人教新版高中物理必修第三册 训练题 电势能和电势 Word版含解析

1．在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则(　　)
A．b点的电场强度一定比a点大
B．电场线方向一定从b指向a
C．b点的电势一定比a点高
D．该电荷的动能一定减小
解析：选C　电场力做负功，该电荷电势能增加。正电荷在电势高处电势能较大，C正确。电场力做负功同时电荷可能还受其他力作用，总功不一定为负，由动能定理可知，动能不一定减小，D错误。电势高低与场强大小无必然联系，A错误。b点电势高于a点，但a、b可能不在同一条电场线上，B错误。
2．下列关于电场强度和电势的说法中，正确的是(　　)
A．电场强度为0的地方，电势一定为0
B．电势为0的地方，电场强度一定为0
C．电场强度较大的地方，电势一定较高
D．沿着电场强度的方向，电势逐渐降低
解析：选D　电势是否为0与零电势点的选取有关，而与电场强度无关，故A、B错误；负点电荷周围电场强度很大，但电势很低，故C错误；顺着电场强度方向电势逐渐降低，故D正确。
3．如图所示，A、B为电场中同一条电场线上的两点，以下说法正确的是(　　)
A．A、B两点电场强度大小关系为EA>EB
B．A、B两点电势高低关系为φA<φB
C．正电荷由A向B移动，电势能一定减小
D．正电荷由A向B移动，电势能一定增大
解析：选C　题图中仅画出电场中的一条电场线，不能确定两点附近电场线的疏密，无法确定两点电场强度大小的关系，故A错误；顺着电场线的方向电势降低，所以有φA>φB，故B错误；正电荷沿着电场线的方向移动，电场力做正功，电势能减小，负电荷沿着电场线的方向移动，电场力做负功，电势能增大，故C正确，D错误。
4.如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，电场力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，电场力做功W2；第三次沿曲线ADB移动该电荷，电场力做功为W3，则(　　)
A．W1>W2>W3　　　 B．W1C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2>W3
解析：选C　假设A、B两点相距为l，直线AB与电场线的夹角为θ(θ<90°)，根据功的定义可知，电场力做的功均为qElcos θ，故沿三种路径移动该电荷，电场力做功相等，选项C正确，A、B、D错误。
5．在电场中，把电荷量为4×10－9 C的正点电荷从A点移到B点，克服静电力做功6×10－8 J，以下说法中正确的是(　　)
A．电荷在B点具有的电势能是6×10－8 J
B．B点电势是15 V
C．电荷的电势能增加了6×10－8 J
D．电荷的电势能减少了6×10－8 J
解析：选C　电荷在电场中某点的电势能具有相对性，只有确定了零电势点，B点的电势、电荷在B点的电势能才是确定的数值，故A、B错误；由于电荷从A移到B的过程中克服静电力做功6×10－8 J，故电荷电势能应该增加了6×10－8 J，故C正确，D错误。
6.两带电小球，电荷量分别为＋q和－q，固定在一长度为l的绝缘细杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如图所示。若此杆绕过O点垂直于杆的轴线转过180°，则在此转动过程中电场力做的功为(　　)
A．0 B．qEl
C．2qEl D．πqEl
解析：选C　电场力对两小球均做正功，大小与路径无关，对每个小球做的功均为qEl，共为2qEl，故C正确。
7.如图所示，P、Q是等量的正点电荷，O是它们连线的中点，A、B是中垂线上的两点，OAA．EA一定大于EB，φA一定大于φB
B．EA不一定大于EB，φA一定大于φB
C．EA一定大于EB，φA不一定大于φB
D．EA不一定大于EB，φA不一定大于φB
解析：选B　P、Q所在空间中各点的电场强度和电势由这两个点电荷共同决定，电场强度是矢量，P、Q两点电荷在O点的合场强为零，在无限远处的合场强也为零，从O点沿PQ的中垂线向远处移动，电场强度先增大，后减小，所以EA不一定大于EB，A、C错误；沿电场线方向电势降低，由等量同种正点电荷的电场线分布图可知，从O点向远处，电势是一直降低的，故φA一定大于φB，B正确，D错误。
8.如图所示，图中实线表示一匀强电场的电场线，一带负电荷的粒子射入电场，虚线是它的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若粒子所受重力不计，那么正确的判断是 (　　)
A．电场线方向向下
B．粒子一定从a点运动到b点
C．a点电势比b点电势高
D．粒子在a点的电势能大于在b点的电势能
解析：选D　无论粒子从a点或者从b点射入电场，由于运动轨迹向下弯曲，说明粒子受电场力方向向下，可判断电场线的方向向上而不是向下，A错误；粒子既可以从a点运动到b点，也可以从b点运动到a点，B错误；由于顺着电场线方向电势降低，故有φa<φb，C错误；负电荷逆着电场线方向运动时电势能减少，顺着电场线方向运动时电势能增加，因而粒子在a点的电势能大于在b点的电势能，D正确。
9.在如图所示的匀强电场中，有A、B两点，且A、B两点间的距离为x＝0.2 m，已知AB连线与电场线夹角为θ＝60°，今把一电荷量q＝－2×10－8 C的检验电荷放入该匀强电场中，其受到的静电力的大小为F＝4×10－4 N，方向水平向左。求：
(1)电场强度E的大小和方向；
(2)若把该检验电荷从A点移到B点，电势能变化了多少；
(3)若A点为电势零点，电荷量q′＝－2×10－8 C的检验电荷在B点的电势能为多少。
解析：(1)电场强度E的大小为E＝＝2×104 N/C，方向水平向右。
(2)检验电荷从A点移到B点静电力做负功
WAB＝－Fxcos θ＝－4×10－4×0.2×cos 60° J＝－4×10－5 J
由静电力做功与电势能变化关系得，电势能增加了4×10－5 J。
(3)若A点为电势零点，则EpB＝4×10－5 J，
由φB＝，解得φB＝－2×103 V
电荷量q′＝－2×10－8 C的检验电荷在B点的电势能
EpB′＝q′φB＝4×10－5 J。
答案：(1)2×104 N/C　方向水平向右　(2)增加了4×10－5 J　(3)4×10－5 J
B级—选考提能
10．[多选]如图甲所示，AB是电场中的一条直线，电子以某一初速度从A点出发，仅在电场力作用下沿AB运动到B点，其v -t图像如图乙所示。关于A、B两点的电场强度EA、EB和电势φA、φB的关系，下列判断正确的是(　　)
A．EA＞EB　　　　　　　 B．EA＜EB
C．φA＞φB D．φA＜φB
解析：选AC　由v -t图像可知：电子做的是加速度越来越小的变减速运动，电子受到的电场力就是其所受的合外力，即电场力越来越小，由F＝Eq可知，电场强度越来越小，即EA＞EB，A选项正确；由于电子带负电，其所受的电场力方向与电场强度方向相反，则电场强度的方向应为由A指向B，由沿电场线方向电势越来越低，可得φA＞φB，C选项正确。
11．[多选]如图所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知MQA．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做功，电势能减少
B．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则该电荷克服静电力做功，电势能增加
C．若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做功，电势能减少
D．若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则该电荷克服静电力所做的功等于静电力对该电荷所做的功，电势能不变
解析：选AD　由点电荷产生的电场的特点可知，M点的电势高，N点的电势低，所以正的点电荷从M点沿直线移到N点，静电力做正功，电势能减少，故选项A正确，B错误；负的点电荷由M点沿直线移到N点，克服静电力做功，电势能增加，故选项C错误；静电力做功与
路径无关，负的点电荷又回到M点，则整个过程中静电力做的总功为零，电势能不变，故选项D正确。
12.如图所示，在电场强度E＝1×104 N/C的水平匀强电场中，有一根长l＝15 cm 的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m＝3 g、电荷量q＝2×10－6 C的带正电小球，当细线处于水平位置时，将小球从静止开始释放，g取10 m/s2。求：
(1)小球到达最低点B的过程中重力势能的变化量、电势能的变化量；
(2)若取A点电势为0，小球在B点的电势能、电势；
(3)小球到B点时速度的大小，细线张力的大小。
解析：(1)重力势能变化量ΔEp＝mgl＝4.5×10－3 J。
电势能变化量ΔEp电＝Eql＝3×10－3 J。
(2)小球在B点的电势能Ep＝3×10－3 J。
又由于Ep＝φBq，解得φB＝ V＝1.5×103 V。
(3)小球从A到B，由动能定理得mgl－Eql＝mvB2，得vB＝1 m/s，
在B点，对小球有FT－mg＝，
解得FT＝5×10－2 N。
答案：(1)4.5×10－3 J　3×10－3 J　(2)3×10－3 J　1.5×103 V　(3)1 m/s　5×10－2 N