课时跟踪检测(8) 电势与等势面（Word练习）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（鲁科版2019）

课时跟踪检测（八） 电势与等势面 A级——学考达标 1．物理量“电势”的定义式为φ＝，其中(　 ) A．q是正点电荷的电荷量 B．Ep是正点电荷的电势能 C．q和Ep均为正值 D．φ和Ep的值都是相对的 解析：选D　q、Ep是点电荷的电荷量、电势能，点电荷可正可负，故A、B错误；q和Ep可以是正值，也可以是负值，故C错误；φ和Ep的值都是相对的，故D正确。 2．(2023·福州连江检测)某一区域的电场线分布如图所示。A、B、C是电场中的三个点。下列说法正确的是(　 ) A．C点的电场强度最小，电势最高 B．A点的电场强度最大，电势最低 C．B点的电场强度最大，电势最高 D．A点的电场强度最小，电势最低 解析：选C　电场线越密集的地方电场强度越大，故B点电场线最密集，电场强度最大，C点电场强度最小；沿电场线方向电势降低，故B点电势最高，C点电势最低。故选C。 3．(多选)雷雨云由一大团翻腾波动的水、冰晶和空气组成。当云团里的冰晶在强烈气流中上下翻滚时，这些被强烈气流反复撕扯、撞击的冰晶和水滴充满了静电。其中重量较轻、带正电的冰晶和水滴堆积在云层上方；较重、带负电的冰晶和水滴堆积在云层底部。地面则受云层底部大量负电的感应而带正电。当正负两种电荷的差异极大时，就会以闪电的形式把能量释放出来。带负电荷的雨滴从雷雨云底部落到地面过程，正确的是(　 ) A．从雷雨云底部到地面电势逐渐降低 B．从雷雨云底部到地面电势逐渐升高 C．雨滴落向地面过程，电势能减少 D．雨滴落向地面过程，电势能增加 解析：选BC　由于地面带正电，雷雨云底部带负电，电场线起于正电荷，终止于负电荷，因此电场线方向为向上，沿着电场线电势降低，因此从雷雨云底部到地面电势逐渐升高，A错误，B正确；雨滴带负电荷，因此其所受电场力向下，雨滴落向地面过程，电场力做正功，电势能减少，C正确，D错误。 4．(2023·湖北高考)在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点，其电势分别为φM、φN，电场强度大小分别为EM、EN。下列说法正确的是(　 ) A．若φM>φN，则M点到电荷Q的距离比N点的远 B．若EM<EN，则M点到电荷Q的距离比N点的近 C．若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则φM<φN D．若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则EM>EN 解析：选C　沿着电场线的方向电势降低，根据正点电荷产生的电场特点可知，若φM>φN，则M点到电荷Q的距离比N点的近，故A错误；电场线的疏密程度表示电场强度的大小，根据正点电荷产生的电场特点可知，若EM<EN，则M点到电荷Q的距离比N点的远，故B错误；若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则电势增加，故有φM<φN，故C正确；若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则电势增加，根据正点电荷产生的电场特点可知EM<EN，故D错误。 5．避雷针是用来保护建筑物、高大树木等避免雷击的装置。当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变，在避雷针的顶端形成局部电场集中的空间。图示为某次避雷针周围的等势面分布情况，电场中有M、N、P三点。下列说法正确的是(　 ) A．P点的电势比N点的高 B．P点的场强比N点的大 C．M、N两点的场强相同 D．电子在P点的电势能大于其在M点的电势能 解析：选D　由题图中虚线为等势面知，P点的电势为6 kV，N点的电势为8 kV，则N点电势高，故A错误；由同一幅图中等差等势面的疏密反映电场强度的大小，等差等势面越密处场强越大，故N点场强比P点的场强大，故B错误；由电场线总是垂直于等势面，M、N两点的场强方向应沿着等势面的垂线指向电势低的方向，易知M、N两点的场强方向不相同，故C错误；电子带负电，负电荷在电势越高的地方电势能越低，故电子在P点的电势能大于其在M点的电势能，故D正确。 6．(2023·上海交大附中检测)两等量点电荷分别固定于空间P、Q两点，其中Q点处为正电荷。P、Q两点附近电场的等势线分布如图所示，a、b、c、d、e为电场中的5个点，设无穷远处电势为0，则(　 ) A．e点的电势大于0 B．a、b两点的电场强度不同 C．b点的电势低于d点的电势 D．负电荷从c点移动到a点过程中电势能增加 解析：选B　题图中电场的等势线分布是由等量异种电荷产生的，因此P点处的点电荷为负电荷，则可知e点所在等势面为零势面，故e点的电势等于0，A错误；a、b两点的电场强度方向不同，故a、b两点的电场强度不同，B正确；无穷远处电势为0，故b点的电势高于零，而d点的电势低于零，故b点的电势高于d点的电势，C错误；负电荷从c点移动到a点过程中电势能减少，D错误。 7.如图所示，虚线表示电场的一簇等势面且相邻等势面电势差相等，一个带正电的粒子以一定的初速度进入电场后，只在电场力作用下沿实线轨迹运动，粒子先后通过M点和N点，由此可判断出(　 ) A．N点的电势高于M点的电势 B．粒子在N点的电势能比在M点的电势能小 C．粒子在M点的速率小于在N点的速率 D．粒子在M点受到的电场力比在N点受到的电场力大 解析：选A　粒子带正电，受到的电场力与电场强度方向相同，一定指向轨迹凹侧，且垂直于等势面指向电势降低一侧，所以从a到d电势逐渐降低，则N点的电势高于M点的电势，故A正确；根据Ep＝qφ可知粒子在N点的电势能比在M点的电势能大，故B错误；从M点到N点电势能增大，则电场力做负功，动能减小，可知粒子在N点的动能比在M点的动能小，所以粒子在M点的速率大于在N点的速率，故C错误；等势线越密集的位置电场强度越大，所以粒子在M点受到的电场力比在N点受到的电场力小，故D错误。 8．(2023·广东高考)(多选)电子墨水是一种无光源显示技术，它利用电场调控带电颜料微粒的分布，使之在自然光的照射下呈现出不同颜色。透明面板下有一层胶囊，其中每个胶囊都是一个像素。如图所示，胶囊中有带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒。当胶囊下方的电极极性由负变正时，微粒在胶囊内迁移(每个微粒电量保持不变)，像素由黑色变成白色。下列说法正确的有(　 ) A．像素呈黑色时，黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势 B．像素呈白色时，黑色微粒所在区域的电势低于白色微粒所在区域的电势 C．像素由黑变白的过程中，电场力对白色微粒做正功 D．像素由白变黑的过程中，电场力对黑色微粒做负功 解析：选AC　像素呈黑色时，胶囊下方的电极带负电，像素胶囊里电场线方向向下，所以黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势，故A正确；像素呈白色时，胶囊下方的电极带正电，像素胶囊里电场线方向向上，所以黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势，故B错误；像素由黑变白的过程中，白色微粒受到的电场力向上，位移向上，电场力对白色微粒做正功，故C正确；像素由白变黑的过程中，黑色微粒受到的电场力向上，位移向上，电场力对黑色微粒做正功，故D错误。 9.如图所示，在点电荷Q形成的电场中，把一个电荷量q＝－2×10－8 C的点电荷由无穷远处分别移到电场中的A、B、C三点，电场力做功分别为6.0×10－7 J、4.0×10－7 J、1.0×10－7 J。以无穷远处为零电势点，则A点的电势为______V，B点的电势为______V，C点的电势为______V。 解析：由公式φ＝及W＝－ΔEp可知 φA＝ V＝30 V φB＝ V＝20 V φC＝ V＝5 V。 答案：30　20　5 B级——选考进阶 10．(多选)如图所示，分别带均匀正电的三根绝缘棒AB、BC、CA构成正三角形，现测得正三角形的中心O点的电势为φ，场强的方向背离B，大小为E。当撤去AB、BC，测得中心O点的电势为φ0，场强的大小为E0。规定无限远处电势为0，下列说法正确的是(　 ) A．撤去AC，则中心O点的场强大小为E＋E0 B．撤去AC，则中心O点的电势为φ－φ0 C．AB在中心O点的场强大小为 D．AB在中心O点的电势为φ－φ0 解析：选AB　根据对称性，AC在O点的场强E0指向B点，三根绝缘棒都存在时，O点的场强E的方向背离B，可得AB与BC的带电量相等，AB与BC在O点的合场强(设大小为E1)背离B点，根据矢量的合成可得E1－E＝E0，解得E1＝E＋E0，即撤去AC时，中心O点的场强大小为E＋E0，A正确；设AB与BC在O点的电势为φ1，则有φ1＋φ0＝φ，解得φ1＝φ－φ0，即撤去AC，中心O点的电势为φ－φ0，B正确；AB、BC在中心O点的场强大小相等、方向成120°角，根据几何知识可得AB在中心O点的场强大小等于E1，即E＋E0，C错误；AB、BC在中心O点的电势相等，可得AB在中心O点的电势为＝，D错误。 11．(多选)如图所示，将电荷量为q的等量异种点电荷固定于边长为a的正三角形3个顶点上，O点为该正三角形内切圆的圆心，P、Q、M分别是三个切点。若k为静电力常量，那么下列说法正确的是(　 ) A．O点电场强度大小为，方向与由O点指向－q的方向相同 B．P点电场强度大小为，方向与由O点指向P的方向相同 C．若无限远处电势为0，则Q点和M点电势相等，且φQ＝φM>0 D．若无限远处电势为0，则Q点和M点电势相等，且φQ＝φM<0 解析：选AC　根据题意，由几何关系可得，三个顶点到O点的距离均为r＝＝a，由点电荷场强公式E＝可得，三个顶点的点电荷在O点产生的电场强度大小相等，为E＝＝，三个顶点的点电荷在O点产生的电场如图所示，由电场的叠加原理可得，O点电场强度大小为EO＝2E＝，方向与由O点指向－q的方向相同，故A正确；根据题意可知，两个正点电荷在P点产生的电场强度的矢量和为0，则P点电场强度为负点电荷在此处产生的电场强度，由点电荷场强公式可得电场强度的大小为EP＝＝，方向与由O点指向P的方向相反，故B错误；根据题意，由对称性可知，Q点和M点电势相等，若无限远处电势为0，则两个等量异种点电荷连线中点处的电势为0，剩余正电荷在M点的电势大于0，则有φQ＝φM>0，故D错误，C正确。 12.电荷量相等的两点电荷在空间形成的电场有对称美，如图所示，真空中固定两个等量异种点电荷A、B，A、B连线中点为O。在A、B所形成的电场中，以O点为圆心、半径为R的圆面垂直于A、B连线，以O为几何中心的边长为2R的正方形平面垂直圆面且与A、B连线共面，两个平面边线交点分别为e、f，则下列说法正确的是(　 ) A．在a、b、c、d、e、f六点中找不到任何两个场强和电势均相同的点 B．将一电荷由e点沿圆弧egf移到f点，电场力始终不做功 C．将一电荷由a点移到圆面内各点过程，电势能的变化量都不相同 D．沿线段eOf移动的电荷，它所受的电场力先减小后增大 解析：选B　题图中圆面是一个等势面，e、f的电势相等，根据电场线分布的对称性可知，e、f的场强相同，故A错误；题图中圆弧egf是一条等势线，其上任意两点的电势都相等，将一电荷由e点沿圆弧egf移到f点，电场力不做功，故B正确；等量异种点电荷连线中垂面内的电势相等，电荷在圆面内各点的电势能相等，故将一电荷由a点移到团圆面内各点电势能的变化量相同，故C错误；沿线段eOf移动电荷，电场强度先增大后减小，则电荷受到的电场力先增大后减小，故D错误。 13.如图所示，匀强电场的电场线(方向未画出)与AC平行，把带电荷量为－1×10－8 C的电荷从A点移到B点，静电力做功6×10－8 J。B处电势为1 V，求： (1)场强方向； (2)A点电势； (3)电子在A点的电势能。 解析：(1)将负电荷从A点移至B点，静电力做正功，所以负电荷所受静电力方向由A点指向C点，又场强方向与负电荷受力方向相反，所以场强方向由C点指向A点。 (2)由静电力做功与电势能变化的关系可知WAB＝EpA－EpB＝q(φA－φB)，则φA＝＋φB＝V＝－5 V。 (3)电子在A点的电势能EpA′＝qφA＝(－e)×(－5 V)＝5 eV。 答案：(1)由C点指向A点　(2)－5 V　(3)5 eV 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$