10.1 电势能和电势 同步课时作业训练—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word含答案）

2021-2022年高二物理必修3同步课时作业训练（人教版2019）
10.1
电势能和电势
一、单选题。本大题共10小题，每小题只有一个选项符合题意。
1．关于静电场的电场线，下列说法正确的是（　　）
A．电场强度的大小与电场线的疏密程度无关
B．沿电场线方向，电场强度一定越来越小
C．沿电场线方向，电势一定越来越低
D．电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨迹
2．如图所示，在静电场中有、两点，则下列说法中正确的是（　　）
A．电场强度，电势
B．将电荷从点移到点，静电力做负功
C．将重力可忽略的电荷从点移到点，加速度变小
D．将电荷分别放在、两点，具有的电势能
3．两个不规则的带电体间的电场线分布如图所示，已知导体附近的电场线均与导体表面垂直，为电场中几个点，并且为紧靠带电体表面的两点，以无穷远处为零电势点，则（　　）
A．电场强度大小关系有
B．电势大小关系有
C．将一负电荷放在点时其电势能为负值
D．将一负电荷由点移到点的过程中电场力做正功
4．如图所示为负电荷电场中的一条电场线，a、b为电场线上的两点．设a、b两点的场强大小分别为Ea、Eb，a、b两点的电势分别为φa、φb，则下列说法正确的是（　　）
A．Ea>Eb，φa>φb
B．Eaφb
C．Ea>Eb，φa<φb
D．Ea=Eb，φa>φb
5．如图所示，M、N两点电场强度相同，电势也相同的是（　　）
A．（a）图中，与点电荷等距的M、N两点
B．（b）图中，带电平行金属板两板间分别靠近两板的M、N两点
C．（c）图中，两个等量异种点电荷连线的中垂线上，与连线中点等距的M、N两点
D．（d）图中，两个等量同种点电荷连线的中垂线上，与连线中点等距的M、N两点
6．在轴上电场强度与的关系如图所示，为坐标原点，、、为轴上的点，、之间的距离为，、两点的电场强度大小均为，则下列说法中正确的是（　　）
A．
B．
C．将质子从点移到点，静电力做功大于
D．将质子从点移到点，质子的电势能增加
7．如图所示，真空中等量同种正点电荷放置在两点，在的连线上有对称点，连线的中垂线上有对称点，O为连线的中点，则下列说法正确的（　　）
A．正点电荷在点的电势能大于在点的电势能
B．正点电荷在点的电势能小于在点的电势能
C．在连线的中垂线上，点电势最高
D．负点电荷从点由静止释放，在它从点运动到点的过程中，加速度先减小后增大
8．如图所示，半径为的圆环均匀带电，电场线密度为，圆心在点，过圆心与环面垂直的轴线上有一点P，。以无穷远处为电势零点，则点的电势为（点电荷电场中各点的电势，Q为点电荷电荷量，为各点到点电荷的距离）
A．
B．
C．
D．
9．两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示，其中C为ND段电势最低的点，则下列说法正确的是（　　）
A．q1、q2为等量异种电荷
B．N、C两点间场强方向沿x轴负方向
C．N、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大
D．将一正点电荷从N点移到D点，电势能先增大后减小
10．某静电除尘器的除尘原理如图所示，一带正电的金属板和一个带负电的放电极形成电场，它们之间的电场线分布如图所示，虚线为一带电烟尘颗粒的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若不计烟尘颗粒的重力，下列说法正确的是（　　）
A．a点电势高于b点电势
B．a点电场强度小于b点电场强度
C．烟尘颗粒在a点的电势能小于在b点的电势能
D．烟尘颗粒在a点的动能小于在b点的动能
二、多选题。本大题共3小题，每小题有一个选项或多个选项符合题意。
11．如图所示，、两点固定两个等量异种点电荷，为中点，、为中垂线上的两点，且，则（　　）
A．点的电场强度大于点的电场强度
B．、两点的电场强度方向相反
C．点的电势比点的电势高
D．点的电势与点的电势相等
12．如图所示，实线是匀强电场的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受静电力作用，则由此图可作出的正确判断是（　　）
A．带电粒子带负电
B．带电粒子由点到点静电力做正功
C．带电粒子在点的动能大于在点的动能
D．带电粒子做匀变速运动
13．以点电荷为球心、r为半径的球面上，各点相同的物理量有（　　）
A．电势
B．同一电荷所受电场力
C．电场强度
D．同一电荷所具有的电势能
三、填空题。本大题共4小题。
14．质量为m的一价正离子从静止被射入电场强度为E的匀强电场．离子在电场中受到的电场力大小为________，运动的加速度大小为________，离子沿电场方向运动的距离为d时的动能是________．
15．电场中两个确定点的电势值跟零电势点的选取________（选填“有关”或“无关”）；电场中两个确定点之间的电势差跟零电势点的选取________（选填“有关”或“无关”）；凡是跟大地连接的点的电势都等于________．
16．如图所示，A、B是两个电量相等的带正电的点电荷，是它们连线的中垂线，O为连线的中点，设想有一点电荷从O点沿中垂线移动到无穷远，则在此过程中，电荷所受电场力大小的变化情况是_____；电荷具有的电势能的变化情况是：_____。
17．某电场的电场线如图所示，电场中有A、B、C三点，已知一个负电荷从A点移到B点，电场力对电荷做正功，在A、B、C三点中电场强度最大的点是________电势最高的点是________，一个负电荷它在________点所受的电场力最大，在________点的电势能最小．
四、解答题。本大题共5小题，解答过程必修有必要的文字说明，公式和解题过程。
18．把q1=4×10-9C的试探电荷放在电场中的A点，具有6×10-8J的电势能，求：
(1)A点的电势；
(2)若把q2=2×10-10C的试探电荷放在电场中的A点，电荷所具有的电势能是多少？
19．如图所示，在电场强度为4×105N/C的匀强电场中，将一个电子从A点移动到B点。已知A、B间的距离为20cm，连线AB与电场线方向成30°角，请补充条件，求出电子电势能的变化。
20．电场中有A、B两点，若电荷量为的试探电荷在电场中的A点时，电势能为；在B点时，电势能为。
(1)计算并比较A、B两点的电势高低。
(2)若电荷量为的试探电荷分别在A、B两点，其电势能分别为多少？
(3)正、负电荷在电场中具有的电势能大小与电势高低有何关系？
参考答案
1．C
【解析】AB．电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线越密集场强越大，电场线越稀疏场强越小，故AB错误；
C．沿电场线方向电势逐渐降低，故C正确；
D．电场线不是带电粒子在电场中运动的轨迹，二者不一定重合，故D错误。
故选C。
2．D
【解析】A．根据沿着电场线电势降低知：电势。由图知，处电场线疏，处电场线密，而电场线的疏密表示电场强度的相对大小，则电场强度，故A错误。
B．从点移到点，静电力方向与位移方向的夹角小于90°，则静电力做正功，故B错误。
C．将重力可略的电荷从点移到点，所受的静电力增大，则加速度变大，选项C错误；
D．根据负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，知电荷在处电势能小，处电势能大，即，故D正确。
故选D。
3．B
【解析】A．根据电场线的疏密表示场强大小可知，电场线越密集场强越大，电场线越稀疏，场强越小，则，故A错误；
B．根据沿电场线方向电势降低可知，，故B正确；
C．由题图可知，d点电势为负值，根据可知，负电荷放在点时其电势能为正值，故C错误；
D．由题图可知，，，则a、d两点电势差为
根据可知，将一负电荷由点移到点的过程中电场力做负功，故D错误。
故选B。
4．B
【解析】负电荷的电场线是汇聚的，负电荷在b点的右侧，右侧电场线密，右侧电场强度大，Eaφb
，B正确，ACD错误。
故选B。
5．C
【解析】A．M、N是离点电荷等距的M、N两点，处于同一等势面上，电势相同，场强大小相等，但方向不同，则电场强度不同，故A错误；
B．M、N是匀强电场中的两点，电场强度相同，M点的电势大于N点的电势，故B错误；
C．等量异种电荷连线的中垂线是一条等势线，则M、N的电势相同。由于电场线关于两电荷连线上下对称，而且都与等势面垂直，所以场强的大小和方向都相同，故C正确；
D．根据电场线的对称性可知，MN两点电势相同，场强大小相等，但方向相反，所以电场强度不同，故D错误。
故选C。
6．C
【解析】AB．由题图可知，电场强度方向沿轴正方向，因沿电场方向电势降低，故，故A、B错误；
C．间的电场强度大于，故质子受到的静电力大于，静电力做功将大于，故C正确；
D．质子受到的静电力沿轴正方向，故静电力对质子做正功，质子的电势能减少，故D错误。
故选C。
7．C
【解析】AB．根据电场强度叠加原理及对称性可知，等量正点电荷连线中点电场强度为零，两侧电场强度沿连线指向点且关于点对称，故两点电势相等，因此在两点电势能相等，故AB错误；
C．中垂线上的电场线方向沿中垂线远离点，故点电势最高，故C正确；
D．中垂线上沿中垂线远离点的过程中电场强度大小为先增大后减小，两点电场强度是否最大无法判断，故从点运动到点过程中加速度变化情况无法确定，故D错误。
故选C。
8．B
【解析】由几何关系可知，圆环上的点到点的距离为
圆环总电荷量为
电势是标量，所以点的电势为均匀带电圆环所产生的电势之和，所以有
故选B。
9．C
【解析】A．根据q1左侧和q2右侧电势随距离增大而降低可判断两者均为正电荷，故A错误；
B．N、C间的电场方向沿x轴正方向，C点场强为0，故B错误；
C．根据N→D间图线的斜率大小先减小后增大可知，场强先减小到零后反向增大，故C正确；
D．正电荷从N移到D，由Ep＝qφ知，电势能先减小后增大，故D错误。
故选C。
10．D
【解析】A．沿电场线方向电势逐渐降低，所以a点电势低于b点电势，故A错误；
B．a点处电场线比b点处电场线密集，所以a点电场强度大于b点电场强度，故B错误；
C．根据题意可知，烟尘颗粒带负电，即q＜0，根据Ep=qφ以及φa＜φb可知，烟尘颗粒在a点的电势能大于在b点的电势能，故C错误；
D．烟尘颗粒从a点运动到b点的过程中，电场力做正功，所以烟尘颗粒在a点的动能小于在b点的动能，故D正确。
故选D。
11．AD
【解析】等量异种点电荷的电场线分布如图所示。由等量异种点电荷的电场线的分布特点可知：、、三点的电场强度方向都水平向右，点的电场强度最大，点的电场强度最小，、点的电势相等，故A、D正确，B、C错误。
故选AD。
12．ABD
【解析】A．因为轨迹的凹向大致指向合力的方向，知粒子所受电场力方向水平向左，则粒子带负电，故A正确；
BC．假设带电粒子由a点到b点，电场力做正功，则电势能减小，动能增加，反过来结论也成立，故B正确，C错误；
D．粒子仅受电场力，加速度恒定，可知粒子做匀变速曲线运动，故D正确；
故选ABD。
13．AD
【解析】A．以点电荷为球心的球面是一个等势面，即各点的电势相等，A正确；
C．
以点电荷为球心的球面各点的电场强度大小相等，方向不同，故电场强度不同，C错误；
B．由
可知，同一电荷受到的电场力大小相等，方向不同，故电场力不同，B错误。
D．由
电势相同，同一电荷具有相同的电势能，
D正确。
故选AD。
14．eE
eEd
【解析】[1]离子在匀强电场中的受力：
[2]根据牛顿第二定律：
[3]根据动能定理：
15．有关
无关
零
【解析】[1][2][3]电场中两个确定点的电势值跟零电势点的选取有关；电场中两个确定点之间的电势差跟零电势点的选取无关；凡是跟大地连接的点的电势都等于零。
16．先增大，后减小
一直减小
【解析】[1]由点电荷的场强公式及场强叠加原理可知，O点的合场强为零，无穷远的场强也为零，故沿中垂线从O到无穷远的过程中，场强先增大后减小，则电荷受到的电场力先增大后减小。
[2]中垂线的场强方向由O指向C，电场力始终做正功，故电荷具有的电势能一直减小。
17．A
C
A
C
【解析】[1]因为A点的电场线最密集，则在A、B、C三点中电场强度最大的点是A点；
[2][3][4]一个负电荷从A点移到B点，电场力对电荷做正功，电势能变小，则AB两点中B点电势比A点高，电场线斜向左下方向，则电势最高的点是C点，一个负电荷它在A点所受的电场力最大，在C点的电势能最小。
18．(1)15V；(2)3×10-9J
【解析】(1)A点的电势
(2)若把q2=2×10-10C的试探电荷放在电场中的A点，电荷所具有的电势能是
19．电子电势能增加1.1×10-14J
【解析】电子所受的电场力与电场强度方向相反，水平向左，因电子带电量为e=-1.6×10-19C，则电子从A点移动到B点的过程中，电场力对电子做负功，为
由功能关系可知，电子电势能增加1.1×10-14J。
20．(1)，；；(2)；；(3)正电荷在电势高的地方电势能大，在电势低的地方电势能小；负电荷在电势高的地方电势能电势能小，在电势低的地方电势能大。
【解析】(1)因，，，又由于，所以
故
(2)根据得
(3)
正电荷在电势高的地方电势能大，在电势低的地方电势能小；负电荷在电势高的地方电势能电势能小，在电势低的地方电势能大。