某电场的电场线分布如图所示，将一电荷量q＝2×10－9C的试探电荷由电场中的a点移到b点，电荷克服电场力做功为4×10－8J，下列说法正确的是()A．a点的电场强度大于b点的电场强度B．试探电荷带正电C．a点电势低于b点电势D．a、b两点间的电势差为20V解析：选D。b点的电场线比a点电场线密，则a点的电场强度小于b点的电场强度，故A错误；试探电荷由电场中的a点移到b点，电荷克服电场力做功说明电荷受到的电场力的方向从b指向a，与电场线的方向相反，电荷带负电，故B错误；沿着电场线方向电势逐渐降低，则a点的电势比b点电势高，故C错误；根据W＝qU得Uab＝eq\f(W,q)＝eq\f(－4×10－8,－2×10－9)V＝20V，a、b两点间的电势差为20V，故D正确。【等级考练】7.某电场中的等势面如图所示，下列关于该电场的描述正确的是()A．负电荷在A点的电势能比在B点的电势能大B．电荷沿等势面AB移动的过程中，静电力始终不做功C．负电荷在A点的电势能比在C点的电势能大D．正电荷由A移动到C，静电力做负功解析：选B。A点和B点在同一等势面上，所以负电荷在A点的电势能和在B点的电势能一样大，故A错误；电荷沿等势面AB移动的过程中，静电力始终不做功，故B正确；负电荷在电势越低的地方电势能越大，所以负电荷在A点的电势能比在C点的电势能小，故C错误；根据WAC＝qUAC＞0，所以正电荷由A移动到C，静电力做正功，故D错误。8.(2024·广东中山月考)在圆锥体空间的顶点O固定一正点电荷，底面圆周上有三点a、b、c，O′是底面圆心，在该点电荷所产生的电场中，下列说法正确的是()A.a、b、c三点的电场强度相同B．a、b、c三点在同一个等势面上C．带正电的检验电荷沿直线从a至O′过程中受到的电场力减小D．带负电的检验电荷沿直线从a至O′过程中电势能增大解析：选B。根据正点电荷的电场分布规律可知，a、b、c三点的电场强度的大小相等，方向不相同，则a、b、c三点的电场强度不相同，故A错误；根据正点电荷的等势面的分布规律可知，a、b、c三点在同一个等势面上，故B正确；带正电的检验电荷沿直线从a至O′过程中，检验电荷与正点电荷的间距逐渐减小，根据库仑定律F＝keq\f(q1q2,r2)可知，带正电的检验电荷沿直线从a至O′过程中受到的电场力增大，故C错误；带负电的检验电荷沿直线从a至O′过程中，检验电荷与正点电荷的间距逐渐减小，带负电的检验电荷受到的电场力是引力，电场力做正功，可知电势能减小，故D错误。9.(多选)如图所示，AB、MN均为圆的直径，A、C两点关于MN的垂直平分线对称。在M、N两点分别放有等量同种点电荷＋Q。下列说法正确的是()A．A、C两点的电场强度相同B．A、B两点的电场强度相同C．A、C两点的电势相同D．A、B两点的电势相同解析：选CD。等量的同种电荷的电场和电势分布规律如图，根据等量的同种电荷的电场分布规律可知，A、C两点关于MN的垂直平分线对称，场强大小相同，方向不同，A、B两点的电场强度大小相同，方向不同，A、B错误；根据等量的同种电荷的电势分布规律，A、C两点关于MN的垂直平分线对称，A、C两点的电势相同，A、B两点的电势相同，C、D正确。10．如图所示，匀强电场中一带负电的点电荷q在恒力F作用下，从A点沿水平方向匀速运动至B点。已知F＝1.6×10－4N，α＝60°，q的电荷量为3.2×10－5C，AB之间的距离L＝1m，A点电势φA＝1V，不计点电荷所受重力，求：(1)匀强电场的电场强度大小和方向；(2)q在从A到B的过程中电势能的变化量；(3)A、B间的电势差及B点电势。解析：(1)由题可知，负点电荷做匀速直线运动，故静电力与恒力F大小相等、方向相反，则有F＝qE解得E＝5N/C电场强度方向与恒力F方向相同。(2)从A到B的过程中，静电力做负功，则有WAB＝qELcos120°＝－8×10－5J电势能的变化量为ΔEp＝－WAB＝8×10－5J。(3)根据静电力做功与电势差的关系可得A、B间的电势差为UAB＝eq\f(WAB,q)＝2.5VUAB＝φA－φB解得φB＝－1.5V。答案：(1)5N/C，方向与F方向相同(2)8×10－5J(3)2.5V－1.5V11．如图所示，虚线为某电场的5个等势面，相邻等势面间电势差相等。一电子只在静电力作用下在电场中运动(轨迹未画出)，已知电子经过等势面1时动能为5eV，经过等势面4时动能为20eV，等势面2的电势为＋3V。求：(1)电子从等势面1运动至等势面4过程静电力做的功；(2)等势面1的电势；(3)电子经过等势面5时具有的电势能。解析：(1)由动能定理，得电子从等势面1运动至等势面4的过程静电力做的功为W14＝Ek4－E