《第2节 电势与等势面》（同步训练）高中物理必修 第三册-鲁科版-2024-2025学年

《第2节电势与等势面》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、一个正电荷在电场中移动，下列说法正确的是（）A.正电荷移动的方向总是与电场线方向相同B.正电荷从高电势处移动到低电势处，电势能增加C.正电荷从低电势处移动到高电势处，电势能减少D.正电荷在电场中移动，电势能的变化与路径无关2、下列关于等势面的说法正确的是（）A.等势面一定与电场线垂直B.任意两个等势面之间的电势差是相同的C.等势面上的电势值是相同的D.所有电场中都有等势面3、一个正电荷在电场中从A点移动到B点，电场力做正功。以下说法正确的是：A.A点的电势高于B点的电势B.A点的电势低于B点的电势C.两点的电势相同D.无法确定两点的电势关系4、一个负电荷在等势面上从A点移动到B点，以下说法正确的是：A.电场力对电荷做正功B.电场力对电荷做负功C.电场力不做功D.电场力做功的正负无法确定5、下列关于等势面的说法正确的是：A.等势面上的任意两点电势相等。B.等势面垂直于电场线。C.电场线必须与等势面相交。D.等势面之间的距离越大，电势差越小。6、关于电势能，下列说法正确的是：A.电荷在电场中移动时，电势能一定增加。B.电荷在电场中移动时，电势能一定减少。C.正电荷在电场中由高电势移动到低电势，电势能增加。D.负电荷在电场中由高电势移动到低电势，电势能增加。7、一个电场中存在一个等势面，该等势面上任一点的电势值相等。以下关于等势面的描述中，正确的是：A.等势面一定是平面B.等势面是电场线的切线方向C.电场线与等势面垂直D.等势面上电场强度一定为零二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、关于电势和等势面，以下说法正确的是：A.电势是描述电场中某点的电势高低，单位是伏特（V）。B.等势面是指电场中电势相等的各个点构成的面。C.在等势面上，电场力的方向总是与等势面垂直。D.电势越高的点，电场力做功越多。2、以下关于电势能的说法，正确的是：A.电荷在电场中从一点移动到另一点，电势能的增加等于电场力所做的负功。B.电势能是电荷在电场中的位置属性，与电荷的电量成正比。C.电荷在电场中移动时，电势能的变化等于电荷量乘以电势差。D.电势能的正负取决于电荷的性质，正电荷在电势高的地方电势能较大。3、关于电势与等势面，以下说法正确的是（）A.等势面是电场中电势相等的各个点构成的面B.电势是描述电场中某一点的电场力大小的物理量C.电势高的点电势能一定大D.电势与电场强度成正比三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题：一物体从电势高的地方移动到电势低的地方，以下说法正确的是：A.物体一定会受到电场力的作用B.物体在移动过程中电势能会减少C.物体的电势能变化与电场力做功的多少无关D.物体移动的距离与电势差成正比第二题：实验室中有一装置，用于探究电场中电势与电势差的关系。该装置由两个相互平行的金属板构成，金属板之间充满匀强电场。实验步骤如下：在金属板之间连接一个电压表，并闭合开关；将一检验电荷q从金属板的A点移动到B点，记录电压表的示数U_AB；将检验电荷q沿不同的路径从A点移动到C点，记录电压表的示数U_AC；改变金属板之间的电压，重复上述实验步骤，记录不同电压下的电势差。请根据实验步骤，回答以下问题：（1）实验中，如何判断金属板之间是否存在匀强电场？（2）根据实验结果，分析电势与电势差之间的关系；（3）若要使电压表的示数更精确，可以采取哪些措施？第三题：实验器材：电压表、电流表、电源、电阻箱、导线等。实验目的：探究电势与电势差的关系。实验步骤：将电源、电阻箱、电压表和电流表按照电路图连接好；调节电阻箱，使电路中电流为0.5A；记录电压表和电流表的读数；改变电阻箱的阻值，重复步骤3，至少记录5组数据；分析实验数据，得出电势与电势差的关系。请写出实验中电势与电势差的关系式；根据实验数据，绘制电势与电势差的图像；请解释实验过程中可能出现的误差及其原因。第四题：一个正电荷和一个负电荷分别放在同一点，求该点的电势能。第五题：一个正电荷量为q的点电荷，放在电场中某点，电场力对其的作用方向与该点到电场中另一点P的连线垂直。若点P的电势为φP，求该点的电势φ。《第2节电势与等势面》同步训练及答案解析一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、一个正电荷在电场中移动，下列说法正确的是（）A.正电荷移动的方向总是与电场线方向相同B.正电荷从高电势处移动到低电势处，电势能增加C.正电荷从低电势处移动到高电势处，电势能减少D.正电荷在电场中移动，电势能的变化与路径无关答案：D解析：电势能的变化与路径无关，仅与电荷的初末位置的电势差有关。正电荷在电场中从高电势处移动到低电势处，电势能减少；反之，从低电势处移动到高电势处，电势能增加。因此，选项D正确。2、下列关于等势面的说法正确的是（）A.等势面一定与电场线垂直B.任意两个等势面之间的电势差是相同的C.等势面上的电势值是相同的D.所有电场中都有等势面答案：AC解析：等势面上的电势值是相同的，因为等势面是电场中电势相等的点的集合。等势面一定与电场线垂直，因为电场线是电场强度方向的曲线，而电场强度方向与电势梯度方向相反。任意两个等势面之间的电势差是相同的，这个说法不一定正确，因为等势面之间的电势差还与等势面的间距有关。所有电场中都有等势面，这个说法也不一定正确，因为只有电场是保守场时，才存在等势面。因此，选项AC正确。3、一个正电荷在电场中从A点移动到B点，电场力做正功。以下说法正确的是：A.A点的电势高于B点的电势B.A点的电势低于B点的电势C.两点的电势相同D.无法确定两点的电势关系答案：A解析：电场力对电荷做正功，意味着电荷在电场力的作用下移动的方向与电场力的方向相同。对于正电荷来说，电场力的方向是由高电势指向低电势。因此，A点的电势高于B点的电势。4、一个负电荷在等势面上从A点移动到B点，以下说法正确的是：A.电场力对电荷做正功B.电场力对电荷做负功C.电场力不做功D.电场力做功的正负无法确定答案：C解析：在等势面上，电势是恒定的，即电场力在等势面上的作用力方向与电荷的位移方向垂直。由于功是力与位移在力的方向上的分量的乘积，当力和位移垂直时，它们的点积为零，因此电场力对电荷不做功。5、下列关于等势面的说法正确的是：A.等势面上的任意两点电势相等。B.等势面垂直于电场线。C.电场线必须与等势面相交。D.等势面之间的距离越大，电势差越小。答案：B解析：等势面是电场中电势相等的点的集合。选项A错误，因为等势面上的电势相等，但不意味着任意两点都电势相等；选项B正确，因为等势面是垂直于电场线的；选项C错误，因为电场线可以与等势面平行而不相交；选项D错误，因为等势面之间的距离越大，电势差可能越大，也可能越小，取决于电场的分布。6、关于电势能，下列说法正确的是：A.电荷在电场中移动时，电势能一定增加。B.电荷在电场中移动时，电势能一定减少。C.正电荷在电场中由高电势移动到低电势，电势能增加。D.负电荷在电场中由高电势移动到低电势，电势能增加。答案：D解析：电势能是电荷在电场中由于其位置而具有的能量。选项A和B错误，因为电荷在电场中移动时，电势能可能增加也可能减少，取决于电场力和电荷的移动方向；选项C错误，因为正电荷在电场中由高电势移动到低电势，电势能会减少；选项D正确，因为负电荷在电场中由高电势移动到低电势，电势能会增加。7、一个电场中存在一个等势面，该等势面上任一点的电势值相等。以下关于等势面的描述中，正确的是：A.等势面一定是平面B.等势面是电场线的切线方向C.电场线与等势面垂直D.等势面上电场强度一定为零答案：C解析：等势面是电场中电势相等的点的集合，它与电场线垂直。因此，选项C正确。选项A错误，因为等势面不一定是平面，可以是曲面。选项B错误，因为等势面是电势相等的点的集合，而电场线是电场力的方向。选项D错误，因为等势面上电场强度不一定为零，电场强度为零的点称为电势零点。二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、关于电势和等势面，以下说法正确的是：A.电势是描述电场中某点的电势高低，单位是伏特（V）。B.等势面是指电场中电势相等的各个点构成的面。C.在等势面上，电场力的方向总是与等势面垂直。D.电势越高的点，电场力做功越多。答案：ABC解析：电势是描述电场中某点的电势高低，单位是伏特（V），所以A正确。等势面是由电场中电势相等的点构成的面，所以B正确。在等势面上，电场力的方向总是垂直于等势面，因为电场力的方向是沿着电势降低的方向，所以C正确。电势高低并不直接决定电场力做功的多少，而是电势差与电荷量的乘积决定电场力做功，所以D错误。因此，正确答案是ABC。2、以下关于电势能的说法，正确的是：A.电荷在电场中从一点移动到另一点，电势能的增加等于电场力所做的负功。B.电势能是电荷在电场中的位置属性，与电荷的电量成正比。C.电荷在电场中移动时，电势能的变化等于电荷量乘以电势差。D.电势能的正负取决于电荷的性质，正电荷在电势高的地方电势能较大。答案：BC解析：电势能是电荷在电场中的位置属性，与电荷的电量成正比，所以B正确。电荷在电场中移动时，电势能的变化等于电荷量乘以电势差，这是电势能的定义，所以C正确。电势能的正负取决于电荷的性质，正电荷在电势高的地方电势能较大，而负电荷在电势高的地方电势能较小，所以D正确。电势能的增加实际上是电场力所做的负功，因为电场力做功使电荷的电势能减少，所以A错误。因此，正确答案是BC。3、关于电势与等势面，以下说法正确的是（）A.等势面是电场中电势相等的各个点构成的面B.电势是描述电场中某一点的电场力大小的物理量C.电势高的点电势能一定大D.电势与电场强度成正比答案：A解析：选项A正确，因为等势面是电场中电势相等的各个点构成的面。选项B错误，电势是描述电场中某一点的电势能大小与电荷量的比值，而不是电场力大小。选项C错误，电势高的点电势能不一定大，因为电势能还与电荷量有关。选项D错误，电势与电场强度无直接关系，而是通过电场力与电荷量的比值来定义电势。三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题：一物体从电势高的地方移动到电势低的地方，以下说法正确的是：A.物体一定会受到电场力的作用B.物体在移动过程中电势能会减少C.物体的电势能变化与电场力做功的多少无关D.物体移动的距离与电势差成正比答案：B解析：A选项：物体在电场中移动，若不自由，则可能不受电场力的作用，因此A选项错误。B选项：根据电势能的定义，电势能是电荷在电场中由于位置而具有的能量。物体从电势高的地方移动到电势低的地方，电势能会减少，因此B选项正确。C选项：根据能量守恒定律，电势能的变化等于电场力所做的功，因此C选项错误。D选项：电势差是单位正电荷在电场中从一点移动到另一点时电势能的变化，与移动的距离无关，因此D选项错误。综上所述，正确答案为B。第二题：实验室中有一装置，用于探究电场中电势与电势差的关系。该装置由两个相互平行的金属板构成，金属板之间充满匀强电场。实验步骤如下：在金属板之间连接一个电压表，并闭合开关；将一检验电荷q从金属板的A点移动到B点，记录电压表的示数U_AB；将检验电荷q沿不同的路径从A点移动到C点，记录电压表的示数U_AC；改变金属板之间的电压，重复上述实验步骤，记录不同电压下的电势差。请根据实验步骤，回答以下问题：（1）实验中，如何判断金属板之间是否存在匀强电场？（2）根据实验结果，分析电势与电势差之间的关系；（3）若要使电压表的示数更精确，可以采取哪些措施？答案：（1）实验中，可以通过以下方法判断金属板之间是否存在匀强电场：观察电压表在不同位置（A、B、C点）的示数是否相同；通过改变电压，观察电压表的示数是否与电压成正比。（2）根据实验结果，电势与电势差之间的关系为：电势差U_AB等于两点间电势φ_A和φ_B的差，即U_AB=φ_A-φ_B。在匀强电场中，电势与电势差之间的关系是线性的，即电势差与两点间的距离成正比。（3）若要使电压表的示数更精确，可以采取以下措施：使用高精度的电压表；减少检验电荷q的大小，以减小测量误差；在移动检验电荷时，尽量保持其运动轨迹的直线性和平行性，以减小路径误差；重复实验多次，取平均值，以提高结果的准确性。第三题：实验器材：电压表、电流表、电源、电阻箱、导线等。实验目的：探究电势与电势差的关系。实验步骤：将电源、电阻箱、电压表和电流表按照电路图连接好；调节电阻箱，使电路中电流为0.5A；记录电压表和电流表的读数；改变电阻箱的阻值，重复步骤3，至少记录5组数据；分析实验数据，得出电势与电势差的关系。请写出实验中电势与电势差的关系式；根据实验数据，绘制电势与电势差的图像；请解释实验过程中可能出现的误差及其原因。答案：电势与电势差的关系式为：U=IR，其中U表示电势，I表示电流，R表示电阻。根据实验数据，绘制电势与电势差的图像如下：（此处应插入电势与电势差的图像）实验过程中可能出现的误差及其原因如下：（1）电阻箱阻值不准确，导致电流和电压的测量值不准确；（2）电压表和电流表的读数误差，由于仪器本身的精度限制；（3）实验过程中，由于导线接触不良，导致电路中的电阻值发生变化；（4）实验操作不规范，如连接电路时未正确接地，导致实验结果受到影响。第四题：一个正电荷和一个负电荷分别放在同一点，求该点的电势能。答案：设正电荷为q1，负电荷为q2，它们之间的距离为r。根据库仑定律，两个点电荷之间的电势能E