高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 电势差测试题

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第十章 静电场中的能量10.2  电势差  课程标准课标解读　1.理解电势差的概念，知道电势差与零电势点的选择无关.2.掌握电势差的表达式，知道电势差的正、负号与电势高低之间的对应关系.3.知道什么是等势面，并能理解等势面的特点.4.会用UAB＝φA－φB及UAB＝进行有关计算.1．知道电势差概念，知道电势差的正负表示两，点间电势的高低关系。2．推导静电力做功跟电势差的关系式，会用公式计算静电力所做的功。3．理解等势面的概念。会画常见电场的等势面。通过论证等势面一定垂直于电场线，体会反证法在推理过程中的应用。 知识点01电势差1.定义：电场中两点之间    的差值，也叫作   .UAB＝     ，UBA＝  ，UAB＝－UBA.2.电势差是   ，有正负，电势差的正负表示电势的    .UAB>0，表示A点电势比B点电势   .3.静电力做功与电势差的关系WAB＝qUAB或UAB＝.【即学即练1】下列关于电势差的说法正确的是(　　)A．两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时，电场力所做的功B．1 C电荷从电场中一点移动到另一点，如果电场力做了1 J的功，这两点间的电势差就是1 VC．在两点间移动电荷时，电场力做功的多少跟这两点间的电势差无关D．两点间的电势差的大小跟放入这两点间的电荷的电荷量成反比知识点02等势面1.定义：电场中      的各点构成的面.2.等势面的特点(1)在同一个等势面上移动电荷时，静电力     .(2)等势面一定跟电场线     ，即跟电场强度的方向    .(3)电场线总是由      的等势面指向      的等势面.【即学即练2】如图所示，虚线为电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等。一个带正电的点电荷在A点的电势能大于其在B点的电势能，则下列说法正确的是(　　)A．A点的电势比B点的高B．无法比较A、B两点的电势高低C．A点的电场强度比B点的大D．无法比较A、B两点的电场强度大小 考法01  对电势差的理解1.电势差的理解(1)电势差反映了电场的能的性质，决定于电场本身，与试探电荷无关.(2)电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负表示两点电势的高低；UAB＝－UBA，与零电势点的选取无关.(3)电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差.2.电势差与静电力做功的关系(1)公式：UAB＝或WAB＝qUAB，其中WAB仅是静电力做的功.(2)把电荷q的电性和电势差U的正负代入进行运算，功为正，说明静电力做正功，电荷的电势能减小；功为负，说明静电力做负功，电荷的电势能增大.3.电势和电势差的比较    概念比较内容电势φ电势差U区别定义电势能与电荷量的比值φ＝静电力做的功与电荷量的比值UAB＝决定因素由电场和在电场中的位置决定，与q、Ep无关由电场和场内两点位置决定，与q、WAB无关相对性与零电势点的选取有关与零电势点的选取无关联系数值关系UAB＝φA－φB单位相同，国际单位制中均是伏特(V)标矢性都是标量，但均有正负  【典例1】在电场中将一带电荷量q＝－1×10－9 C的负电荷从B点移至A点时，克服静电力做功2×10－6 J，将该电荷从A点移至C点，则需克服静电力做功3×10－6 J，则B、C间的电势差大小为(　　)A.5 000 V   B.3 000 VC.2 000 V   D.1 000 V考法02  等势面1.等势面的特点及应用(1)在同一个等势面上移动电荷时，静电力不做功，电荷的电势能不变.(2)电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面，由此可以绘制电场线，从而可以确定电场的大致分布.(3)等差等势面密的地方，电场强度较强；等差等势面疏的地方，电场强度较弱，由等差等势面的疏密可以定性分析场强大小.(4)任意两个等势面都不相交.2.几种常见电场的等势面(如图所示) (1)点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面.(2)等量异种点电荷的等势面：点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，两点电荷连线的中垂线是一条等势线.(3)等量同种点电荷的等势面①等量正点电荷连线的中点电势最低，两点电荷连线的中垂线上该点的电势最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低.②等量负点电荷连线的中点电势最高，两点电荷连线的中垂线上该点的电势最低.从中点沿中垂线向两侧，电势越来越高.(4)匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇平行等间距的平面.【典例2】如图所示为某静电场等势面的分布，电荷量为1.6×10－9 C的正点电荷从A经B、C到达D点，则从A至D，静电力对电荷做的功为(　　)A.4.8×10－8 J   B.－4.8×10－8 JC.8.0×10－8 J   D.－8.0×10－8 J考法03等势面的特点及应用1．等势面的特点(1)在同一等势面内任意两点间移动电荷时，静电力不做功。(2)空间两等势面不相交。(3)电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。(4)在电场线密集的地方，等差等势面密集。在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏。(5)等势面是虚拟的，是为描述电场能的性质而假想的面。2．等势面的应用(1)由等势面可以判断电场中各点电势的高低。(2)由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功的情况。(3)由于等势面和电场线垂直，已知等势面的形状分布，可以绘制电场线，从而确定电场大体分布。(4)由等差等势面的疏密，可以定性地比较其中两点电场强度的大小。3．等势面和电场线的关系(1)已知等势面的情况，可作等势面的垂线来确定电场线，并由“电势降低”的方向确定电场线的方向。(2)已知电场线时，可作电场线的垂线来确定等势面，并由“沿电场线方向电势降低”确定等势面的电势高低。【典例3】(多选)两个相距L的点电荷的电场线分布图如图所示，由此可知(　　)A.左边负点电荷的电荷量可能大于右边正点电荷的电荷量B.φa>φdC.图中c点的电场强度大于d点D.把正点电荷由a点移到b点，静电力做负功 题组A  基础过关练1. 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＝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＝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＝k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＝可知，电荷量为1 C的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功为1 J，则A、B两点间的电势差为－1 V2. 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3. 如图所示，在O点放置一点电荷Q，以O为圆心作一圆.现将一试探电荷分别从圆上的B、C、D三点移到圆外的A点，下列说法正确的是(　　)A.从B移到A的过程中静电力做功最少B.从C移到A的过程中静电力做功最少C.从D移到A的过程中静电力做功最多D.从三点移到A的过程中静电力做功一样多4. 空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中P点处为正点电荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如图所示，a、b、c、d为电场中的4个点.则(　　)A.P、Q两点处的点电荷等量同号B.a点和b点的电场强度相同C.c点的电势低于d点的电势D.负电荷从a到c，电势能减少5. 随着我国国民经济的高速发展，对电力的需求越来越多，而清洁能源发电一般在偏远地区，这需要远距离高压输电，为了不影响人们的生产生活，电路维护时需要带电作业.为了保障电工安全，电工要穿上用金属丝线编织的衣服和手套，如图甲所示.图乙中电工站在高压直流输电线的A供电线上作业，其头顶上方有B供电线，B供电线的电势高于A供电线的电势.虚线表示电工周围某一截面上的等差等势面，c、d、e、f是不同等势面上的四个点，下列说法正确的是(　　)A.在c、d、e、f四点中，c点的电场强度最大B.若将某电子由c移到f，其电势能将减小C.将某电子在d点由静止释放，它会向e点所在等势面运动D.在c、d、e、f四点中，c点的电势最高6. 如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在x轴上有A、B两点，则(　　)A．A点电场强度小于B点电场强度B．A点电场强度方向指向x轴负方向C．A点电场强度大于B点电场强度D．A点电势低于B点电势7. 某电场的电场线分布如图所示，将一电荷量q＝2×10－9 C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4×10－8 J，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20 V8. 将电荷量为 4×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了5×10－5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10－5J 的功，则：(1)电荷从 A 移到B，再从B 移到 C 的过程中电势能共改变了多少？(2)如果规定A 点的电势能为零，则该电荷在B点和C 点的电势能分别为多少？(3)如果规定B 点的电势能为零，则该电荷在A点的电势是多少？题组B  能力提升练9. 下列四个图中，a、b两点电势相等、电场强度也相同的是(　　)10. 如图所示，虚线1、2、3、4为静电场中的等势面，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为零。一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过a、b两点时的动能分别为26 eV和5 eV，当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为－8 eV 时，它的动能应为(　　)A．8 eV  B．13 eVC．20 eV  D．34 eV11. (多选)位于A、B处的两个带有不等量负电荷的点电荷在平面内电势分布如图所示，图中实线表示等势线，则(　　)A.a点和b点的电场强度相同B.正电荷从c点移到d点，静电力做正功C.负电荷从a点移到c点，静电力做正功D.正电荷从e点沿图中虚线移到f点，电势能先减小后增大12. 如图所示，在真空中相距为r的A、B两点分别固定着电荷量均为Q的正点电荷，O为AB连线的中点，P为AB连线中垂线上的一点，∠PAO＝60°，把电荷量为q＝2.0×10－9C的正试探电荷从P点移到O点，克服电场力做了1.0×10－7J的功。已知静电力常量为k。求：(1)P点合电场强度的大小和方向。(2)求P、O两点间的电势差UPO。(3)若选P点为零电势的参考点，求O点的电势φO。13. 有一个电荷量q＝－3×10－6 C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服静电力做6×10－4 J的功，从B点移到C点，静电力对电荷做9×10－4 J的功，问：(1)AB、BC、CA间电势差各为多少？(2)如以B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？ 题组C  培优拔尖练14. 如图所示，三条曲线表示三条等势线，其电势φC＝0，φA＝φB＝10 V，φD＝－30 V，电荷量为q＝1.2×10－6 C的正电荷在该电场中移动. (1)把这个电荷从C移到D，静电力做功多少？(2)把这个电荷从D移到B再移到A，电势能变化多少？15. 如图所示，在平行金属带电极板MN的电场中将电荷量为4×10－6 C的负点电荷从A点移到M板，静电力做功8×10－4 J，把该点电荷从A点移到N板，克服静电力做功为4×10－4 J，其中M板带正电，N板带负电且接地.求： (1)两极板间的电势差UMN；(2)A点的电势φA；(3)该点电荷在A点的电势能EpA.