高中物理 第2章 电势能与电势差 第2节 电势与等势面学业分层测评 鲁科版选修3-1

电势与等势面 (建议用时：45分钟)学业达标1关于电场的性质，下列说法中正确的是()A电场强度大的地方，电场线一定密，电势也一定高B电场强度大的地方，电场线一定密，但电势不一定高C电场强度为零的地方，电势一定为零D电势为零的地方，电场强度一定为零【解析】由电场线的特点和场强与电势的关系可判断选项B正确【答案】B2在静电场中，下列说法正确的是()A电场强度为零的点，电势一定为零B电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同C电势降低的方向，一定是电场强度的方向D匀强电场中的等势面是一簇彼此平行的平面【解析】电势是一个相对量，某一点的电势值与零电势点的选取有关，场强为零，电势不一定为零，故A错；在匀强电场中，其等势面是一簇相互平行的平面，沿电场线方向电势降低，并降低得最快，故B、C均错，D正确【答案】D3由如图228所示的电场线，可判定() 【导学号：34660046】图228A该电场一定是匀强电场BA点的电势一定低于B点的电势C负电荷在B点的电势能比A点的电势能大D负电荷在B点所受的电场力方向向右【解析】只有一条电场线，无法判断电场的疏密(即场强大小)，故A错；顺着电场线，电势降低，B错；负电荷受电场力方向向左，从AB，电场力做负功，电势能增大，所以C对，D错【答案】C4如图229所示的情况中，a、b两点电势相等，电场强度矢量也相等的是()甲 乙 丙 丁图229A甲图中带等量异种电荷的平行金属板之间的两点B乙图中离点电荷等距的任意两点C丙图中两等量同种电荷其连线的中垂线上离垂足等距的任意两点D丁图中两等量异种电荷其连线的中垂线上离垂足等距的任意两点【解析】匀强电场的等势面是一系列的平行平面，甲图中a、b两点不在同一等势面上，所以，这两点的电势是不相等的，但这两点的场强相等；乙图中a、b两点在同一个等势面上，电势相等，但这两点的场强矢量大小相等，方向不同；丙图中a、b两点对称于两电荷的连线，所以电势相等，但在中垂线上场强矢量的方向是平行于中垂线的，而且都向外侧，故两点的场强矢量的方向不同；在丁图中，a、b两点的电势相等，场强矢量的方向是平行于两点电荷连线的，而且方向相同，D项正确. 【答案】D5关于避雷针的下列说法中正确的是()A制作避雷针要选用绝缘性能好的材料B避雷针避雷是将云层中积聚的电荷导入大地C为了美观通常把避雷针顶端设计成球形D避雷针安装在高大建筑物的顶端，而不必接地【解析】带电云层靠近建筑物时，会在建筑物上感应出异种电荷，在云层与建筑物之间形成电场当电荷积累到一定程度时，会发生强烈放电现象，可能发生雷击如果建筑物安装了避雷针，云层中积聚的电荷会通过避雷针导入大地，逐渐中和云层的电荷，保护建筑物，使其免遭雷击避雷针应选用导体材料，所以选B.【答案】B6某静电场的电场线分布如图2210所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为UP和UQ，则() 【导学号：34660047】图2210AEPEQ，UPUQBEPEQ，UPUQCEPUQDEPEQ，UPN，所以EpMEpN，C正确；电子在电场中受电场力的方向沿NM指向M，故从M移动到N，电场力做负功，D错误【答案】AC8如果把q1.0108 C的电荷从无穷远处移至电场中的A点，需要克服电场力做功W1.2104 J，选取无穷远处为零势能点，那么：(1)A点的电势及q在A点的电势能各是多少？(2)q未移入电场前A点的电势是多少？【解析】(1)根据电势能的规定可知q在A点的电势能EpAW1.2104 J正电荷在A点的电势A0A1.2104 V.(2)A点的电势由电场本身决定，跟A点是否有电荷无关，所以q未移入电场前，A点的电势也为1.2104 V.【答案】(1)1.2104 V1.2104 J(2)1.2104 V能力提升9一正电荷仅在电场力作用下，从A点运动到B点，速度大小随时间变化的图象如图2212所示下列关于A、B两点电场强度E的大小和电势的高低的判断，正确的是()【导学号：34660048】图2212AEAEB，ABBEAEB，ABCEAEB，ABDEAEB，AB【解析】电荷仅受电场力作用，合力不会为零，由运动图象可知速度的大小没有变化，故电荷只能做匀速圆周运动，故选B.【答案】B10如图2213所示，将带正电的甲球放在不带电的乙金属球左侧，两球在空间形成了稳定的静电场，实线为电场线，虚线为等势线A、B两点与两球球心连线位于同一直线上，C、D两点关于直线AB对称，则()图2213AA点和B点的电势相同BC点和D点的电场强度相同C正电荷从A点移至B点，电场力做正功D负电荷从C点移至D点，电势能增大【解析】A点比乙球面电势高，乙球面比B点电势高，故A点和B点的电势不相同，A错；C、D两点场强大小相等，方向不同，B错；AB，电场力对正电荷做的功WAB0，C对；C、D两点位于同一等势面上，D错【答案】C11如图2214所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相同，实线为一个带正电的质点仅在电场力作用下，通过该区域的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点下列说法中正确的是()图2214A三个等势面中，等势面a的电势最高B带电质点一定是从P点向Q点运动C带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小D带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小【解析】先画出电场线，再根据速度、合力和轨迹的关系，可以判定：质点在各点受的电场力方向是斜向左下方由于是正电荷，所以电场线方向也沿电场力斜向左下方【答案】D12如图2215所示，在电场强度E104 N/C的水平匀强电场中，有一根长l15 cm的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m3 g、电荷量q2106 C的带正电小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，g取10 m/s2. 【导学号：34660049】(1)小球到达最低点B的过程中重力势能、电势能分别变化了多少？(2)若取A点电势为零，小球在B点的电势能、电势分别为多大？(3)小球到B点时速度为多大？绳子张力为多大？【解析】(1)根据功能关系有Epmgl4.5103 JEp电Eql3103 J.(2)Ep电EpBEpAEpB3103 JEpAAqEpBBqB V1.5103 V.(3)小球从A到B的过程，由动能定理得mglEqlmv所以vB1 m/s在B点对小球分析得Tmg代入数据解得T5102 N.【答案】(1)重力势能变化了4.5103 J电势能变化了3103 J(2)3103 J1.5103 V(3)1 m/s5102 N