《第2節(jié) 電勢與等勢面》（同步訓練）高中物理必修 第三冊-魯科版-2024-2025學年

《第2節(jié)電勢與等勢面》同步訓練(答案在后面)一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、一個正電荷在電場中移動，下列說法正確的是（）A.正電荷移動的方向總是與電場線方向相同B.正電荷從高電勢處移動到低電勢處，電勢能增加C.正電荷從低電勢處移動到高電勢處，電勢能減少D.正電荷在電場中移動，電勢能的變化與路徑無關2、下列關于等勢面的說法正確的是（）A.等勢面一定與電場線垂直B.任意兩個等勢面之間的電勢差是相同的C.等勢面上的電勢值是相同的D.所有電場中都有等勢面3、一個正電荷在電場中從A點移動到B點，電場力做正功。以下說法正確的是：A.A點的電勢高于B點的電勢B.A點的電勢低于B點的電勢C.兩點的電勢相同D.無法確定兩點的電勢關系4、一個負電荷在等勢面上從A點移動到B點，以下說法正確的是：A.電場力對電荷做正功B.電場力對電荷做負功C.電場力不做功D.電場力做功的正負無法確定5、下列關于等勢面的說法正確的是：A.等勢面上的任意兩點電勢相等。B.等勢面垂直于電場線。C.電場線必須與等勢面相交。D.等勢面之間的距離越大，電勢差越小。6、關于電勢能，下列說法正確的是：A.電荷在電場中移動時，電勢能一定增加。B.電荷在電場中移動時，電勢能一定減少。C.正電荷在電場中由高電勢移動到低電勢，電勢能增加。D.負電荷在電場中由高電勢移動到低電勢，電勢能增加。7、一個電場中存在一個等勢面，該等勢面上任一點的電勢值相等。以下關于等勢面的描述中，正確的是：A.等勢面一定是平面B.等勢面是電場線的切線方向C.電場線與等勢面垂直D.等勢面上電場強度一定為零二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、關于電勢和等勢面，以下說法正確的是：A.電勢是描述電場中某點的電勢高低，單位是伏特（V）。B.等勢面是指電場中電勢相等的各個點構(gòu)成的面。C.在等勢面上，電場力的方向總是與等勢面垂直。D.電勢越高的點，電場力做功越多。2、以下關于電勢能的說法，正確的是：A.電荷在電場中從一點移動到另一點，電勢能的增加等于電場力所做的負功。B.電勢能是電荷在電場中的位置屬性，與電荷的電量成正比。C.電荷在電場中移動時，電勢能的變化等于電荷量乘以電勢差。D.電勢能的正負取決于電荷的性質(zhì)，正電荷在電勢高的地方電勢能較大。3、關于電勢與等勢面，以下說法正確的是（）A.等勢面是電場中電勢相等的各個點構(gòu)成的面B.電勢是描述電場中某一點的電場力大小的物理量C.電勢高的點電勢能一定大D.電勢與電場強度成正比三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題：一物體從電勢高的地方移動到電勢低的地方，以下說法正確的是：A.物體一定會受到電場力的作用B.物體在移動過程中電勢能會減少C.物體的電勢能變化與電場力做功的多少無關D.物體移動的距離與電勢差成正比第二題：實驗室中有一裝置，用于探究電場中電勢與電勢差的關系。該裝置由兩個相互平行的金屬板構(gòu)成，金屬板之間充滿勻強電場。實驗步驟如下：在金屬板之間連接一個電壓表，并閉合開關；將一檢驗電荷q從金屬板的A點移動到B點，記錄電壓表的示數(shù)U_AB；將檢驗電荷q沿不同的路徑從A點移動到C點，記錄電壓表的示數(shù)U_AC；改變金屬板之間的電壓，重復上述實驗步驟，記錄不同電壓下的電勢差。請根據(jù)實驗步驟，回答以下問題：（1）實驗中，如何判斷金屬板之間是否存在勻強電場？（2）根據(jù)實驗結(jié)果，分析電勢與電勢差之間的關系；（3）若要使電壓表的示數(shù)更精確，可以采取哪些措施？第三題：實驗器材：電壓表、電流表、電源、電阻箱、導線等。實驗目的：探究電勢與電勢差的關系。實驗步驟：將電源、電阻箱、電壓表和電流表按照電路圖連接好；調(diào)節(jié)電阻箱，使電路中電流為0.5A；記錄電壓表和電流表的讀數(shù)；改變電阻箱的阻值，重復步驟3，至少記錄5組數(shù)據(jù)；分析實驗數(shù)據(jù)，得出電勢與電勢差的關系。請寫出實驗中電勢與電勢差的關系式；根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，繪制電勢與電勢差的圖像；請解釋實驗過程中可能出現(xiàn)的誤差及其原因。第四題：一個正電荷和一個負電荷分別放在同一點，求該點的電勢能。第五題：一個正電荷量為q的點電荷，放在電場中某點，電場力對其的作用方向與該點到電場中另一點P的連線垂直。若點P的電勢為φP，求該點的電勢φ?！兜?節(jié)電勢與等勢面》同步訓練及答案解析一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、一個正電荷在電場中移動，下列說法正確的是（）A.正電荷移動的方向總是與電場線方向相同B.正電荷從高電勢處移動到低電勢處，電勢能增加C.正電荷從低電勢處移動到高電勢處，電勢能減少D.正電荷在電場中移動，電勢能的變化與路徑無關答案：D解析：電勢能的變化與路徑無關，僅與電荷的初末位置的電勢差有關。正電荷在電場中從高電勢處移動到低電勢處，電勢能減少；反之，從低電勢處移動到高電勢處，電勢能增加。因此，選項D正確。2、下列關于等勢面的說法正確的是（）A.等勢面一定與電場線垂直B.任意兩個等勢面之間的電勢差是相同的C.等勢面上的電勢值是相同的D.所有電場中都有等勢面答案：AC解析：等勢面上的電勢值是相同的，因為等勢面是電場中電勢相等的點的集合。等勢面一定與電場線垂直，因為電場線是電場強度方向的曲線，而電場強度方向與電勢梯度方向相反。任意兩個等勢面之間的電勢差是相同的，這個說法不一定正確，因為等勢面之間的電勢差還與等勢面的間距有關。所有電場中都有等勢面，這個說法也不一定正確，因為只有電場是保守場時，才存在等勢面。因此，選項AC正確。3、一個正電荷在電場中從A點移動到B點，電場力做正功。以下說法正確的是：A.A點的電勢高于B點的電勢B.A點的電勢低于B點的電勢C.兩點的電勢相同D.無法確定兩點的電勢關系答案：A解析：電場力對電荷做正功，意味著電荷在電場力的作用下移動的方向與電場力的方向相同。對于正電荷來說，電場力的方向是由高電勢指向低電勢。因此，A點的電勢高于B點的電勢。4、一個負電荷在等勢面上從A點移動到B點，以下說法正確的是：A.電場力對電荷做正功B.電場力對電荷做負功C.電場力不做功D.電場力做功的正負無法確定答案：C解析：在等勢面上，電勢是恒定的，即電場力在等勢面上的作用力方向與電荷的位移方向垂直。由于功是力與位移在力的方向上的分量的乘積，當力和位移垂直時，它們的點積為零，因此電場力對電荷不做功。5、下列關于等勢面的說法正確的是：A.等勢面上的任意兩點電勢相等。B.等勢面垂直于電場線。C.電場線必須與等勢面相交。D.等勢面之間的距離越大，電勢差越小。答案：B解析：等勢面是電場中電勢相等的點的集合。選項A錯誤，因為等勢面上的電勢相等，但不意味著任意兩點都電勢相等；選項B正確，因為等勢面是垂直于電場線的；選項C錯誤，因為電場線可以與等勢面平行而不相交；選項D錯誤，因為等勢面之間的距離越大，電勢差可能越大，也可能越小，取決于電場的分布。6、關于電勢能，下列說法正確的是：A.電荷在電場中移動時，電勢能一定增加。B.電荷在電場中移動時，電勢能一定減少。C.正電荷在電場中由高電勢移動到低電勢，電勢能增加。D.負電荷在電場中由高電勢移動到低電勢，電勢能增加。答案：D解析：電勢能是電荷在電場中由于其位置而具有的能量。選項A和B錯誤，因為電荷在電場中移動時，電勢能可能增加也可能減少，取決于電場力和電荷的移動方向；選項C錯誤，因為正電荷在電場中由高電勢移動到低電勢，電勢能會減少；選項D正確，因為負電荷在電場中由高電勢移動到低電勢，電勢能會增加。7、一個電場中存在一個等勢面，該等勢面上任一點的電勢值相等。以下關于等勢面的描述中，正確的是：A.等勢面一定是平面B.等勢面是電場線的切線方向C.電場線與等勢面垂直D.等勢面上電場強度一定為零答案：C解析：等勢面是電場中電勢相等的點的集合，它與電場線垂直。因此，選項C正確。選項A錯誤，因為等勢面不一定是平面，可以是曲面。選項B錯誤，因為等勢面是電勢相等的點的集合，而電場線是電場力的方向。選項D錯誤，因為等勢面上電場強度不一定為零，電場強度為零的點稱為電勢零點。二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、關于電勢和等勢面，以下說法正確的是：A.電勢是描述電場中某點的電勢高低，單位是伏特（V）。B.等勢面是指電場中電勢相等的各個點構(gòu)成的面。C.在等勢面上，電場力的方向總是與等勢面垂直。D.電勢越高的點，電場力做功越多。答案：ABC解析：電勢是描述電場中某點的電勢高低，單位是伏特（V），所以A正確。等勢面是由電場中電勢相等的點構(gòu)成的面，所以B正確。在等勢面上，電場力的方向總是垂直于等勢面，因為電場力的方向是沿著電勢降低的方向，所以C正確。電勢高低并不直接決定電場力做功的多少，而是電勢差與電荷量的乘積決定電場力做功，所以D錯誤。因此，正確答案是ABC。2、以下關于電勢能的說法，正確的是：A.電荷在電場中從一點移動到另一點，電勢能的增加等于電場力所做的負功。B.電勢能是電荷在電場中的位置屬性，與電荷的電量成正比。C.電荷在電場中移動時，電勢能的變化等于電荷量乘以電勢差。D.電勢能的正負取決于電荷的性質(zhì)，正電荷在電勢高的地方電勢能較大。答案：BC解析：電勢能是電荷在電場中的位置屬性，與電荷的電量成正比，所以B正確。電荷在電場中移動時，電勢能的變化等于電荷量乘以電勢差，這是電勢能的定義，所以C正確。電勢能的正負取決于電荷的性質(zhì)，正電荷在電勢高的地方電勢能較大，而負電荷在電勢高的地方電勢能較小，所以D正確。電勢能的增加實際上是電場力所做的負功，因為電場力做功使電荷的電勢能減少，所以A錯誤。因此，正確答案是BC。3、關于電勢與等勢面，以下說法正確的是（）A.等勢面是電場中電勢相等的各個點構(gòu)成的面B.電勢是描述電場中某一點的電場力大小的物理量C.電勢高的點電勢能一定大D.電勢與電場強度成正比答案：A解析：選項A正確，因為等勢面是電場中電勢相等的各個點構(gòu)成的面。選項B錯誤，電勢是描述電場中某一點的電勢能大小與電荷量的比值，而不是電場力大小。選項C錯誤，電勢高的點電勢能不一定大，因為電勢能還與電荷量有關。選項D錯誤，電勢與電場強度無直接關系，而是通過電場力與電荷量的比值來定義電勢。三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題：一物體從電勢高的地方移動到電勢低的地方，以下說法正確的是：A.物體一定會受到電場力的作用B.物體在移動過程中電勢能會減少C.物體的電勢能變化與電場力做功的多少無關D.物體移動的距離與電勢差成正比答案：B解析：A選項：物體在電場中移動，若不自由，則可能不受電場力的作用，因此A選項錯誤。B選項：根據(jù)電勢能的定義，電勢能是電荷在電場中由于位置而具有的能量。物體從電勢高的地方移動到電勢低的地方，電勢能會減少，因此B選項正確。C選項：根據(jù)能量守恒定律，電勢能的變化等于電場力所做的功，因此C選項錯誤。D選項：電勢差是單位正電荷在電場中從一點移動到另一點時電勢能的變化，與移動的距離無關，因此D選項錯誤。綜上所述，正確答案為B。第二題：實驗室中有一裝置，用于探究電場中電勢與電勢差的關系。該裝置由兩個相互平行的金屬板構(gòu)成，金屬板之間充滿勻強電場。實驗步驟如下：在金屬板之間連接一個電壓表，并閉合開關；將一檢驗電荷q從金屬板的A點移動到B點，記錄電壓表的示數(shù)U_AB；將檢驗電荷q沿不同的路徑從A點移動到C點，記錄電壓表的示數(shù)U_AC；改變金屬板之間的電壓，重復上述實驗步驟，記錄不同電壓下的電勢差。請根據(jù)實驗步驟，回答以下問題：（1）實驗中，如何判斷金屬板之間是否存在勻強電場？（2）根據(jù)實驗結(jié)果，分析電勢與電勢差之間的關系；（3）若要使電壓表的示數(shù)更精確，可以采取哪些措施？答案：（1）實驗中，可以通過以下方法判斷金屬板之間是否存在勻強電場：觀察電壓表在不同位置（A、B、C點）的示數(shù)是否相同；通過改變電壓，觀察電壓表的示數(shù)是否與電壓成正比。（2）根據(jù)實驗結(jié)果，電勢與電勢差之間的關系為：電勢差U_AB等于兩點間電勢φ_A和φ_B的差，即U_AB=φ_A-φ_B。在勻強電場中，電勢與電勢差之間的關系是線性的，即電勢差與兩點間的距離成正比。（3）若要使電壓表的示數(shù)更精確，可以采取以下措施：使用高精度的電壓表；減少檢驗電荷q的大小，以減小測量誤差；在移動檢驗電荷時，盡量保持其運動軌跡的直線性和平行性，以減小路徑誤差；重復實驗多次，取平均值，以提高結(jié)果的準確性。第三題：實驗器材：電壓表、電流表、電源、電阻箱、導線等。實驗目的：探究電勢與電勢差的關系。實驗步驟：將電源、電阻箱、電壓表和電流表按照電路圖連接好；調(diào)節(jié)電阻箱，使電路中電流為0.5A；記錄電壓表和電流表的讀數(shù)；改變電阻箱的阻值，重復步驟3，至少記錄5組數(shù)據(jù)；分析實驗數(shù)據(jù)，得出電勢與電勢差的關系。請寫出實驗中電勢與電勢差的關系式；根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，繪制電勢與電勢差的圖像；請解釋實驗過程中可能出現(xiàn)的誤差及其原因。答案：電勢與電勢差的關系式為：U=IR，其中U表示電勢，I表示電流，R表示電阻。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，繪制電勢與電勢差的圖像如下：（此處應插入電勢與電勢差的圖像）實驗過程中可能出現(xiàn)的誤差及其原因如下：（1）電阻箱阻值不準確，導致電流和電壓的測量值不準確；（2）電壓表和電流表的讀數(shù)誤差，由于儀器本身的精度限制；（3）實驗過程中，由于導線接觸不良，導致電路中的電阻值發(fā)生變化；（4）實驗操作不規(guī)范，如連接電路時未正確接地，導致實驗結(jié)果受到影響。第四題：一個正電荷和一個負電荷分別放在同一點，求該點的電勢能。答案：設正電荷為q1，負電荷為q2，它們之間的距離為r。根據(jù)庫侖定律，兩個點電荷之間的電勢能E