6.2 电势能 电势 电势差 同步作业 -2025-2026学年高二上学期（中职）物理高教版(2021)机械建筑类

主题六 电与磁及其应用 第二节 电势能 电势 电势差同步作业 一、选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。每小题只有一项符合题目要求） 1. 下列关于电势能的说法，正确的是（ ） A. 电势能是电场本身具有的能量，与电荷无关 B. 正电荷在电势高的地方电势能一定大 C. 负电荷在电场中移动时，电场力做正功，电势能增大 D. 建筑电气中的导线通电后，导线内电荷的电势能为零 2. 关于电势的说法，错误的是（ ） A. 电势是描述电场能的性质的物理量 B. 电势的单位是伏特（V），简称伏 C. 电势的大小与试探电荷的电荷量有关 D. 电场中某点的电势等于单位正电荷在该点具有的电势能 3. 建筑电气安装中，电路两端的电压本质上是（ ） A. 电势能 B. 电势差 C. 电场强度 D. 电荷量 4. 若电场中a、b两点的电势分别为φₐ=2V，φᵦ=-3V，则a、b两点的电势差Uₐᵦ为（ ） A. -5V B. 5V C. -1V D. 1V 5. 关于电势差与电场强度的关系，下列说法正确的是（ ） A. 匀强电场中，电势差与两点间的距离成正比 B. 电势差越大，电场强度一定越大 C. 匀强电场中，U=Ed（d为两点沿电场线方向的距离） D. 该关系适用于所有电场 6. 一个电荷量为2×10⁻⁶C的正电荷，在电场中某点具有的电势能为4×10⁻⁶J，则该点的电势为（ ） A. 0.5V B. 2V C. 6×10⁻¹²V D. 8×10⁻¹²V 7. 建筑施工中，静电除尘设备利用电场使带电尘埃移动，尘埃在移动过程中（ ） A. 电势能不变，电场力不做功 B. 电势能变化，电场力做功 C. 电势不变，电势能变化 D. 电势变化，电势能不变 8. 匀强电场中，电场强度E=100N/C，两点间沿电场线方向的距离d=0.5m，则两点间的电势差为（ ） A. 50V B. 200V C. 0.005V D. 0.02V 9. 关于等势面的说法，正确的是（ ） A. 等势面是真实存在的平面或曲面 B. 等势面上各点的电势相等，电场强度也相等 C. 电场线一定垂直于等势面，且由高电势指向低电势 D. 建筑中平行板电容器两极板间的等势面是曲线 10. 一个负电荷从电场中高电势点移到低电势点，下列说法正确的是（ ） A. 电场力做正功，电势能减小 B. 电场力做负功，电势能增大 C. 电场力做正功，电势能增大 D. 电场力做负功，电势能减小 11. 建筑电气系统中，家庭电路的电压为220V，该电压是指（ ） A. 电势 B. 电势能 C. 电势差 D. 电场强度 12. 匀强电场中，将一个电荷量为3×10⁻⁵C的正电荷从a点移到b点，电场力做功6×10⁻³J，则a、b两点的电势差Uₐᵦ为（ ） A. 2×10²V B. 2×10⁻²V C. 1.8×10⁻⁷V D. 1.8×10⁻³V 二、填空题（本题共6小题，每空2分，共24分） 13. 电荷在电场中具有的势能叫做__________，其大小与电荷的__________和所在位置的__________有关；电场力做功与电势能变化的关系为：电场力做正功，电势能__________；电场力做负功，电势能__________。 14. 电势的定义式为__________，其中Eₚ表示电荷的__________，q表示电荷的__________；电势差的定义式为Uₐᵦ=__________，也可以表示为Uₐᵦ=Wₐᵦ/q，其中Wₐᵦ表示电荷从a点移到b点过程中__________做的功。 15. 匀强电场中，电势差与电场强度的关系为__________，其中d是两点间沿__________方向的距离；该关系表明，电场强度越大，沿电场线方向单位距离上的电势差越__________。 16. 等势面是指电场中__________相等的点构成的面，在同一等势面上移动电荷，电场力__________功；建筑中平行板电容器内部的等势面是一组与极板__________的平面。 17. 一个电荷量为-1×10⁻⁴C的负电荷，在电场中a点的电势能为2×10⁻³J，则a点的电势为__________V；若将该电荷移到b点，电势能变为1×10⁻³J，则电场力做的功为__________J。 18. 建筑电气设备的带电部件周围存在电场，不同部件间的__________是电路工作的基础；静电现象中，带电体的__________越高，周围电场强度越大，电势能也越大，越容易发生放电现象。 三、简答题（本题共2小题，每小题8分，共16分） 19. 结合机械建筑专业知识，画出匀强电场的等势面示意图（至少3个等势面），并说明等势面与电场线的关系；简述电势差在建筑电气布线中的实际意义。 20. 建筑施工中，静电喷漆技术利用电场使漆雾带电后定向运动到工件表面，结合电势能、电势差的知识，解释漆雾颗粒在电场中运动时的能量转化过程及定向运动的原因。 四、综合应用题（本题共2小题，第21题10分，第22题14分，共24分） 21. 匀强电场中，电场强度E=200N/C，方向水平向右，a、b两点在同一条电场线上，a点在b点左侧，两点间的距离d=0.3m，一个电荷量q=5×10⁻⁵C的正电荷放在a点，回答下列问题： （1）求a、b两点的电势差Uₐᵦ； （2）求该正电荷在a点具有的电势能（以b点为零势能点）； （3）将该电荷从a点移到b点，电场力做的功是多少？电势能如何变化？ 22. 结合电势能、电势差的知识和机械建筑专业应用，回答下列问题： （1）建筑电气中，一个阻值为10Ω的电阻接在220V的电路中，通过电阻的电流为2A，通电10s，电场力对电荷做的功是多少？（提示：W=UIt） （2）匀强电场中，a、b两点间的距离为0.5m，两点连线与电场线方向的夹角为60°，电场强度E=300N/C，求a、b两点的电势差； （3）一个电荷量为4×10⁻⁶C的负电荷，从电场中c点移到d点，电场力做功8×10⁻⁴J，求c、d两点的电势差U_cd，并说明c、d两点电势的高低关系； （4）建筑施工现场的高压输电线周围存在强电场，为什么工作人员需要穿戴绝缘服才能靠近？结合电势差和电势能的知识解释。 参考答案 一、选择题（每小题3分，共36分） 1. B 2. C 3. B 4. B 5. C 6. B 7. B 8. A 9. C 10. B 11. C 12. A 二、填空题（每空2分，共24分） 13. 电势能；电荷量；电势；减小；增大 14. φ=Eₚ/q；电势能；电荷量；φₐ-φᵦ；电场力 15. U=Ed；电场线；大 16. 电势；不做；平行 17. -20；1×10⁻³ 18. 电势差；电势 三、简答题（每小题8分，共16分） 19. 等势面示意图描述：匀强电场中，等势面为一组平行于电场线垂直方向的平面，绘制3个间距相等的平行平面，标注φ₁、φ₂、φ₃（φ₁>φ₂>φ₃），电场线为垂直于等势面的平行直线，由高电势等势面指向低电势等势面。 等势面与电场线的关系：①电场线一定垂直于等势面；②电场线的方向由高电势等势面指向低电势等势面；③等势面的间距反映电势差大小，间距越小，电势差越大（匀强电场中等势面间距相等）。 电势差在建筑电气布线中的意义：①电势差是电路中电荷定向移动的动力，保证用电器获得电能；②布线时需根据用电器的额定电压（额定电势差）设计电路，避免电势差过大损坏设备或过小导致设备无法正常工作；③合理控制导线间的电势差，防止漏电和触电事故。 20. 能量转化过程：漆雾颗粒带电后具有电势能，在电场中从高电势区域向低电势区域运动时，电场力做正功，电势能转化为动能；若从低电势区域向高电势区域运动，电场力做负功，动能转化为电势能，但实际喷漆中通过设置电势差使漆雾向工件定向运动，以电势能转化为动能为主。 定向运动原因：工件与喷枪之间建立特定的电势差，使电场线由喷枪指向工件（或反之），带电漆雾颗粒在电场中受到沿电场线方向（正电荷）或逆电场线方向（负电荷）的电场力，在电场力作用下沿电势差方向定向运动，最终附着在工件表面，实现精准喷漆。 四、综合应用题（共24分） 21. （1）由U=Ed，得Uₐᵦ=200N/C×0.3m=60V （2）以b点为零势能点，φᵦ=0，φₐ=Uₐᵦ=60V 电势能Eₚ=qφₐ=5×10⁻⁵C×60V=3×10⁻³J （3）电场力做功Wₐᵦ=qUₐᵦ=5×10⁻⁵C×60V=3×10⁻³J 电场力做正功，电势能减小，减小的电势能等于电场力做的功（3×10⁻³J）。 答：（1）60V；（2）3×10⁻³J；（3）3×10⁻³J，电势能减小。 22. （1）电场力做功W=UIt=220V×2A×10s=4400J （2）沿电场线方向的距离d'=0.5m×cos60°=0.25m 电势差U=Ed'=300N/C×0.25m=75V （3）由Ucd=Wcd/q=8×10⁻⁴J/(-4×10⁻⁶C)=-200V 因为Ucd=φc-φd=-200V<0，所以φc<φd（d点电势高于c点）。 （4）高压输电线周围存在强电场，输电线与人体、大地之间存在较大的电势差；若工作人员不穿戴绝缘服，人体会成为电荷的导体，电场力推动电荷在人体中定向移动，形成电流，造成触电事故；绝缘服能阻断电荷的定向移动，减小人体与输电线、大地之间的电势差，避免电场力对人体做功，从而保护工作人员安全。 答：（1）4400J；（2）75V；（3）-200V，d点电势高于c点；（4）见解析。 学科网（北京）股份有限公司 $