10.1电势能和电势练习题-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电势能和电势练习题
一、单选题
1．下列物理量是矢量，且单位正确的是（　　）
A．动量kg·m/s B．电势能J
C．加速度m/s D．电荷量C
2．据《自然》杂志2021年5月17日报道，中国科学家在稻城“拉索”基地（如图）探测到迄今为止最高能量的false射线，能量值为false，即（　　）
A．false B．false C．false D．false
3．物理学中通常运用大量的科学方法建立概念，如“理想模型法”、“等效替代法”、“控制变量法”、“比值定义法”等等，下列选项中都用到“比值定义法”的概念是（　　）
A．质点、点电荷 B．重心、合力与分力
C．机械能、电势能 D．电场强度、电势
4．某一电场的电场线分布如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．a点的电势低于b点的电势
B．a点的电场强度大于b点的电场强度
C．一正电荷由a点静止释放，一定沿着电场线运动到b点
D．一负电荷在a点的电势能小于在b点的电势能
5．图中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，电场线上有A、B两点，电场强度分别为EA、EB，电势分别为falseA、falseB，正点电荷在两点的电势能分别为EPA、EPB，则下列说法正确的是（　　）
A．EA>EB
B．falseA>falseB
C．EPAD．把正点电荷从A移到B，电场力做负功
6．如图是P、Q两点电荷的电场中的电场线分布，a、b、c、d是电场中的四个点，一个不计重力的带电粒子从a运动到b的轨迹如图所示，则以下判断正确的是（　　）
A．点电荷Q带正电
B．运动的带电粒子带正电
C．b点场强大于d点场强
D．试探电荷false在c点的电势能小于在d点的电势能
7．如图所示为某静电纺纱工艺中的电场分布示意图，虚线是电场线，实线是某检验电荷只在电场力作用下从A点运动到B点的轨迹，则下列判断正确的是（ ）
A．该检验电荷带正电
B．检验电荷在A点的加速度大于在B点的加速度
C．检验电荷在A点的速度大于在B点的速度
D．A点的电势高于B点的电势
8．如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，false和false是轨迹上的两点。设false点和false点的电势分别为false、false，粒子在false和false时加速度大小分别为false、false，速度大小分别为false、false，电势能分别为false、false，下列判断正确的是（　　）
A．false，false B．false，false
C．false，false D．false，false
9．如图所示，实线为未标明方向的电场线，虚线为一带电粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，E、F是轨迹上的两点。下列说法正确的是（　　）
A．E点的电势一定比F点高
B．E点的电场强度比F点大
C．带电粒子在E点的动能比F点大
D．带电粒子在E点的电势能比F点高
10．如图所示，虚线表示某电场的等势面，一带电粒子仅在电场力作用下由A运动到B的径迹如图中实线所示，粒子在A、B点的加速度分别为aA、aB，电势能分别为EA、EB，下列判断正确的是（　　）
A．aA＞aB，EA＞EB B．aA＞aB，EA＜EB
C．aA＜aB，EA＞EB D．aA＜aB，EA＜EB
11．如图所示为密立根油滴实验示意图。实验中要设法使带负电的油滴悬浮在电场中。若在实验中观察到某一个带负电的油滴向下加速运动。在该油滴向下运动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．静电力做正功
B．重力和静电力的合力做负功
C．重力势能的减少量大于电势能的增加量
D．重力势能的减少量小于动能的增加量
二、填空题
13．在一个电场强度为E的匀强电场中有a、b两点，把一个电量为q的正电荷由a点移到b点时，电场力对电荷做正功W，则a、b两点电势差大小为______V，电势φa___φb（填＜、＞或=）
14．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连线夹角为30°，b点的场强方向与连线成120°角，如图所示，则该点电荷的电性为______，b点的场强大小为______，a、b两点______点电势高。
三、解答题
15．将带电荷量为1×10－8 C的电荷，从无限远处移到电场中的A点，要克服静电力做功1×10－6 J，问：
(1)电荷的电势能是增加还是减少？电荷在A点具有多少电势能？
(2)A点的电势是多少？
(3)若静电力可以把带电荷量大小为2×10－8 C的电荷从无限远处移到电场中的A点，说明电荷带正电还是带负电？静电力做了多少功？(取无限远处为电势零点)
16．把带电量q=1×10-8C的正电荷，从无限远处移至电场中的A点，需克服电场力做功W=1.2×10-4J，求：
(1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少？
(2)q未移入电场前A点的电势是多少？
17．如图所示，用一条长为1m的绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量为false，所带电荷量为false，现加一水平向右的匀强电场，平衡时绝缘绳与竖直方向成30°角，g取false.
（1）求该匀强电场的电场强度大小；
（2）在外力作用下，使小球从位置A移到位置B，求电场力所做功及小球电势能的变化.
参考答案
1．A
【详解】
A．动量是矢量且单位为false，A正确；
B．电势能是标量，B错误；
C．加速度单位是false，C错误；
D．电荷量是标量，D错误。
故选A。
2．D
【详解】
false
故选D。
3．D
【详解】
质点、点电荷是运用了“理想模型法”；重心、合力与分力是运用了“等效替代法”；电场强度是电场力与试探电荷电量之比、电势是试探电荷的电势能与其电荷量之比，运用了“比值定义法”。
故选D。
4．D
【详解】
A．沿着电场线的方向，电势逐渐降低，所以a点的电势高于b点的电势，故A错误；
B．根据电场线的疏密程度可知，a点的电场强度小于b点的电场强度，故B错误；
C．曲线运动的轨迹必定夹在初速度和合外力之间，故C错误；
D．负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，故D正确。
故选D。
5．B
【详解】
A．由题意由于不能确定该电场线是何种电荷所产生的一条电场线，故无法判断EA、EB的大小关系，故A错误；
B．沿着电场线方向，电势逐渐减低，故falseA>falseB，故B正确；
CD．把正点电荷从A移到B点，根据电场力做功的公式有
false
所以电场力做正功，电势能减小，可得EPA>EPB，故CD错误。
故选B。
6．C
【详解】
A．根据电场线的方向，从P出发，终止于Q，所以P带正电、Q带负电，故A错误；
B．电荷所受电场力指向轨迹内侧，所以粒子在运动过程中受到P的吸引力，所以该粒子带负电，故B错误；
C．b点附近电场线比d点附近电场线密，故b点的电场强度大于d点的电场强度，故C正确；
D．沿着电场线电势一定降低，所以c点电势大于d点的电势，正电荷在电势高处电势能大，则试探电荷false在c点的电势能大于在d点的电势能，故D错误。
故选C。
7．B
【详解】
A．根据图示，右端接电源正极，左端接地，所以电场方向为指向左端，根据曲线运动的条件，检验电荷所受电场力指向轨迹内侧，即为右侧，根据电场力方向和电场方向的关系可知，检验电荷带负电，所以A错误；
B．根据图示可知，A点处的电场线比B点处的电场线密集，所以A点电场强度大于B点，根据电场力公式，检验电荷在A点的电场力大于B点的电场力，因为检验电荷仅在电场力作用下运动，所以合力等于电场力，根据牛顿第二定律，检验电荷在A点的加速度大于B点的加速度，所以B正确；
C．从A点运动到B点，电场力做正功，所以检验电荷从A点到B点做加速运动，即A点的速度小于B点的速度，所以C错误；
D．从A点到B点，电场力做正功，电势能减小，即检验电荷在A点的电势能大于B点的电势能，根据负电荷的电势能与电势的关系，A点的电势低于B点的电势，所以D错误。
故选B。
8．A
【详解】
带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，根据带电粒子受力情况可知，若粒子从false到false过程，电场力做正功，动能增大，电势能减小，故带负电粒子通过false点时的动能比通过false点时的动能小，即有false，在false点具有的电势能比在false点具有的电势能大，则有false；
带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，电场线与等势面垂直，且由于带电粒子带负电，因此电场线指向右上方，根据沿电场线电势降低，可知false等势线的电势最高，false等势线的电势最低，则有false；
电场线密的地方场强大，故false点电场强度较大，电场力较大，根据牛顿第二定律，加速度也较大，false，
综上所述，故A正确；BCD错误。
故选A。
9．D
【详解】
A．由图，粒子的运动轨迹向右弯曲，说明粒子在false两点受到的电场力沿电场线向右。由于电场线方向不明，无法判断电势的高低，A错误；
B．电场线越密电场强度越大，false点电场强度大于false点电场强度，B错误；
C．粒子从false点到false点电场力做正功，粒子动能增大，带电粒子在E点的动能比F点小，C错误；
D．粒子从false点到false点电场力做正功，粒子电势能降低，带电粒子在E点的电势能比F点高，D正确；
故选D。
10．D
【详解】
根据粒子轨迹的弯曲方向可知带电粒子受到的是静电斥力，根据U=Ed知，等差等势面越密的位置场强越大，B处等差等势面较密集，则场强大，带电粒子所受的电场力大，加速度也大，即
aA＜aB
根据沿着电场线方向，电势是降低的，结合运动轨迹，可知，粒子带负电，当从A到B，电场线对带负电粒子做负功，电势能增加，则知B点电势能大，即
EA＜EB
故选D。
11．C
【详解】
A．由于下极板带负电，带负电的油滴受电场力向上，因此静电力做负功，A错误；
B．由于向下加速运动，合力向下，因此重力和静电力的合力做正功，B错误；
C，重力做正功等于重力势能的减小量，电场力做负功等于电势能的增加量，由于重力大于电场力，因此重力做的功大于电场力做功，即重力势能的减少量大于电势能的增加量，C正确；
D．根据能量守恒，减小的重力势能一部分增加了电势能，一部分增加了油滴的动能，因此重力势能的减少量大于动能的增加量，D错误。
故选C。
12．A
【解析】
试题分析：电势的单位是V，1V=1N?m/C．A等式右边单位是N?m/C，与等式左边相同，从数学角度看意义合理．故A正确．B等式右边单位是N?m2/C2，与等式左边单位不同，B项不合理．故B错误．C等式左右两边单位相同，但从数学角度分析，当x＞R时根号内R2-x2＜0，没有意义了，C项不合理．故C错误．D等式右边单位是1N?m2/C，与等式左边单位不同，D项不合理．故D错误．故选A
考点：物理单位关系
【名师点睛】运用单位（量纲）检查方程是否正确是常用的方法．从单位分析：若等式左右两边单位不同，等式是不合理的．如单位正确，再从表达式的数学意义分析是否正确；但等式还要符合数学要求，不能没有意义.
13．W/q ＞
【详解】
电荷从a移动到b，电场力做功W，根据电势差的定义
false
电场力对电荷做正功W，电势能减小，由false可知，a点的电势大于b的电势．
【点睛】
根据电势差的定义分析电势差Uab．根据推论：正电荷在电势高处其电势能大，分析ab两点电势高低．
14．负 3E a
【详解】
[1]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；
[2]根据几何知识分析解得，a点到Q点的距离
false
b点到Q点的距离
false
a、b两点到点电荷Q的距离之比
false
由公式false得：a、b两点场强大小的比值
false
得
false
[3]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。
15．（1）增加，1×10-6J（2）100V（3）负电，2×10-6J
【详解】
解：（1）电荷从无限远处移到电场中的A点，要克服静电力做功falseJ，电荷的电势能增加
无限远处电势能为零，则电荷在A点具有falseJ的电势能
（2）A点的电势为falseV
（3）若静电力可以把带电荷量为falseC的电荷从无限远处移到电场中的A点，静电力做正功，所以该电荷带负电
电荷量为falseC的电荷从无限远处移到电场中的A点时，无限远与A点间的电势差不变，则静电力做正功
则有：falseJ
16．(1)1.2×10-4J， 1.2×104V；(2)1.2×104V
【详解】
(1)依题，正电荷从无限远处移至电场中的A点，克服电场力做功
false
其电势能增加false，而电荷在无限远电势能为零，则q在A点的电势能
false
false
(2)电势反映电场本身的性质的物理量，与试探电荷无关，所以q未移入电场前A点的电势仍为false。
17．（1）false （2）false ；电势能增加false
【详解】
（1）小球的受力如图，

根据共点力平衡有：
mgtanθ=qE
解得
false
（2）从A到B，电场力做负功
false
则电势能增加falseJ．