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

10.1 电势能和电势
一、单选题
1．如图所示，实线为某孤立点电荷产生的电场的几条电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力的作用，下列说法中正确的是（　　）
A．该电场一定是由负点电荷所激发的电场
B．电场中a点的电势一定比b点的电势高
C．带电粒子在b点的加速度一定比在a点的加速度大
D．带电粒子在b点的电势能一定比在a点的电势能大
2．电荷在电场中移动时的下列判断中，正确的是（　　）
A．正电荷顺着电场线移动，电场力做负功，电势能增加
B．正电荷逆着电场线移动，克服电场力做功，电势能减少
C．负电荷顺着电场线移动，克服电场力做功，电势能减少
D．负电荷逆着电场线移动，电场力做正功，电势能减少
3．如图所示，a、b是某电场中一条电场线上的两点。下列说法正确的是（　　）
A．a点的电势一定高于b点的电势
B．b点的电势一定高于a点的电势
C．a点的场强一定大于b点的场强
D．b点的场强一定大于a点的场强
4．关于电场强度与电势的关系，下面各种说法中正确的是（　　）
A．电场强度大的地方，电势一定高
B．电场强度不变，电势也不变
C．电场强度的方向是电势降低最快的方向
D．电场强度为零时，电势一定为零
5．如图所示，等边三角形三个顶点处分别固定所带电荷量相等的点电荷a、b、c，其中a、b为正电荷，c为负电荷。A、B、C三点分别为三条边的中点，取点A为零电势点，现有一带电荷量为的试探电荷，下列说法正确的是（　　）
A．试探电荷在A、B、C三点的电势能大小关系为
B．A、B、C三点处的电场强度大小关系为
C．若试探电荷从A移至B，电势能减少，则C点的电势为
D．若试探电荷从A移至B，电势能减少，则其从B移至C，电势能减少
6．图示为P、Q两点电荷的电场线分布，a、b、c、d为电场中的四点．一个离子（不计重力）从a运动到b，轨迹如图所示．下列判断正确的是（ ）
A．离子从a到b，电势能增加 B．a点的电场强度小于c点的电场强度
C．c、d两点电势相等 D．c、d两点电场强度可能相同
7．如图所示，两个等量的正点电荷分别置于、两位置，在、连线的垂直平分线上有、两点，另有一试探电荷，则（　　）
A．在点的受到的电场力一定比在点受到的电场力大
B．在点的受到的电场力一定比在点受到的电场力大
C．若是正电荷，在点的电势能一定比在点的电势能大
D．若是负电荷，在点的电势能一定比在点的电势能大
8．如图所示，有一带电的微粒，仅在电场力的作用下沿曲线从M点运动到N点，则微粒（ ）
A．带正电，电势能减少
B．带负电，电势能减少
C．带正电，电势能增加
D．带负电，电势能增加
9．下列关于电势和电势能的说法中正确的是（　　）
A．电场中电势越高的地方，电荷的电势能一定越大
B．电荷顺着电场线移动，由于电势降低，电势能也变小
C．在电场中的任何一点，正电荷具有的电势能一定比负电荷的大
D．电荷在只受电场力的作用下，电势能不一定越来越小
10．如图甲所示，在一条电场线上有A、B两点，若从A点由静止释放一电子，假设电子仅受电场力作用，电子从A点运动到B点的速度—时间图象如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　）
A．电子在A、B两点受的电场力 B．A、B两点的电场强度
C．A、B两点的电势 D．电子在A、B两点具有的电势能
11．电荷量大小分别为Q和9Q的两个点电荷A、B分别固定于x轴上两处，且其中一个点电荷固定于x＝0处。在它们形成的电场中，有一个检验电荷﹣q沿x轴从+∞向坐标原点O运动，其电势能Ep随x的变化关系如图所示，图线最低处对应的x轴坐标为x0，则可以确定的是（　　）
A．A带正电且处于x＝0处
B．B带负电且处于x＝﹣2x0处
C．在x＝x0处电场强度等于零
D．在x轴上x＞x0范围内，场强方向向左
12．如图所示，一圆环上均匀分布着正电荷，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正确的是（　　）
A．从O点沿x轴正方向，电场强度减小，电势升高
B．从O点沿x轴正方向，电场强度增大，电势降低
C．从O点沿x轴正方向，电场强度先增大后减小，电势升高
D．从O点沿x轴正方向，电场强度先增大后减小，电势降低
13．下面各种情况中，a、b两点的电势相等，电场强度也相同的是（　　）
A．图甲，离点电荷等距的a、b两点
B．图乙，两个等量同种电荷连线的中垂线上，与连线中点O等距的a、b两点
C．图丙，带电平行板中，与正极板不等距的a、b两点
D．图丁，两个等量异种电荷连线的中垂线上，与连线中点O等距的a、b两点
14．如图所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子运动的轨迹。带电粒子只受电场力作用，运动过程中动能逐渐增大，粒子运动到b处，其速度方向与受力方向可能是（　　）
A． B．
C． D．
15．真空中有两个点电荷q1和q2，带同种等量电荷，a、b为q1、q2连线上的两点，c、d为q1、q2连线中垂线上的两点，如图所示。则关于a、b、c、d四点的电场强度和电势，下列说法正确的是（　　）
A．Ea>Eb B．φa>φb
C．Ec>Ed D．φc>φd
16．在点电荷Q产生的电场中有a，b两点，相距为d，已知a点的场强大小为E，方向与ab连线成30°，b点的场强方向与ab连线成120°，如图所示，则b点场强和两点电势大小关系为（　　）
A．Eb=3E；aB．Eb=；aC．Eb=3E；a>b
D．Eb=；a>b
17．某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为和，电势分别为和，则（　　）
A．， B．，
C．， D．，试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1．D
【详解】
AB．由于粒子的电性未知，所以无法判断电场线的方向，进而无法判断场源电荷的电性以及a、b两点电势的高低，故AB错误；
C．电场线越密的地方电场强度越大，所以带电粒子在b点的加速度一定比在a点的加速度小，故C错误；
D．带电粒子所受电场力方向沿电场线方向指向轨迹凹侧。若粒子从a运动到b，则电场力方向与速度方向夹角大于90°，电场力做负功，粒子电势能增大；若粒子从b运动到a，则电场力方向与速度方向夹角小于90°，电场力做正功，粒子电势能减小。综上所述可知带电粒子在b点的电势能一定比在a点的电势能大，故D正确。
故选D。
2．D
【详解】
A．正电荷顺着电场线移动时，电场力方向与电场线相同，故沿电场线的方向运动时，电场力做正功，电势能减小，故A错误；
B．正电荷逆着电场线运动，受力方向与电场线的方向相反，电场力做负功，电势能增大，故B错误；
C．负电荷顺着电场线运动，受力方向与电场线的方向相反，电场力做负功，电势能增加，故C错误；
D．负电荷逆着电场线运动时，电场力方向与电场线相同，电场力做正功，故电势能减小，故D正确。
故选D。
3．A
【详解】
AB．沿着电场线方向电势逐渐降低，a点的电势一定高于b点的电势，故A正确，B错误；
CD．电场线越密的地方电场强度越大，因为只有一条电场线，无法看出电场线的疏密，故CD错误。
故选A。
4．C
【详解】
A. 电场强度大的地方，电势不一定高，如负点电荷，电场强度大的地方电势低，A错误；
B. 在匀强电场中，沿着电场线的方向，电场强度不变，电势降低，B错误；
C. 因为电势降低最快的方向与等势面垂直，所以电场强度的方向是电势降低最快的方向，C正确；
D. 两个等量同种电荷连线中点的电场强度为零，电势不为零，D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A. 试探电荷从A移至B，电荷a对其不做功，电荷b、c均对其做正功，所以，但从B移至C，电荷c对其不做功，由对称性可知，电荷a、b对其做功的代数和为零，所以B、C两点的电势相等，电势能也相等，所以，故A错误；
B. 电荷c在A点的电场强度大小与电荷b在B点的电场强度大小相等，但电荷a、b在A点的合电场强度为零，而电荷a、c在B点的电场强度合成后不为零，所以B点的合电场强度一定大于A点的电场强度，由对称性可知，B点和C点的电场强度大小相等，故而，，故B错误；
CD. 由对称性可知，若试探电荷从A移至B，电势能减少，试探电荷从A移至C，电势能也减少
可得C点的电势为
试探电荷从B移至C，电场力对其不做功，电势能不变，故C正确，D错误。
故选C。
6．A
【详解】
A. 由图中电场线的分布情况可知P带正电，Q带负电，离子从a到b，电场力与速度的夹角为钝角，所以做负功，电势能增加，故A正确；
B．由图可知，a点的电场线比c点的电场线密，所以a点的电场强度大，故B错误；
C．沿着电场线方向电势降低，则知c点电势高于d点电势，故C错误；
D．由图可知，c、d两点电场线的切线方向不同，所以两点的电场强度方向一定不相同，故D错误。
故选A。
7．C
【详解】
AB．根据电场叠加原理，在P、Q连线的中点场强为零，在无穷远处场强也等于零，N、M两点不确定具体位置在哪儿，所以在点和在点受到的电场力无法比较大小，故AB错误；
C．正电荷沿NM向无穷远运动，电场力做正功，电势能减少，故在点的电势能一定比在点的电势能大，故C正确；
D．负电荷沿NM向无穷远运动，电场力做负功，电势能增加，所以 在点的电势能一定比在点的电势能小，故D错误。
故选C。
8．A
【详解】
由物体做曲线运动的条件，电场力应指向轨迹的凹侧，电场力方向与电场线平行向右，与场强方向相同，所以该微粒带正电。电场力方向与运动方向夹锐角做正功，电势能减小。
故选A。
9．D
【详解】
A．根据
可知电场中正电荷在电势越高的地方，电势能越大；负电荷在电势越高的地方，电势能越小，A错误；
B．顺着电场线移动，电势降低，电场力对正电荷做正功，电势能减小，电场力对负电荷做负功，电势能反而增加，B错误；
C．在正电荷的电场中，正电荷具有的电势能一定比负电荷的大，在负电荷的电场中，正电荷具有的电势能一定比负电荷的小，C错误；
D．如果电场力做负功，电势能增加，D正确。
故选D。
10．C
【详解】
AB．从速度图象看出，电子从A运动到B过程速度增大，加速度变小，电场力减小，即
FA＞FB
场强变小，则B点的场强小于A点的场强，即
EA＞EB
故A错误，B错误；
C．根据题意，电子从静止释放后从A运动到B，则电子受到的电场力方向从A→B，而电子带负电，电场线方向从B→A，则B点的电势大于A点的电势，即
故C正确；
D．因电场力做正功，则电势能减小，，故D错误。
故选C。
11．C
【详解】
A．从图像可知在x=0处的电势能大于零，故在此处应有一负电荷，并且由电势能的变化可知，电荷不可能在O点的右侧，所以在O点的电荷是A，故A错误；
BC．在x=x0处电势能最小，此处应为平衡位置，且Ep-x图像的斜率表示电场力，即x=x0处电场力为零，则电场强度等于零；所以B应为正电荷，电荷量为+9Q，设B的横坐标为x，则有
解得
故B错误，故C正确；
D．在x轴上x>x0的区域，试探电荷-q沿x轴从+∞向坐标原点O运动，其电势能Ep随x的减小而减小，可知电场力做正功，根据负电荷所受电场力方向与电场方向相反，则电场方向向右，故D错误。
故选C。
12．D
【详解】
将圆环等分成若干微小段，每一小段和与它关于O点对称的一小段在O点，产生的电场的电场强度总大小相等、方向相反，矢量和为零，即最终在O点的总矢量和为零，即在O点处，电场强度为零．因为圆环带正电，因此，每一小段和与它关于O点对称的一小段在O点的左右两侧，产生大小相等、方向分别向外与x轴成相等角的电场，矢量和沿着x轴，由O点向两侧发散，各段叠加后总矢量和仍然沿着x轴，由O点向两侧发散，根据沿着电场线方向电势逐点降低的规律可知，O点的电势最高，从O点沿x轴正方向电势降低；当从O点沿x轴正方向，趋于无穷远时，电场强度也为零，因此从O点沿x轴正方向，电场强度先变大，后变小。
故选D。
13．D
【详解】
A．图甲，离点电荷等距的a、b两点，电势相等，电场强度大小相等，方向不同，A错误；
B．图乙，两个等量同种电荷连线的中垂线上，与连线中点O等距的a、b两点，电势相等，电场强度大小相等，方向相反，B错误；
C．图丙，带电平行板中，是匀强电场，与正极板不等距的a、b两点，a点电势大于b点电势，电势不相等，电场强度大小相等，方向相同，C错误；
D．图丁，两个等量异种电荷连线的中垂线上，是一条等势线，则a、b两点电势相等，则与连线中点O等距的a、b两点是对称点，这两点的电场线都与等势线垂直，所以电场强度的大小和方向都相同，D正确。
故选D。
14．D
【详解】
带电粒子只受电场力作用，运动过程中动能逐渐增大，则电场力做正功，电场力与速度夹角小于90°，且电场力沿电场线方向且指向轨迹的凹向，则D正确，ABC错误。
故选D。
15．D
【详解】
A．根据等量同种电荷的电场分布和库仑定律可知，a点的场强为零，b点的场强不为零，故A错误；
BD．根据等量同种电荷的电场线分布及沿电场方向电势降低的特点，可知四个点电势的关系为
故B错误，D正确。
C．因为从a点到无穷远，电场强度先增大后减小，c、d为q1、q2连线中垂线上的两点，两点的具体位置不确定，所以电场强度大小无法确定，故C错误。
故选D。
16．C
【详解】
将场强Ea、Eb延长，交点即为点电荷所在位置，如图所示
由于电场强度方向指向点电荷Q，则知该点电荷带负电，根据几何知识分析解得a点到Q点的距离
b点到Q点的距离
a、b两点到点电荷Q的距离之比
由公式
得：a、b两点场强大小的比值
即
由于a点距离负点电荷Q更远，所以a点的电势高于b点的电势
故选C。
17．D
【详解】
P点附近电场线比Q点附近的电场线密集，所以
根据沿电场线方向电势逐渐降低可知
故选D。答案第1页，共2页
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