2023版新教材高中物理第一章静电场微点7等势面的理解及应用课时作业教科版必修第三册

微点7　等势面的理解及应用

1．关于等势面的说法，正确的是(　　)

A．电荷在等势面上移动时，由于不受电场力作用，所以电场力不做功

B．同一个等势面上各点的场强大小相等

C．两个电势不相等的等势面可能相交

D．若两等势面间的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映场强的大小

2．在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点，其中a、b两点的电势相等，电场强度大小相等、方向也相同的是(　　)

3.

(多选)如图所示，一正点电荷周围有A、B、C三点，其中B、C两点在同一个等势面上．相关说法中正确的是(　　)

A．B、C两点的电势与电场强度均相同

B．试探电荷从B点运动到C点的过程中，静电力做的功为零

C．A点的电势高于B点的电势

D．带负电的试探电荷在A点的电势能大于在B点的电势能

4．如图所示的电场中，实线表示电场线，虚线表示等差等势面，A、B、C为电场中的三个点．下列说法正确的是(　　)

A.A点的电势比B点的高

B．A点的电场强度比B点的小

C．负点电荷在A点的电势能比在B点的电势能大

D.B点和C点间的电势差是C点和A点间电势差的2倍

5．如图甲，某棵大树被雷电击中，此时以大树为中心的地面上形成了电场，该电场的等势面分布及电场中M、P两点的位置如图乙所示，则(　　)

A．M点电势较低

B．电场线由P点指向M点

C．越靠近大树的地方电场强度越小

D．M、P两点间的电势差约为200 kV

6.

某电场中的等势面如图所示，下列关于该电场的描述正确的是(　　)

A．A点的电场强度比C点的小

B．负电荷在A点的电势能比在C点的电势能大

C．电荷沿等势面AB移动的过程中，静电力始终不做功

D．正电荷由A移动到C，静电力做负功

7．如图所示为雷雨天一避雷针周围电场的等势面分布情况，在等势面中有A、B、C三点，其中A、B两点位置关于避雷针对称．下列说法中正确的是(　　)

A．A、B两点的电场强度相同

B．C点电场强度大于B点电场强度

C．某负电荷从C点移动到B点，电场力做负功

D．某正电荷在C点的电势能小于在B点的电势能

8．某种气体—电子放大器的局部结构是由两块夹有绝缘介质的平行金属薄膜构成，其上存在等间距小孔，其中相邻两孔截面上的电场线和等势线的分布如图所示．下列说法正确的是(　　)

A．a点所在的线是等势线

B．b点的电场强度比c点大

C．b、c两点间的电势差的值比a、c两点间的大

D．将电荷沿图中的线从d→e→f→g移动时电场力做功为零

9．图中的平行直线表示一簇等势面．一个电荷量为5.0×10－8 C的点电荷沿图中曲线从B点移动到A点，该过程中电场力做的功为(　　)

A．－5.0×10－7 J　　　B．5.0×10－7 J

C．－3.5×10－6 J    D．3.5×10－5 J

10.

真空中两个点电荷所带电荷量相等，其电场的等势面如图所示，图中相邻等势面间电势差相等．下列说法正确的是(　　)

A．这两个点电荷电性相同，一定都是正电荷

B．P点的场强一定比Q点的场强大

C．P点电势一定比Q点电势低

D．正检验电荷在P点的电势能一定比在Q点的电势能大

11.

如图所示，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ.一带负电的粒子(重力不计)由M点分别运动到N点和P点的过程中，电势能的增加量相等．则(　　)

A．直线c位于某一等势面内，φM<φN

B．直线b位于某一等势面内，φN>φP

C．若该粒子从M点运动到Q点，动能一定增加

D．若该粒子由N点运动到Q点，电势能一定减小

12．某电场等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中5个点，则(　　)

A．一电子从b点运动到e点，电场力做正功

B．一电子从d点运动到a点，电场力做功为4 eV

C．b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向左

D．a、b、c、d、e五个点中，e点的电场强度最小

微点7　等势面的理解及应用

1．答案：D

解析：等势面由电势相等的点组成，电场线垂直于等势面，因此电荷在等势面上移动时，电场力不做功，但仍受电场力的作用，A错误；等势面上各点场强大小不一定相等，等势面不可能相交，B、C错误；等差等势面的疏密程度能反映场强的大小，D正确．

2．答案：B

解析：在正点电荷形成的电场中，a、b两点处于同一等势面上，电势相等，电场强度大小相等，但方向不同，A不符合题意；由于两等量异种点电荷连线的中垂线是一条等势线，则a、b两点的电势相等，根据对称性和电场线的分布可知，a、b两点的电场强度大小相等、方向相同，B符合题意；由于带电平板表面是一个等势面，则a、b两点的电势相等，由电场线的疏密可以看出，a点的电场强度小于b点的电场强度，C不符合题意；带电平行金属板内部是匀强电场，a、b两点的电场强度相同，但b点的电势高于a点的电势，D不符合题意．

3．答案：BD

解析：B、C两点位于同一个等势面上，所以它们的电势相等，电场强度大小相等，但方向不同，A错误；由于B、C两点的电势相等，试探电荷从B点运动到C点，静电力做的功为零，B正确；由于沿电场线的方向电势降低，所以A点的电势低于B点的电势，C错误；由于负电荷在电势低的地方电势能大，所以带负电的试探电荷在A点的电势能大于在B点的电势能，D正确．

4．答案：C

解析：因为沿着电场线方向电势逐渐降低，所以从B点到A点电势逐渐降低，即A点的电势比B点的低，A错误；因为电场线越密集的地方电场强度越大，所以A点的电场强度比B点的大，B错误；因为A点的电势比B点的低，根据负点电荷在电势低的地方电势能大可知，负点电荷在A点的电势能比在B点的电势能大，C正确；因为虚线表示等差等势面，所以B点和C点间的电势差与C点和A点间的电势差相等，D错误．

5．答案：D

解析：由乙图可知，φM＝－200 kV，φP＝－400 kV.则φM>φP，根据电场线由高电势指向低电势，可知电场线由大树(即表示等势面的同心圆的圆心)指向P点．根据等差等势面的疏密程度可以表示电场的强弱，知越靠近大树的地方电场强度越大．故A、B、C错误；根据电势差的定义，可得UMP＝φM－φP＝200 kV，故D正确．

6．答案：C

解析：依据等势面，大致画出电场线，如图所示．

A错：电场线(等差等势面)密集处电场强度大．B错：负电荷在电势越高的位置电势能越小．C对：沿等势面移动电荷，静电力不做功．D错：正电荷由A移动到C，静电力做正功．

7．答案：D

解析：因为A、B两点位置关于避雷针对称，且电场线与等势线垂直，所以A、B两点的电场强度大小相等，方向不同，A错误；因为B点的等势面较C点的密集，所以B点电场强度大于C点电场强度，B错误；因为B点的电势高于C点的电势，所以负电荷在B点的电势能较小，则负电荷从C点移动到B点，电场力做正功，C错误；因为B点的电势高于C点的电势，所以正电荷在C点的电势能小于在B点的电势能，D正确．

8．答案：C

解析：根据题意，平行金属膜中间夹着绝缘介质，所以电场线是竖着的，等势线与电场线互相垂直，是横着的，所以a点所在的线是电场线，故选项A错误；b点处的电场线比c点处稀疏，则Eb<Ec，故选项B错误；根据电场线与等势线垂直可知，过a点的等势线比过b点的等势线靠下，因此b、c两点间的电势差的值比a、c两点间的大，故选项C正确；电场力做功与路径无关，取决于电势差，图中d、g并不在同一条等势线上，因此电场力做功不为零，故选项D错误．

9．答案：B

解析：由W＝qUBA得，该过程中电场力做的功为W＝q(φB－φA)＝5.0×10－8×[－10－(－20)]J＝5.0×10－7 J，故选项B正确．

10．答案：B

解析：已知中垂面为等势面，故此为等量异种电荷形成的电场，A错误；P点的等势面较Q点密集，则电场线较Q点密集，则P点的场强一定比Q点的场强大，B正确；两点电荷的电性不能确定，不能比较P点和Q点电势高低，也不能比较正检验电荷在P点的电势能与在Q点的电势能的大小关系，C、D错误．

11．答案：D

解析：由带负电的粒子从M点运动到N点和P点的过程中，电势能的增加量相等可知，N点和P点在同一等势面内，且电场线方向是由M点指向N点，沿电场线方向电势降低可知，φM>φN＝φP，A、B错误；M点和Q点也在同一等势面内，该粒子从M点运动到Q点，动能不变；由上述分析，则有φQ>φN，带负电的粒子由N点运动到Q点，电场力做正功，所以电势能减小，C错误，D正确．故选D.

12．答案：C

解析：由图可知，b、e两点处于同一等势面上，则一电子从b点运动到e点，电场力不做功，故A错误；由图可知，d、a两点电势差为Uda＝(7－3) V＝4 V，电子从d点运动到a点，电场力做功为Wda＝－eUda＝－4 eV，故B错误；根据电场线垂直于等势面，且由电势高的等势面指向电势低的等势面，则b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向左，故C正确；由图可知，该等势面为等差等势面，等差等势面越密的地方，电场强度越大，则a、b、c、d、e五个点中，e点的电场强度最大，故D错误．