10.1电势能和电势 同步练习-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word含答案）

10.1电势能和电势
同步练习-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册
一、单选题
1.关于等势面的说法，正确的是（
）
A.电荷在等势面上移动时，由于不受静电力作用，所以说静电力不做功
B.在同一等势面上各点的场强大小相等
C.两个不等电势的等势面可能相交
D.若相邻两等势面的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映场强的大小
2.在如图所示的负电荷产生的电场中，一检验电荷从A点分别移向B、C、D、E（四点均在以O为圆心的圆周上），则下列情况正确的是（
）
A.从A到B做功最大
B.从A到E做功最大
C.做功一样大
D.A点比D点电势高
3.下列个图中，a、b两点电势相等、电场强度矢量也相等的是(　　)
4.三个点电荷电场的电场线分布如图所示，图中a、b两点处的场强大小分别为
，,电势分别为，则（
）
A.,
B.,
C.
，
D.，
5.如图所示，a、c、b为同一条电场线上的三点，c为ab中点，a，b电势分别为，
则(
)
A.c点的电势一定为4V
B.a点的场强一定比b点的场强大
C.正电荷从c点运动到b点电势能一定减少
D.正电荷从a点运到b点动能一定增加
6.位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示，图中实线表示等势线，则(　　)
A．a点和b点的电场强度相同
B．正电荷从c点移到d点，电场力做正功
C．负电荷从a点移到c点，电场力做正功
D．正电荷在e点的电势能大于在f点的电势能
7.如图所示，在等量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点为连线中垂线上距A点距离也为d的一点，则下面关于三点电场强度E的大小、电势φ的高低的比较，正确的是(
)
A．EA＝EC>EB，φA＝φC>φB
B．EB>EA>EC，φA＝φC>φB
C．EAφB，φA>φC
D．因为电势零点未规定，所以无法判断电势高低
8.如图所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，先把＋q的试探电荷依次放在三点上，然后把－q的试探电荷依次放在三点上，关于电荷的电势能的说法正确的是(　　)
A．放上＋q时，EpA>EpB>EpC
B．放上＋q时，EpAC．放上－q时，EpA>EpB>EpC
D．无论放＋q，还是－q，EpA9.如图所示，A、B、C为电场中同一电场线上的三点．设电荷在电场中只受电场力作用，则下列说法中正确的是(　　)
A．若在
C
点无初速度地释放正电荷，则正电荷向
B
运动，电势能减少
B．若在
C
点无初速度地释放正电荷，则正电荷向
A
运动，电势能增加
C．若在
C
点无初速度地释放负电荷，则负电荷向
A
运动，电势能增加
D．若在
C
点无初速度地释放负电荷，则负电荷向
B
运动，电势能减少
二、多选题
10.关于电势，下列说法正确的是(　　)
A．电场中某点的电势，其大小等于单位正电荷由该点移动到零电势点时，电场力所做的功
B．电场中某点的电势与零电势点的选取有关
C．由于电势是相对的，所以无法比较电场中两点的电势高低
D．电势是描述电场能的性质的物理量
11.如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则(　　)
A．A点场强小于B点场强
B．A点场强方向指向x轴负方向
C．A点场强大于B点场强
D．A点电势高于B点电势
12.如图所示，虚线a、b、c表示O处点电荷的电场中的三个等势面，设两相邻等势面的间距相等，一电子射入电场后的运动轨迹如图中实线所示，其中1、2、3、4是运动轨迹与等势面的一些交点．由此可以判定(　　)
A．电子在每个位置具有的电势能与动能的总和一定相等
B．O处的点电荷一定带正电
C．a、b、c三个等势面的电势关系是φa
>φb>φc
D．电子运动时的电势能先增大后减小
13.图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定(　　)
A．M点的电势大于N点的电势
B．M点的电势小于N点的电势
C．粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力
D．粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力
14.如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa、φb和φc，且φa＞φb＞φc.一带正电的粒子射入该电场中，其运动轨迹如图中KLMN所示，可知(　　)
A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功
B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功
C．粒子从K到L的过程中，电势能增加
D．粒子从L到M的过程中，动能减少
15.如图甲所示的直线为某电场中的一条电场线，A、B是这条电场线上的两点，若将一负电荷从A点自由释放，负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度－时间图象如图乙所示，比较A、B两点电势φ的高低和场强E的大小可得(　　)
A．φA＞φB
B．φA＜φB
C．EA＞EB
D．EA＝EB
16.如图所示，实线是一个电场中的电场线，虚线是一个负的试探电荷在这个电场中仅在电场力作用下运动的轨迹．若电荷是从a处运动到b处，以下判断正确的是(　　)
A．电荷从a到b加速度减小
B．电荷从a到b动能减小
C．电荷从a到b电势能减小
D．电荷从a到b电势能增大
17.如图所示的三个同心圆是以点电荷 Q为圆心的等势面，下列说法正确的是（
）
A.一个点电荷+q在B点所受的静电力比在A点的小
B.一个点电荷+q在B点具有的电势能比在A点的小
C.将同一电荷从B点移动D点，静电力做功比由B点移到C点多
D.将电荷+q由B点移到C点，静电力做正功
18.如图所示，虚线a、b、c表示电场中的三个等势面与纸平面的交线，且相邻等势面之间的电势差相等。实线为一带正电荷粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，M、N是这条轨迹上的两点，则下面说法中正确的是(
)
A．三个等势面中，a的电势最高
B．对于M、N两点，带电粒子通过M点时电势能较大
C．对于M、N两点，带电粒子通过M点时动能较大
D．带电粒子由M运动到N时，加速度增大
三、填空题
19.如图所示，在电场强度为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W1＝________；若沿路径ACB移动该电荷，电场力做的功W2＝________；若沿曲线ADB移动该电荷，电场力做的功W3＝________.由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是____________________．
四、计算题
20.将带电荷量为6×10－6
C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10－5
J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10－5
J的功．问：
(1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？
(2)如果规定A点的电势为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？B点和C点的电势分别为多少？
(3)如果规定B点的电势为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？A点和C点的电势分别为多少？
21.如图所示，在电场强度为E＝1×104
N/C、方向水平向右的匀强电场中，用一根长L＝1
m的绝缘细杆(质量不计)固定一个质量为m＝0.2
kg、电荷量为q＝5×10－6
C、带正电的小球。细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动。现将杆由水平位置A轻轻释放，在小球运动到最低点B的过程中。
(1)电场力对小球做功W电为多少？小球电势能如何变化？
(2)小球在最低点的动能EkB为多少？
22.如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正电荷Q为圆心的某圆交于B、C两点，质量为m、带电荷量为 q的有孔小球从杆上A点无初速度下滑，已知q<（1）小球由A到B的过程中静电力做的功；
（2）到C点时球的速度大小；
参考答案
1.【解析】等势面由电势相等的点组成，等势面附近的电场线跟等势面垂直，因此电荷在等势面上移动时，静电力不做功，但并不是不受静电力的作用，A错。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。等势面的疏密反应场强的大小，D对。
【答案】D
2.【解析】因为点电荷的等势面是以负电荷为球心的同心球面，B、C、D、E在同一个等势面上，故检验电荷在B、C、D、E具有的电势能是相等的，故从A点分别移到B、C、D、E各点电势能的变化量相同，静电力做的功也相同，沿电场线的方向电势降落，故A点电势低于D点。
【答案】C
3.【解析】匀强电场的等势面是一系列的平行平面，A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；B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；C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，而且都指向外侧，故两点的场强矢量的方向不同；在D中，a、b两点的电势相等，场强矢量的方向是沿连线的，而且方向相同，故本题选D.
【答案】D
4.【解析】根据电场线的疏密表示场强大小，沿电场线方向电势降低解题。故正确答案为C。
【答案】C
5.【解析】从电场线上无法判断是匀强电场还是非匀强电场，因此无法判断a、b两点的电场强度的大小及c点的电势。从c到b电势是降低的，正电荷从c点运动到b点电势能一定减少，C正确。正电荷从a点向b点运动的过程中外力可能对它作负功，因此动能不一定增加。故正确答案为C。
【答案】C
6.【解析】a、b两点场强方向不同，A错．c点电势低于d点，正电荷从c点移到d点，即正电荷向高电势处移动，电场力做负功，B错．a点电势低于c点，从a到c，负电荷向高电势处移动，电场力做正功，C对．因e和f等势，故电荷在两点电势能相等．D错．
【答案】C
7.【解析】由电场的叠加，在中垂线上，A点合场强最大，即EA>EC，在两电荷连线上，A点合场强最小，即EB>EA；电场线由A指向B，φA>φB，中垂线是一等势线，φA＝φC，选项B正确。
【答案】B
8.【解析】沿电场线方向，电势逐渐降低，则φA>φB>φC，又由电势定义式φ＝可知，对正电荷有EpA>EpB>EpC，对负电荷有EpA【答案】A
9.【解析】若在C点无初速度地释放正电荷，正电荷所受电场力向右，则正电荷向B运动，电场力做正功，电势能减少；若在C点无初速度地释放负电荷，负电荷所受电场力向左，则负电荷向A运动，电场力做正功，电势能减少．
【答案】A
10.【解析】由电势的定义可知A正确．由于电势是相对量，电势的大小与零电势点的选取有关，故B正确．虽然电势是相对的，但电势的高低是绝对的，因此C错误．电势与电势能相联系，它是描述电场能的性质的物理量，故D正确．
【答案】ABD
11.【解析】由于电场线与等势面总是垂直，所以B点电场线比A点密，B点场强大于A点场强，故A正确，C错误．电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，故B错误．由题图中数据可知D正确.
【答案】AD
12.【解析】电子在运动过程中只有电场力做功，只有电势能和动能的转化，因而电势能与动能的总和不变，A正确．从运动轨迹的弯曲情况可知电子受排斥力作用，所以可判断O点处的电荷为负电荷，根据负点电荷的电场分布可知D正确，C错误．
【答案】AD
13.【解析】本题考查考生对电场线的掌握情况．由于沿电场线方向电势逐渐降低，故φM>φN，A项正确，B项错误；由电场线疏密程度表示场强大小知，EM【答案】AD
14.【解析】根据a、b、c三个等势面的电势关系及带电粒子的运动轨迹可以判断，该电场是正电荷周围的电场，所以粒子从K到L电场力做负功，电势能增加，A、C正确．粒子从L到M的过程中，电场力做正功，电势能减少，动能增加，B、D错误．
【答案】AC
15.【解析】负电荷的速度在增加，说明电场力方向由A指向B，场强方向由B指向A，所以φB＞φA，B对．又知加速度在减小，所以EA＞EB，C对．
【答案】BC
16.【解析】由电场线的疏密程度可知，Ea>Eb，再由a＝＝知，A项正确；电场力的方向指向曲线的内侧，即沿电场线指向左，粒子从a运动到b处，电场力做负功，动能减小，电势能增大，所以B、D项正确，C项错误.
【答案】ABD
17.【解析】由负电荷产生的电场特点可判定：，故+q在B点受的静电力比A点小，A正确；又
，由，可知，B错；又,因,故,即选项C错误，，因为故，故选项D正确。
【答案】AD
18.【解析】由于带电粒子做曲线运动，因此所受电场力的方向必定指向轨迹的凹侧，且和等势面垂直，所以电场线方向是由c指向b再指向a。根据沿电场线的方向电势降低，故φc＞φb＞φa，A错误；带正电荷粒子若从N点运动到M点，场强方向与运动方向成锐角，电场力做正功，即电势能减少；若从M点运动到N点，场强方向与运动方向成钝角，电场力做负功，电势能增加，B错误；根据能量守恒定律，电荷的动能和电势能之和保持不变，故粒子在M点的动能较大，C正确；由于相邻等势面之间电势差相等，因此N点等势面较密，则EN＞EM，即qEN＞qEM，由牛顿第二定律知，带电粒子从M点运动到N点时，加速度增大，D正确。
【答案】CD
19.【解析】路径AB、ACB、曲线ADB在电场线方向上的投影都是BC＝Lcos
θ.因此沿这三条路径电荷由A运动到B，电场力做的功都是qELcos
θ.因此电场力做功的特点是：与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关．
【答案】qELcos
θ　qELcos
θ　qELcos
θ　电场力做功的大小与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关
20.【解析】(1)WAC＝WAB＋WBC＝(－3×10－5＋1.2×10－5)
J＝－1.8×10－5
J，
可见电势能增加了1.8×10－5
J.
(2)如果规定A点的电势为零，由公式得该电荷在B点的电势能为
EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5
J.
同理，C点的电势能为EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5
J.
两点的电势分别为
φB＝＝
V＝－5
V.
φC＝＝
V＝－3
V.
(3)如果规定B点的电势为零，则该电荷在A点的电势能为
EpA′＝EpB′＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5
J.
C点的电势能为
EpC′＝EpB′－WBC＝0－WBC＝－1.2×10－5
J.
两点的电势分别为
φA′＝＝
V＝5
V.
φC＝＝
V＝2
V.
【答案】见解析
21.【解析】(1)电场力做功仅与初、末位置有关
W电＝qE·L＝5×10－6×1×104×1
J＝5×10－2
J
电场力做正功，小球电势能减少。
(2)由动能定理得mgL＋W电＝EkB－0
所以EkB＝0.2×10×1
J＋5×10－2
J＝2.05
J
【答案】见解析
22.【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过程中静电力是变力，所以不能直接用来解，只能考虑应用功能关系。
（1）因为杆是光滑的，所以小球从A到B过程中只有两个力做功：静电力做的功和重力做的功，
由动能定理得：
，代入已知条件得静电力做功：
（2）因为B、C在同一等势面上，所以球由B至C，静电力不做功，由动能定理得，对B→C过程有，
,
【答案】（1）
（2）
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