人教版新教材必修三 10.1 电势电势能专题（含答案）

人教版新教材必修三第十章电势电势能专题（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
关于静电场，下列说法正确的是( )
A. 电场强度为零的点，电势一定为零
B. 在电场中将一电子由静止释放后一定沿电场线运动
C. 电场中电势高的地方，电荷在该点具有的电势能越大
D. 由静止释放的正电荷，只在电场力作用下，一定从高电势位置向低电势位置运动
如图所示，在场强为的匀强电场中，有一个电量为的正点电荷，使它从点沿着电场线方向移到点，电场力对它做功；如果使它从点沿路径移到点，其中与垂直，此过程电场力做功为。则
A. B.
C. 点电势比点电势高 D. 正点电荷从点移到点的过程，电势能增大
如图所示，，，为电场中同一电场线上的三点，且点为的中点。设电荷在电场中只受静电力作用，若在点无初速地释放一个正电荷，则正电荷向运动，电势能减少了；若在点无初速地释放等量的负电荷，则负电荷向运动，电势能减少了。则下列判断正确的是( )
A. B. C. D. 无法判断
如图所示，、、为电场中同一条水平方向电场线上的三点，为的中点，、电势分别为、。下列叙述正确的是( )
A. 该电场在点处的电势一定为 B. 点处的场强一定大于点处的场强
C. 一正电荷从点运动到点电势能一定减少 D. 一正电荷运动到点时受到的静电力由指向
如图所示是空间某一电场中的一条电场线，、是该电场线上的两点，下列说法正确的是( )
A. 该电场一定是匀强电场
B. 比较、两点的场强大小，一定有
C. 比较同一个试探电荷在、两点受到的电场力，一定有
D. 比较电子在、两点的电势能，一定有pp
生活在尼罗河的反天刀鱼，它的器官能在其周围产生电场。电场线分布如图所示，、、为电场中的点，下列说法正确的是( )
A. 鱼的头部带负电 B. 点电势大于点电势
C. 点电场强度大于点电场强度 D. 正电荷从向运动，其电势能变大
如图所示，虚线为某匀强电场的等势面，电势分别为、和，实线是某带电粒子在电场中运动的轨迹．不计带电粒子重力，则该粒子( )
A. 带负电 B. 三点的动能大小关系
C. 三点的电势能大小关系 D. 一定是从点运动到点，再运动到点
如图甲所示，两个点电荷、固定在轴上距离为的两点，其中带正电位于原点，、是它们连线延长线上的两点，其中点与点相距。现有一带正电的粒子以一定的初速度沿轴从点开始经点向远处运动粒子只受电场力作用，设粒子经过、两点时的速度分别为、，其速度随坐标变化的图像如图乙所示，则以下判断正确的是( )
A. 带负电且电荷量小于 B. 点的场强比点的场强大
C. 点的电势比点的电势高 D. 粒子在点的电势能大于在点的电势能
静电场方向平行于轴，其电势随的分布可简化为如图所示的曲折线．一质量为、带电量为的粒子不计重力，以初速度从点进入电场，沿轴正方向运动．下列叙述正确的是( )
A. 粒子从运动到的过程中速度逐渐增大
B. 粒子从运动到的过程中，电势能先减小后增大
C. 粒子运动到处时的动能为
D. 假如粒子改为在处由静止释放，则粒子运动到时速度最大，运动到时时速度为
如图所示，等量正点电荷分别位于正方体的顶点和。下列说法正确的是
A. 、两点的电场强度相同
B. 点的电势比点的电势高
C. 将质子从点移到点的过程中，质子的电势能增加
D. 将电子从点附近沿直线移到点附近的过程电子在、两点间运动中，电场力对电子先做负功后做正功
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
如果把电荷量为的电荷从无限远处移到电场中的点，需要克服静电力做功，那么：
在点的电势能和点的电势各是多少？
未移入电场前，点的电势是多少？
电场中点的电势，点电势，带正电粒子的电量，把从点移到点，电场力做了多少功？
在电场强度的匀强电场中，同一条电场线上、两点之间的距离，将电荷量的点电荷放在电场中的点。
在图中画出该点电荷在点所受电场力的方向；
求出该电荷在点受到的电场力的大小；
若将该点电荷从点移到点，求在此过程中点电荷所受电场力做的功。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
根据场强和电势的概念分析，只有当电场线是直线时，电子由静止释放后才沿电场线运动，利用电势能的公式分析正电荷的运动情况
本题的关键：明确场强和电势都是描述电场的，二者无直接关系但相互关联；灵活应用电势差公式和电势能公式
【解答】
A.电势零点是人为规定的，电场强度为零表示无电场，故电场强度为零的点电势不一定为零，A错误；
B.只有当电场线是直线时，电子由静止释放后才沿电场线运动，否则不沿电场线运动，B错误；
正电荷在电势高的位置电势能大，负电荷在电势低的位置电势能大，由静止释放的正电荷，只在电场力作用下，电场力做正功，电势能减小，故一定从高电势位置向低电势位置运动，C错误D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查电场力做功，以及电势高低的判断，电场力做功与电势能的变化关系。
电场力做功与路径无关，只与初末位置的电势差有关；正点电荷从点移到点的过程，电场力做正功，电势能减小；沿电场线方向电势逐渐降低。
【解答】
根据电场力做功与路径无关，只与初末位置的电势差有关，可知，故AB错误；
C.根据沿电场线方向电势逐渐降低，可知点电势比点电势高，故C正确；
D.正点电荷从点移到点的过程，电场力做正功，电势能减小，故D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】略
4.【答案】
【解析】匀强电场中，沿电场线方向，相等间距两端的电势差相等，题干中不一定为匀强电场，点处的电势不一定为，选项错误；
电场线的疏密程度表示场强大小，一条电场线无法比较场强的大小，点处的场强不一定大于点处的场强，选项错误；
沿电场线方向电势逐渐降低，故，正电荷在电势高的地方电势能大，即正电荷在点的电势能大，从点运动到点电势能一定减少，选项正确；
电场线方向从指向，正电荷运动到点时受到的电场力由指向，选项错误。
5.【答案】
【解析】
【分析】
该电场不一定是匀强电场．无法比较、两点的场强大小．根据顺着电场线方向电势降低，判断、两点电势的高低．根据电场力做功正负判断电势能的大小．
本题考查对电场线物理意义的理解，电场线的疏密表示场强的大小，电场线的方向反映电势的高低．
【解答】
A、一条电场线无法确定场强大小和方向是否处处相同，所以该电场不一定是匀强电场，故A错误；
B、电场线的疏密才反映电场强度的大小，而一条电场线无法确定疏密，所以不能比较、两点的场强大小，故B错误；
C、由项分析可知，、两点的场强大小无法确定，根据可知，无法确定同一个试探电荷在、两点受到的电场力大小，故C错误；
D、若电子从运动到，电场力对电子做正功，电势能减小，则有，若电子从运动到，电场力对电子做负功，电势能增加，则有，故D正确。
6.【答案】
【解析】解：、电场线由正极发出，终止于负极，故头部带正电，故A错误；
B、沿电场线方向电势降低且等势线总是垂直于电场线，故点电势小于点电势，故B错误；
C、电场线越密集的地方电场强度越大，故点电场强度大于点电场强度，故C正确；
D、正电荷从向运动，电势减小，而正电荷在电势大的地方电势能大，故其电势能变小，故D错误。
故选：。
根据等量异种电荷的电场线分布可确定；结合电场线的特点来确定电场强度和电势的高低。
本题主要考查了电场线的特点，必须熟记电场线的疏密表示电场强度的大小，沿电场线方向电势逐渐降低等特点。
7.【答案】
【解析】
【分析】
由等势面分布的特点可知，该电场为匀强电场，电场线方向与等势面垂直，且由高电势指向低电势；粒子的轨迹向上弯曲，可知其所受的电场力向上，即可判断出粒子的电性，但运动轨迹不能反映运动方向；根据能量守恒负电荷在电势高处电势能小，动能大。
本题根据粒子的轨迹弯曲方向就能判断粒子所受的电场力方向，根据电场线与等势线的关系，判断出电场线方向。负电荷在电势高处电势能小是一个重要推论，要学会应用。
【解答】
A.由等势面特点知，该电场为匀强电场，电场线方向向上，粒子的轨迹向上弯曲，可知其所受的电场力向上，故粒子带正电，故A错误；
根据可知，带正电的粒子在电势越高的地方，其电势能也越大，故三点的电势能大小关系；粒子在电场中运动时，只有电场力做功，故电势能与动能之和应是恒定不变的，故三点的动能大小关系为，故C正确，B错误；
D.根据电场线与等势面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面，故电场的方向向上，带电粒子受到向上的电场力作用，粒子无论是依次沿、、运动，还是依次沿、、运动，都会得到如图的轨迹，所以不能确定带电粒子的运动方向，故D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】解：、由题图知，粒子在到达点前做减速运动，过点后做加速运动，在点的加速度为零，则在点粒子受到两点电荷的电场力平衡，根据库仑定律可知带负电荷，带正电，且，故A正确；
B、粒子通过点的加速度为零，说明粒子的电场力为零，则点的场强一定为零，点的场强比点的场强小，故B错误；
、粒子从运动到的过程中，粒子的动能减小，根据能量守恒知其电势能增大，即粒子在点的电势能比点的电势能小；根据正电荷在电势高处电势能大，在电势低处电势能小，可知点的电势比点的电势低，故CD错误。
故选：。
根据图象分析粒子的运动情况，知道粒子在点的加速度为零，粒子在点受到的两点电荷的静电力平衡，由此分析两电荷的电性，并由库仑定律确定电荷量的大小；通过能量守恒判断电势能的变化，从而判断电势高低。
解决本题的关键以点的加速度为零为突破口，根据库仑定律分析和的电量关系；还要能熟练运用能量守恒定律分析电势能的变化情况。
9.【答案】
【解析】
【分析】
由电场力做功分析粒子的运动情况。根据正电荷在电势高处电势能大，判断电势能的变化。由动能定理求解粒子运动到处时的动能。
根据电势随的分布图线可知电势变化规律，由电势能和电势关系式得出电势能的变化。利用动能定理列方程解答。
【解答】
A、粒子从运动到的过程中，电势不变，电场力不做功，粒子的速度不变，故A错误。
B、粒子从运动到的过程中，电势不断降低，根据正电荷在电势高处电势能大，可知，粒子的电势能不断减小，故B错误。
C、粒子从运动到的过程中，根据动能定理得：，可得，粒子运动到处时的动能为故C正确。
D、假如粒子改为在处由静止释放，粒子从运动到的过程中，电势能减小，动能增大。从运动到的过程中，电势能增大，动能减小，所以粒子运动到时速度最大，粒子运动到时时速度不为，故D错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了等量同种电荷形成的电场的特点，关键是能够掌握等量同种电荷产生电场的电场线的分布情况，根据电场线分析电场强度和电势的关系。
根据电场线分布确定电场强度和电势关系；根据电势能和电势的关系比较电势能；根据电场力方向的变化分析电场力做功。
【解答】
A.根据电场的叠加原理可知，点的电场强度与点的电场强度大小相等、方向相反，故A错误；
B.根据对称性可知，点的电势与点的电势相等，故B错误；
C.质子在、两点的电势能分别为、，而，故E，故C错误；
D.将电子从点附近沿直线移到点附近的过程中，电子受到的电场力先沿方向后沿方向，该电场力对电子先做负功后做正功，故D正确。
故选D。
11.【答案】解：依题，正电荷从无限远处移至电场中的点，克服电场力做功，
其电势能增加，
而电荷在无限远电势能为零，则在点的电势能，
电势反映电场本身的性质的物理量，与试探电荷无关，所以未移入电场前点的电势仍为
答：在点的电势能是，点的电势是；
未移入电场前点的电势是。
【解析】本题中对于电场力做功与电荷变化的关系要掌握，电势是描述电场本身性质的物理量，与试探电荷无关。
由题，电荷从无限远处移至电场中的点，需克服电场力做功，其电势能增加；
根据电场力做功求出无限远与点间的电势差，无限远电势为零，再求出点的电势．电势反映电场本身的性质的物理量，与试探电荷无关。
12.【答案】解：根据
答：从点移到点电功力做负功。
【解析】本题考查电场力做功，掌握是解题的关键。
根据求解即可。
13.【答案】解：正电荷受力方向与场强方向一致，方向向右；
电荷在匀强电场中受到的电场力：；
电场力所做的功为：。
答：向右；
点电荷在点所受电场力的大小为，方向向右；
点电荷从点移到点，此过程中点电荷所受电场力做的功为。
【解析】本题要抓住电场力是恒力的特点，把电场力当作一般的力，根据功的计算公式求解做功多少。
由正电荷所受电场力方向与电场方向相同确定即；
由电荷在匀强电场中受到的电场力求解；
电荷在匀强电场中的电场力是恒定不变的，其做功为。
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