2019-2020学年人教版（2019）必修第三册 10.1电势能和电势 达标作业（解析版)

10.1电势能和电势
达标作业（解析版)
1．如图所示，虚线表示电场中一簇等势面，相邻等势面之间电势差相等，一个正电荷以一定的初速度进入电场 中，仅在电场力作用下从 M 点运动到 N 点（轨迹图中没有画出），此过程中电场力对正电荷做负功，由此可以判断
A．M 点的电场强度大于 N 点的电场强度
B．M 点的电场强度等于 N 点的电场强度
C．M 点的电势低于 N 点的电势
D．M 点的电势等于 N 点的电势
2．下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较，正确的是
A．EA=EC>EB，φA=φC>φB
B．EA=EC>EB，φA>φB>φC
C．EB>EA>EC，φA=φC>φB
D．EB>EC>EA，φA=φC>φB
3．在两个等量负点电荷所形成的电场中，设这两个点电荷连线中点为a，该连线的中垂线上有一点b，这两点的电势分别为φa、φb，＋q在a、b两点的电势能为Epa、Epb，则下列说法中正确的是(　　)
A．a点场强为零φa<φb，Epa>Epb B．a点场强不为零φa<φb，Epa>Epb
C．a点场强不为零φa＝φb，Epa＝Epb D．a点场强为零φa<φb，Epa4．A ，B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在电场力的作用下由静止开始从A点沿电场线运动到B点，加速度变小。则这一电场可能是图中的（ ）
A． B． C． D．
5．图中MN为电场中某一条电场线，方向向右，在线上取两点a、b，今将一正电荷＋q从a移到b，则（　　）
A．a点的电场强度大于b点的电场强度
B．a点的电势小于b点的电势
C．电场力做正功，电荷的电势能减少
D．电场力做负功，电荷的电势能增加
6．如图所示，在水平匀强电场中，有一带电粒子（不计重力）以一定的初速度从M点运动到N点，则在此过程中，以下说法中正确的是（ ）
A．电场力对该带电粒子一定做正功
B．该带电粒子的运动速度一定减小
C．M、N点的电势一定有φM＞φN
D．该带电粒子运动的轨迹一定是直线
7．如图所示，在某电场中有A、B两点，某负电荷以一定的初速度从A点运动到B点。只考虑电场力的作用。在电荷运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电荷可能做直线运动 B．电荷的加速度变小
C．电荷的电势能变大 D．电荷的动能变大
8．如图所示，在真空中，A、B两点分别放置等量异种点电荷，在A、B两点间取一正八边形路径abcdefgha，其中心O与A、B连线的中点重合，ah⊥AB。下列说法正确的是（ ）
A．a点和d点的电场强度相同
B．b点和c点的电势相等
C．电子在f点的电势能比在g点的电势能大
D．将电子从d点沿直线移动到e点，电场力做负功
9．如图所示，a、b、c、d为某一电场中的四个等势面，已知相邻等势面间电势差相等，一个带正电粒子在只受电场力作用下，运动过程中先后经过M点和N点，则
A．电场力对粒子做负功 B．四个等势面电势关系为φa＞φb＞φc＞φd
C．粒子在M点的加速度比N点大 D．该粒子在N点的动能较大，电势能较小
10．—带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能EP随位移x变化的关系如图所示，其中0～x2段是关于直线x=x1对称的曲线，x2～x3段是直线，则下列说法正确的是（ ）
A．x2～x3段做匀加速直线运动
B．x1处电场强度为零
C．粒子经过x1处时动能最大
D．在0、x1、x2、x3处电势的关系为
11．如下图所示，在真空中有P、M、N三处，将电子（带电量-e）从P点移动到M点，克服电场力做功20eV；将电子从M点移动到N点，电场力做功30eV。求：
（1）PM间的电势差和MN间的电势差；
（2）假设M点的电势为零，则P点的电势和电子在P点的电势能。
12．如图所示，将一个电荷量为q=+3×10－10C的点电荷从电场中的点移到点的过程中，克服电场力做功6×10－9J．已知点的电势为，求
（1）电荷在点的电势能
（2）点的电势
13．将一电量为﹣2×10﹣8C的点电荷，从零电势S点移到电场中的M点，克服电场力做功为4×10﹣8J，则φM＝_____V，粒子在M点的电势能为_____J。
14．如图所示，实线表示匀强电场的电场线，虚线表示一个正电荷的运动轨迹，比较轨迹上的a、b两点，_________ 点的电势较高；正电荷在_________ 点的动能较大。
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
AB．因为N点处等势面比M处等势面密集，可知M 点的电场强度小于 N 点的电场强度，选项AB错误；
CD．根据正电荷的运动轨迹可知，电场力的方向偏向右下方，可知电场线偏向右下方，沿电场线电势降低，可知M 点的电势低于 N 点的电势，选项C正确，D错误。
2．C
【解析】
【详解】
根据电场线的疏密分布知，A点的电场线比C点密，B点的电场线比A点密，则EB＞EA＞EC；等量的异种电荷的中垂线为等势线，则A点的电势与C点的电势相等，沿着电场线方向电势逐渐降低，则A点的电势大于B点电势。所以φA=φC＞φB．
A．EA=EC>EB，φA=φC>φB，与结论不相符，选项A错误；
B．EA=EC>EB，φA>φB>φC，与结论不相符，选项B错误；
C．EB>EA>EC，φA=φC>φB，与结论相符，选项C正确；
D．EB>EC>EA，φA=φC>φB，与结论不相符，选项D错误；
3．D
【解析】
【详解】
根据等量负点电荷电场线分布情况和对称性可知，两个点电荷连线中点a点场强为零；在两个点电荷连线的中垂线上电场方向从无穷远指向a，而顺着电场线方向电势降低，则φa<φb；由电势能公式Ep=qφ知，Epa＜Epb．
A．a点场强为零φa<φb，Epa>Epb，与结论不相符，选项A错误；
B．a点场强不为零φa<φb，Epa>Epb，与结论不相符，选项B错误；
C．a点场强不为零φa＝φb，Epa＝Epb，与结论不相符，选项C错误；
D．a点场强为零φa<φb，Epa < Epb，与结论相符，选项D正确；
故选D。
4．C
【解析】由题境可知加速度减小，所以带电粒子所受的电场力逐渐减小，即电场线越来越稀疏，所以AD错误；且带电粒子仅在电场力作用下，据场强方向的规定可知，负电荷的运动轨迹与电场线的方向相反，故ABD错误，C正确。故选C。
5．C
【解析】
【详解】
A．图中只有一条电场线，看不出来线的疏密程度，故无法比较a、b两点的电场强度，故A错误；
B．沿着电场线电势逐渐降低，故有，故B错误；
CD．将一带电量为+q的点电荷从a移到b，移动的方向与电荷受到的电场力的方向相同，所以电场力做正功；而电场力做正功，电势能减小；故C正确，D错误。
故选C。
6．C
【解析】
【详解】
AB．粒子的带电性质不知道，所以受到的电场力方向不确定，电场力可能做正功也可能做负功，则粒子的速度可能增加也可能减小，故AB错误；
C．沿着电场线的方向电势一定降低，所以φM＞φN，故C正确；
D．粒子只受电场力作用，电场力的方向在水平方向，而粒子的运动方向和水平方向有一夹角，所以粒子不会做直线运动，故D错误；
故选C.
7．C
【解析】
【详解】
A．负电荷在非匀强电场中运动，电场线为曲线，电荷不可能做直线运动，故A错误；
B．电场线的疏密表示场强的相对大小，则场强EA＜EB．电荷在A点的加速度较小，从A到B加速度增大，故B错误；
C．根据顺着电场线电势降低，则知电势为：φA＞φB．负电荷电势能随电势降低而增大，故C正确；
D．根据能量守恒，电势能增大，动能减小，故D错误。
故选C。
8．C
【解析】
【详解】
A．根据等量异种电荷的电场线分布，可知a点和d点的电场强度大小相等，但方向不同，则电场强度不同；故A错误。
B．根据顺着电场线方向电势降低，知b点的电势比c点的电势高。故B错误。
C．f点的电势比g点的电势低，电子从f点移动到g点，电场力做正功，电势能减小，则电子在f点的电势能比在g点的电势能大。故C正确。
D．因d点和e点电势相等，则电子从d点到e点电势能不变，电场力做功为零，故D错误。
故选C。
9．ABC
【解析】
【详解】
AB.根据粒子所受电场力指向轨迹的内侧，并结合电场线与等势面垂直，画出电场线的大体分布如图
由于正粒子，根据电场力的方向从而确定电场力做负功，电势能增加，动能减小。可知电场线的方向，因此四个等势面电势高低顶序是，故AB正确。
C.根据等差等势面的疏密可知，电场线的疏密，从而确定电场强度的强弱，因此M点的加速度比N点大,故C正确
D.粒子从沿M点到N点过程中，电场力做负功，粒子的动能减小，电势能增加，则N点的动能较小，电势能较大，故D错误。
10．BC
【解析】
【详解】
AC．带电粒子仅在电场力的作用下运动，电势能和动能相互转化，x2～x3段电势能增加，动能减小，所以x2～x3段粒子做减速运动，粒子经过处x1时电势能最小，动能最大，A错误，C正确；
B．电场力做功改变电势能，根据：
电势能EP随位移x变化的图像斜率的物理意义为电场力，x1处图像斜率为0，电场力为0，所以电场强度为0，B正确；
D．根据电势的定义：
电荷带负电，所以，D错误。
故选BC。
11．（1）20V；-30V（2）20V，-20eV
【解析】
【详解】
（1）由电势差的定义知：
；
；
（2）由题意可知：
；
12．（1）（2）
【解析】
【详解】
解：
（1）电荷在A点的电势能
（2）由，得
根据
解得
13．
【解析】
【分析】
考查电场力做功与电势能的关系。
【详解】
[1][2]．SM间的电势差为：
由
得：
粒子在M点的电势能：
。
14．a b
【解析】
【详解】
[1][2]．根据粒子的运动轨迹可知，正电荷所受电场力水平向左，可知电场线水平向左，沿电场线电势逐渐降低，可知a点电势较高；从a到b电场力做正功，则正电荷在b点的动能较大。