基础练习题(电势 电势能 电势差 等势面)

电势差、电势、等势面典型例题【例1】如图所示，把绝缘金属板A与静电计相连，用一根跟丝绸摩擦过的有机玻璃棒接触金属板A，静电计指针有一偏角，现用另一块不带电金属板B靠近金属板A，则静电计指针的偏角 [ ]A．变大 B．变小C．不变 D．上述三种情况都可能[分析]有机玻璃棒跟丝绸摩擦，棒上带有正电荷，用它接触金属板A，A 板带上正电，因此，静电计指针有一偏角．这个偏角的大小，反映了指针（包括金属杆、A板等）与静电计外壳间的电势差的大小．B板靠近后，由于静电感应，B板两侧呈现等量异号的感应电荷，靠近A板的内侧为负电荷，外侧为正电荷．根据电势的叠加原理，此时A板的电势由它自身的电荷跟B板两侧的感应电荷共同决定．由于B板上的负电荷离A板近，它使A板电势降低的影响比外侧正电荷使A板电势升高的影响大，结果使A板（包括指针等）的电势降低，指针偏角减小．[答] B．[说明] 如B板接地，其外侧正电荷被中和．使A板的电势更为降低．B板靠近后，如要使指针偏角恢复到原来的大小，就需要对A板再增加带电量．这个事实正说明了电容器的作用——靠近的两板在同样电势差条件下能比单独的一块板容纳更多的电荷．【例2】如图所示，有一个球壳（图中涂成阴影的区域）较厚的绝缘金属体A，原来不带电。

将一个带正电的小球B从小孔放入金属球空腔内但不与球壳接触。

达到静电平衡后，以下说法正确的是[ ]A．球壳外侧电势高，内侧电势低B．取地球电势为零时，球壳的电势也为零C．金属球内空腔处电场强度为零D．金属球壳内电场强度为零[误解一]选A。

[误解二]选B。

[误解三]选C。

[正确解答] 选D。

[错因分析与解题指导] [误解一]错率较高，错选者的想法是：由于静电感应，球壳外侧带正电，所以电势高；内侧带负电，所以电势低。

这是对球壳电势的涵义了解不深所致。

球壳上各处的电势既有施感电荷电场的影响，又有感应电荷电场的影响。

静电平衡到达时，球壳各处几部分电场电势的叠加值都是一样大的，整个球壳是一个等势体。

电势能、电势一、单选题1．电场中等势面如图所示，下列关于该电场描述正确的是（ B ）A ．A 点的电场强度比C 点的小B ．电荷沿等势面AB 移动的过程中，电场力始终不做功C ．负电荷在A 点的电势能比在C 点的电势能大D ．正电荷由A 移动到C ，电场力做负功2．匀强电场中有A 、B 、C 、D 四点恰好位于一正方形的四个顶点上，如图所示。

已知该匀强电场的方向与A 、B 、C 、D 四点构成的平面平行，A 、B 、D 三点的电势分别为φA =1V ，φB =4V ，φD =-1V ，则C 点的电势为（ B ）A ．3VB ．2VC ．-4VD ．-3V 3．如图所示，M 、N 为两个等量同种点电荷，在其连线的中垂线上的P 点放一静止的点电荷q （负电荷），不计重力，下列说法中正确的是（ B ）A ．点电荷在P 点受力方向沿OP 连线向上B ．点电荷运动到O 点时加速度为零，O 点的电势大于零C ．O 点电场强度和电势都为0D ．点电荷在从P 到O 的过程中，加速度越来越大4．如图所示，在等量的异种点电荷形成的电场中，有A 、B 、C 三点，A 点为两点电荷连线的中点，B 点为连线上距A 点距离为d 的一点，C 为连线中垂线距A 点距离也为d 的一点，则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较，正确的是（ B ）A ．A CB E E E =>，AC B ϕϕϕ==B ．B AC E E E >>，A C B ϕϕϕ=>C ．A B E E <，A C E E <，A B ϕϕ>，A C ϕϕ>D ．因为零电势点未规定，所以无法判断电势的高低5．如图所示，实线为一正点电荷的电场线，虚线为其等势面．A 、B 是同一等势面上的两点，C 为另一等势面上的一点，下列判断正确的是( C )A ．A 点场强与B 点场强相同B ．C 点电势高于B 点电势C ．将电子从A 点沿虚线移到B 点，电场力不做功D ．将质子从A 点移到C 点，其电势能增加6．某点电荷和金属圆环间的电场线分布如图所示。

电势电势差电势能等势面（A卷）考测点导航1．电势差：⑴电荷在电场中两点移动时，电场力所做的功与电荷的电量的比值，叫做这两点间的电势差。

U AB=W AB/q是标量，与零电势点的选取无关。

⑵匀强电场中场强和电势差的关系：U=Ed AB（d AB为A、B间的距离在场强方向上的投影）2．电势：电场中某点的电势，等于该点与零电势点间的电势差。

在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功。

电势具有相对性，与零电势点的选取有关。

单位伏特（V）1V=1J/C3．电势能：⑴电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能叫做电势能。

与零电势点的选取有关。

⑵注意：①电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加。

电势能的改变量等于电场力所做的功。

②电场力做功的特点及计算：电场力做功只与始末的位置有关，与路径无关。

W=qU AB适用于一切电场。

或W=FScosα(适用匀强电场)4．等势面（1）概念：电场中电势相等的点构成的面。

（2）特点：①在同一等势面上移动电荷，电场力不做功。

②电场线与等势面垂直，由电势高的等势面指向电势低的等势面。

③任意两个等势面不相交。

典型例题：1．关于电场中场强和电势的关系，下列说法哪些是正确的（）A．场强相同处，电势也一定相同；电势相同处，场强也一定相同B．场强相同处，电势不一定相同；电势相同处，场强也不一定相同C．电场中场强为零的区域电势处处相同D．电场中电势相同的位置，场强一定为零（该题考查了场强，电势的基本概念）2．如图31-A-1所示，实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可作出正确判断的是（）A．带电粒子所带电荷的电性B．带电粒子在a、b两点的受力方向C．带电粒子在a、b两点的速度何处较大图31-A-1 D．带电粒子在a、b两点的电势能何处较大（该题以轨迹作为突破口，可以知道带电粒子必与源电荷为异种电荷）3．如图31-A-2所示，是某电场中的一条直电场线，一电子从a点由静止释放，它将沿直线向b点运动，下列有关电场情况的判断正确的是（）A．该电场一定是匀强电场B．场强E a一定小于E b图31-A-2C．电子具有的电势能εa一定大于εbD．电势φa一定低于φb（该题考查了电场力做正功，负功的判断，电场力做功和电势能的变化关系）4．有一个带电量q＝－3×10-6C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服电场力做6×10-4J的功，从B点移到C点，电场力对电荷做9×10-4J的功，求A、C两点的电势差并说明A、C两点哪点的电势较高。

电势能、电势、电势差练习题【基础达标】1．如图所示点电荷电场中，将检验电荷从A点分别移到以点电荷为中心的同一圆周上的B、C、D、E各点，则电场力做的功：（）A．从A到B做功最多．B．从A到C做功最多C．从A到E做功最多．D．做功一样多【答案】D【解析】因为虚线所示的圆面是等势面，则AE、AD、AC、AB之间的电势差相等，所以根据W=Uq可知将检验电荷从A点分别移到以点电荷为中心的同一圆周上的B、C、D、E各点，则电场力做的功相等，故选D.2．（多选）如图所示,一圆环上均匀分布着正电荷q，x轴垂直于环面且过圆心o。

下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中错误的是：（）A．从o点沿x轴正方向，电场强度先增大后减小，电势一直降低B．从o点沿x轴正方向，电场强度先增大后减小，电势先降低后升高C．o点的电场强度为零，电势最低D．o点的电场强度不为零，电势最高【答案】BCD【解析】根据对称性可知，圆环上的电荷在O点产生的合场强为零，而无穷远处电场强度也为零，故电场强度先增大后减小，根据电场的叠加原理可知，x轴上电场强度方向向右，沿电场方向电势减小，故O点的电势最高，故BCD错误A正确；3．（多选）如图所示，ac和bd为正方形abcd的对角平分线，O为正方形的中心．现在abc三点分别放上电荷量相等的三个正电荷，则下列说法正确的是：（）A．O点电场强度的方向垂直于ac由O指向dB．从O到d电势逐渐升高C．将b点的电荷移到O点时，d点的电场强度变小D．将带正电的试探电荷由O移到d，该电荷的电势能逐渐减少【答案】AD【解析】ac两点在O点形成的电场和场强为零，故O点的场强就是b点的电荷在O点的场强，其方向垂直于ac由O指向d，将b点的电荷移到O点时，d点的电场强度变大，选项A正确，C错误；根据电势叠加原理可知，从O到d电势逐渐降低，将带正电的试探电荷由O移到d，该电荷的电势能逐渐减少，选项B错误，D正确；故选AD.4．（多选）一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能EP随位移x变化的关系如图所示，其中O～x2段是对称的曲线，x2～x3是直线段，则下列判断正确的是：（）A．x1处电场强度最大B．x2～x3段是匀强电场C．x1、x2、x3处电势的关系为D．粒子在O～x2段做匀变速运动，x2～x3段做匀速直线运动【答案】BC【解析】因EP-x图线的斜率等于电场强度的大小，可知x1处电场强度为零，选项A错误；x2～x3段斜率不变，所以是匀强电场，选项B正确；带负电的粒子在x1、x2、x3处的电势能逐渐变大，故电势φ1、φ2、φ3、的关系为φ1＞φ2＞φ3，选项C正确；在O～x2段场强是非匀强电场，故粒子在O～x2段做非匀变速运动，x2～x3段是匀强电场，故做匀变速直线运动，选项D错误；故选BC。

电场场强的叠加对于电场的叠加，始终把握住以下几点：①场强是矢量，故遵循平行四边形定则②观察电荷分布，特别是对称分布，可用填补法，使其对称③电荷均匀分布在杆或者金属丝，可考虑微元法，把每一微小段看成点电荷，利用点电荷电场公式2r Q k E =，再进行电场叠加1、图中a 、b 是两个点电荷，它们的电量分别为Q 1、Q 2，MN 是ab 连线的中垂线，P 是中垂线上，电荷连线上方的一点。

下列哪种情况能使P 点场强方向指向MN 的左侧（ ）A.Q 1、Q 2都是正电荷，且Q 1<Q 2B.Q 1是正电荷，Q 2是负电荷，且Q 1>|Q 2|C.Q 1是负电荷，Q 2是正电荷，且|Q 1|<Q 2D.Q 1、Q 2都是负电荷，且|Q 1|>|Q 2|2、ab 是长为l 的均匀带电细杆，P 1、P 2是位于ab 所在直线上的两点，位置如图所示．ab 上电荷产生的静电场在P 1处的场强大小为E 1，在P 2处的场强大小为E 2，则以下说法正确的是( )A ．两处的电场方向相同，E1>E 2B ．两处的电场方向相反，E 1>E 2C ．两处的电场方向相同，E 1<E 2D ．两处的电场方向相反，E 1<E 23、如图所示，用长为L 的金属丝弯成半径为r 的圆弧，但在A 、B 之间留有宽度为d 的间隙，且d 远远小于r ，将电量为Q 的正电荷均为分布于金属丝上，求圆心处的电场强度。

静电场中的平衡分析受力分析，从平衡条件入手 ①合外力等于0；②00==合合；Y X F F1、如图所示，在水平向左的匀强电场中有A 、B 两个带电小球，平衡时的可能位置是图中的哪一个：（ ）2、质量分别为的两个小球A 、B ，带同种电荷且带电量分别为，其中q 1<q 2 ，m 1>m 2 ,现用长度均为l的绝缘轻质细线将两个小球A 、B 悬挂起来，平衡时细线与竖直方向的夹角分别为。

电势能和电势、电势差要点一、静电力做功的特点在电场中将电荷q 从A 点移动到B 点，静电力做功与路径无关，只与A 、B 两点的位置有关。

说明：（1）静电力做功的特点不仅适用于匀强电场，而且适用于任何电场；（2）只要初、末位置确定了，移动电荷q 做的功就是W AB 就是确定值。

【典型例题】类型一：静电力做功的特点例1、如图所示，在场强为E 的匀强电场中有相距为L 的A 、B 两点，连线AB 与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q 的正电荷从A 点移到B 点。

若沿直线AB 移动该电荷，电场力做的功W 1＝__________；若沿路径ACB 移动该电荷，电场力做的功W 2＝__________；若沿曲线ADB 移动该电荷，电场力做的功W 3＝__________。

由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是__________。

【答案】qELcos θ；qELcos θ；qELcos θ；与路径无关，只与初末位置有关【解析】由功的定义式W=Fscos θ可得，电场力所做的功等于电场力与电荷在电场力方向的分位移scos θ的乘积。

由图可以看出无论电荷沿哪个路径移动，电场力的方向总是水平向左的，电场力方向的分位移都是Lcos θ，所以电场力做的功都是qELcos θ，即电场力做功的特点是与路径无关，只与初末位置有关。

【变式】如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正电荷为圆心的某一圆周交于B 、C 两点，质量为m ，带电量为-q 的有孔小球从杆上A 点无初速度下滑,AB=BC=h,到B 点时的速度大小为3gh 。

求:（1）小球由A 到B 过程中电场力做的功； （2）AC 两点的电势差。

【答案】12AB W mgh = 2AC mgh U q =- 【解析】 因为Q 是点电荷，所以以Q 为圆心的圆面是一个等势面，这是一个重要的隐含条件。

由A 到B 过程中电场力是变力，所以不能直接用W Fs =来解，只能考虑应用功能关系。

电势电势差电势能一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。

在每小题给出的四个选项中. 1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

）1．在静电场中，让质子逆着电场线的方向由A点移到B点，如图所示，则：（）A．电场力做正功，A点电势高于B点B．电场力做正功，A点电势低于B点C．电场力做负功，A点电势高于B点D．电场力做负功，A点电势低于B点【答案】D2．关于场强和电势,下列正确的是：（）A.在电场中a、b两点间移动电荷，电场力做总功为零，则电荷一定在等势面上移动B.电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低C.两个等量同种电荷的电场，从两电荷连线中点沿连线中垂线向外，电势越来越低，场强方向均相同，场强大小在减小D.两个等量异种电荷的电场中，从两电荷连线中点沿连线中垂线向外，电势均相等，场强方向均相同，场强大小在减小【答案】D3．如图是一簇未标明方向、由单一点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可判断出该带电粒子：（）A.在a、b两点加速度的大小B.电性与场源电荷的电性相同C.在a、b两点时速度大小va < vbD.在a、b两点的电势能Ea >Eb【答案】A4．a、b两个带电小球的质量均为m，所带电荷量分别为＋q和－q，两球间用绝缘细线连接，a球又用长度相同的绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在的空间有方向斜向下的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧，则平衡时可能位置是：（）【答案】A5．某静电场的电场线分布如图所示，图中P 、Q 两点的电场强度大小分别为E P 和E Q ，电势分别为φP 和 φQ ，则：（ ）A. E P >E Q ，φP >φQB. E P >E Q ，φP <φQC. E P <E Q ，φP >φQD. E P <E Q ，φP <φQ 【答案】A6．如图所示，在匀强电场中有a 、b 、c 、d 四点，它们处于同一圆周上，且ac 、bd 分别是圆的直径，已知abc 三点的电势分别为ϕa =9V ，ϕb =15V ，ϕc =18V ，则d 点的电势为：（ ）A ．4VB ．8VC ．12VD ．16V 【答案】C7．如图所示， 虚线表示某电场的等势面， 一带电粒子仅在电场力作用下由A 点运动到B 点的径迹如图中实线所示。