第10章 第2节 电势差（Word练习）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理必修第三册（人教版2024）

第2节　电势差 课后·限时作业 （建议用时：40分钟） （见学生用书P151） [基础题组练] 题组一　电势差和等势面 1.下列关于等势面的说法，正确的是 （　　） A.电荷在等势面上移动时，由于不受静电力作用，所以静电力不做功 B.在同一个等势面上各点的电场强度大小相等 C.两个不同电势的等势面可能相交 D.匀强电场中的等势面是相互平行的垂直于电场线的一簇平面 D　解析电荷在等势面上移动时，静电力不做功，但并不是不受静电力的作用，选项A错误；等势面上各点电场强度大小不一定相等，不同电势的等势面不可能相交，选项B、C错误；等势面与电场线垂直，结合这一特点可知匀强电场中的等势面是相互平行的垂直于电场线的一簇平面，选项D正确. 2.对于电场中的A、B两点，下列说法中正确的是 （　　） A.A、B两点的电势及电势差都跟零电势点选取有关 B.A、B两点间的电势差等于将正电荷从A点移到B点时静电力所做的功 C.将1 C电荷从A点移到B点，静电力做1 J的功，这两点间的电势差为1 V D.电荷由A点移到B点的过程，除受静电力外，还受到其他力的作用，电荷电势能的变化就不再由于静电力所做的功来决定了 C　解析电势与零电势点的选取有关，但电势差与零电势点的选取无关，选项A错误；两点之间的电势差在数值上等于将单位正电荷从一点移到另一点静电力所做的功，选项B错误，C正确；由A点到B点，电势能的变化决定于静电力做的功，与其他力是否做功，做功多少无关，选项D错误. 3.如图所示，在两个等量正点电荷形成的电场中，画一正方形ABCD，对角线AC与两点电荷连线重合，两对角线交点O恰为两点电荷连线的中点.下列说法正确的是 （　　） A.A、C两点的电场强度及电势均相同 B.B、D两点的电场强度及电势均相同 C.一电子由B点沿B→C→D路径移至D点，电势能先减小后增大 D.一质子由C点沿C→O→A路径移至A点，静电力对其先做负功后做正功 C　解析由于B、D两点关于O点对称，因此其场强大小相等，方向相反，则场强不同，根据对称性知电势相同，根据电场线分布情况可知A与C两点的电势相等，电场强度大小相等，方向不同，选项A、B错误；根据电场的叠加知，B、O间电场方向向上，O、D间电场方向向下，则电子由B点沿B→C→D路径移至D点，电势先升高后降低，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，选项C正确；质子由C点沿C→O→A路径移至A点，电场力先向左后向右，电场力对其先做正功后做负功，选项D错误. 4.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 D　解析在c、d、e、f四点中，f点所处的等差等势面最密集，所以电场线也密集，则f点的电场强度最大，选项A错误；f点电势最低，若将某电子由c移到f，其电势能将增大，选项B错误；电场方向由c等势面指向f等势面，则将某电子在d点由静止释放，它会向c点所在等势面运动，选项C错误；因B供电线的电势高于A供电线的电势，故在c、d、e、f四点中c点的电势最高，选项D正确. 题组二　静电力做功与电势差的关系 5.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 D　解析在O点放置一点电荷Q，以O为圆心作一圆，根据点电荷等势线的分布情况知，该圆是一条等势线，B、C、D三点在这个圆上，则三点的电势相等，因此A与B、C、D三点间的电势差相等，将一电荷分别从圆上的B、C、D三点移到圆外的A点的过程中，根据静电力做功公式W＝qU可知，静电力做的功相等，选项D正确. 6.一个带正电的质点，电荷量q＝2.0×10－9 C，在静电场中由a点移到b点，在这一过程中，除静电力外，其他力做的功为6.0×10－5 J，质点的动能增加了8.0×10－5 J，则a、b两点间的电势差为 （　　） A.3.0×104 V B.1.0×104 V C.4.0×104 V D.7.0×104 V B　解析由动能定理可知，外力对物体做功的代数和等于物体动能的增量，即W电＋W其他＝ΔEk，得电场力对质点做的功W电＝8.0×10－5 J－6.0×10－5 J＝2.0×10－5 J，由W电＝qUab得Uab＝＝1.0×104 V，选项B正确. 7.细胞膜的厚度约等于800 nm （1 nm＝10－9 m），当膜的内外层间的电压达到0.4 V时，即可让一价钠离子渗透.设细胞膜内的电场为匀强电场，则钠离子在渗透时 （　　） A.膜内电场强度约为3.2×105 V/m B.膜内电场强度约为2×105 V/m C.每个钠离子沿电场方向透过膜时电场力做功约为6.4×10－20 J D.每个钠离子沿电场方向透过膜时电场力做功约为1.6×10－19 J C　解析由题意得，膜内电场强度E＝＝ V/m＝5×105 V/m，选项A、B错误；由电场力做功与电势差的关系得W＝qU＝1.6×10－19×0.4 J＝6.4×10－20 J，选项C正确，D错误. 8.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.4.3×10－8 J B.－4.8×10－8 J D.－8.0×10－8 J C.8.0×10－8 J B　解析UAD＝φA－φD＝－40 V－（－10） V＝－30 V，所以WAD＝qUAD＝1.6×10－9×（－30） J＝－4.8×10－8 J，选项B正确. [能力提升练] 9.如图所示，真空中有直角坐标系xOy，在x轴上固定着关于O点对称的等量异种点电荷＋Q和－Q，C是y轴上的一个点，D是x轴上的一个点，DE连线垂直于x轴.将一个点电荷＋q从O点移动到D点，静电力对它做功大小为W1，将这个点电荷从C点移动到E点，静电力对它做功大小为W2，则下列判断正确的是 （　　） A.两次移动点电荷静电力都做正功，并且W1＜W2 B.两次移动点电荷静电力都做正功，并且W1＞W2 C.两次移动点电荷静电力都做负功，并且W1＜W2 D.两次移动点电荷静电力都做负功，并且W1＞W2 B　解析根据等量异种点电荷周围的电场特点，可知OC所在的直线为等势线，E点电势高于D点电势.故可知UCE＜UOD，两次移动点电荷的过程中，静电力都做正功，根据W＝qU，可知W1＞W2，选项B正确. 10.如果在某电场中将电荷量为5.0×10－4 C的正电荷，仅在静电力作用下由A点移到B点，静电力做功为2.0×10－3 J，则 （　　） A.电荷在B点的动能比在A点的动能小2.0×10－3 J B.电荷在B点的电势能比在A点的电势能小2.0×10－3 J C.A、B两点间电势差为－4 V D.若把一个q＝1.0×10－4 C的负电荷从A移动到B，则静电力做功4.0×10－4 J B　解析仅在静电力作用下电荷由A点移到B点，静电力做功为2.0×10－3 J，电荷在B点的电势能比在A点的电势能小2.0×10－3 J，根据动能定理知电荷在B点的动能比在A点的动能大2.0×10－3 J，选项B正确，A错误；A、B两点间电势差为UAB＝＝＝4 V，选项C错误；若在A、B两点间移动一个q＝1.0×10－4 C负电荷，则静电力做功W＝qUAB＝－1×10－4×4 J＝－4×10－4 J，选项D错误. 11.（多选）如图所示，在水平面内有三个光滑绝缘槽ab、ac和ad，a、b、c、d四点在同一个圆周上，圆心为O，Ob垂直Oa，bc和cd弧长相等.空间存在水平方向的匀强电场，电场方向从a指向O.带电小球从a点由静止释放，分别沿ab、ac、ad槽运动到圆周上的b、c、d三点，所用时间分别为t1、t2和t3，到b、c、d时的速度大小分别为v1、v2和v3，到圆周时的电势能分别为、和，bc和cd的电势差分别为U1和U2，不计重力，下列判断正确的是 （　　） A.t1＝t2＝t3 B.v1＞v2＞v3 C.Ep1＞Ep2＞Ep3 D.U1＝U2 AC　解析设ab边与Oa夹角为θ，圆半径为R，由牛顿第二定律可得qEcos θ＝ma，根据运动学公式，有2Rcos θ＝at2，联立，可得t＝，易知带电小球沿不同绝缘槽运动，所需时间相同，即t1＝t2＝t3，选项A正确；小球分别到b、c、d时的过程中，静电力做功关系为Wab＜Wac＜Wad，又根据动能定理W＝Ek，易知Ek1＜Ek2＜Ek3，则v1＜v2＜v3，选项B错误；沿电场线方向，电势逐渐降低，依题意小球带正电可得φ1＞φ2＞φ3，且φ1－φ2＞φ2－φ3，根据Ep＝qφ，依题意小球带正电可得Ep1＞Ep2＞Ep3，选项C正确；U1＝φ1－φ2，U2＝φ2－φ3，故U1＞U2，选项D错误. 12.如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正电荷Q为圆心的某圆交于B、C两点，质量为m、带电荷量为－q的有孔小球从杆上A点无初速度下滑，已知q≪Q，AB＝h，小球滑到B点时的速度大小为（重力加速度为g）.求： （1）小球由A到B的过程中静电力做的功； （2）A、C两点间的电势差. 解析（1）小球从A到B的过程中只有两个力做功，由动能定理得W电＋WG＝mv2， 解得W电＝m·3gh－mgh＝mgh. （2）因为B、C在同一等势面上，所以A、C之间的电势差等于A、B之间的电势差， 即UAC＝UAB＝＝－. 答案（1）mgh　（2）－ 学科网（北京）股份有限公司 $$