第十章第1节电势能和电势同步练习-2021-2022学年高中物理人教版（2019）必修第三册word版含答案

2021-2022学年高二物理人教版（2019）必修第三册第十章第1节电势能和电势同步练习
第I卷（选择题）
一、单选题
1．关于静电场的电场线，下列说法正确的是（　　）
A．电场强度的大小与电场线的疏密程度无关
B．沿电场线方向，电场强度一定越来越小
C．沿电场线方向，电势一定越来越低
D．电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨迹
2．一个电荷只在静电力作用下从电场中的点移到点时，静电力做了的功，那么（　　）
A．电荷在处时将具有的电势能
B．电荷在处将具有的动能
C．电荷的电势能减少了
D．电荷的动能减少了
3．如图所示，在静电场中有、两点，则下列说法中正确的是（　　）
A．电场强度，电势
B．将电荷从点移到点，静电力做负功
C．将重力可忽略的电荷从点移到点，加速度变小
D．将电荷分别放在、两点，具有的电势能
4．如图所示，在等量异种点电荷形成的静电场中，为两点电荷连线的中点，、为该电场中的两点且关于点对称。下列说法正确的是（　　）
A．点电场强度大于点电场强度
B．点电势低于点电势
C．将电子从点移动到点，其电势能增大
D．将电子从点移动到点，静电力做正功
5．如图所示，是一固定的点电荷，虚线是该点电荷产生的电场中的三条等势线，正点电荷在仅受静电力的作用下沿实线所示的轨迹从处运动到处，然后又运动到处。由此可知（　　）
A．为负电荷
B．在整个过程中，的电势能先变小后变大
C．在整个过程中，的加速度先变大后变小
D．在整个过程中，静电力做正功
6．轴上有两点电荷和，和之间线上各点电势高低如图中曲线所示（），选无穷远处电势为0，距电荷量为的点电荷处的电势为，从图中可以看出（　　）
A．电荷量一定小于电荷量
B．点电场强度是0
C．和之间线上各点电场方向都指向
D．、可能是同种电荷
7．我国“天宫一号”航天器于2018年4月2日完成使命重返地球，落入南太平洋中。如图所示是“天宫一号”在轨道运行时的姿态。下列有关“天宫一号”的说法错误的是（　　）
A．在轨道运行时，“天宫一号”的太阳能帆板可将太阳能转化为电能
B．在轨道运行时，“天宫一号”从远地点向近地点运行时将势能转化为动能
C．返回地球途中，“天宫一号”经过大气层时机械能不变
D．返回地球途中，“天宫一号”外壳经过大气层被烧毁时部分机械能转化为内能
8．两带电小球，电量分别为+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．零
B．qEl
C．2qEl
D．qEl
9．如图所示，匀强电场的场强，一带电荷量为的点电荷先从A点移至B点，再从B点移至C点，A、B两点间的距离，B、C两点间的距离，与之间的夹角，则（　　）
A．电荷所受电场力大小为
B．电荷从A点到B点电场力所做的功为
C．电荷从B点到C点电场力所做的功为
D．电荷从A点到C点电场力所做的功为0
10．如图所示，静电场中的一条电场线上有M、N两点，箭头代表电场的方向，则（　　）
A．M点的场强大小一定比N点的大
B．电子从M点运动到N点静电力做正功
C．电子在M点的电势能比在N点的低
D．电子在M点受到的静电力大小一定比在N点的大
11．“反天刀”是生活在尼罗河的一种鱼类，沿着它身体的方向分布着带电器官，这些器官能在鱼身周围产生电场，如图所示为“反天刀”周围的电场线分布示意图，A、B、C为电场中的三个位置，下列说法正确的是（
）
A．尾部带正电
B．A点电场强度大于C点电场强度
C．B点电势低于A点电势
D．正离子从A向C运动其电势能变小
12．AB为某电场中的一条电场线，如图甲所示。若在A点放置一自由负电荷，它在沿AB向B运动的过程中速度变化如图乙所示。则关于A、B两点的电场强度E和电势的判断，正确的是（　　）
A．，
B．，
C．，
D．，
第II卷（非选择题）
二、填空题
13．将一个电荷量为的电荷从无穷远处移动到如图所示的电场中的A点时，电荷的电势能为，问此过程中电场力做功_____J；如果再把此电荷从A移动到B，电场力做功为，则它在B点的电势能是_____J。
14．如图所示，A、B是两个电量相等的带正电的点电荷，是它们连线的中垂线，O为连线的中点，设想有一点电荷从O点沿中垂线移动到无穷远，则在此过程中，电荷所受电场力大小的变化情况是_____；电荷具有的电势能的变化情况是：_____。
15．某电场的电场线如图所示，电场中有A、B、C三点，已知一个负电荷从A点移到B点，电场力对电荷做正功，在A、B、C三点中电场强度最大的点是________电势最高的点是________，一个负电荷它在________点所受的电场力最大，在________点的电势能最小．
16．在如图所示的直角坐标平面中有一个固定点电荷，将另一个负点电荷从x轴上的C点沿直线移到y轴上的A点或B点，均需克服电场力做功，且做功的数值相同，则A、C两点中电势较高的是________点；如果产生电场的点电荷在第二象限，则该电荷是________（选填“正”“负”或“正或负”）电荷．
三、解答题
17．一电荷量为-3×10-6C的点电荷，从电场中的A点移动到B点，克服静电力做功6×10-4J，从B点移动到C点静电力做功9×10-4J。
(1)若以B点为零电势能点，电荷在A点的电势能为多少？
(2)若以C点为零电势能点，电荷在A点的电势能为多少？
18．如图所示，在电场强度为4×105N/C的匀强电场中，将一个电子从A点移动到B点。已知A、B间的距离为20cm，连线AB与电场线方向成30°角，请补充条件，求出电子电势能的变化。
19．电场中有A、B两点，若电荷量为的试探电荷在电场中的A点时，电势能为；在B点时，电势能为。
(1)计算并比较A、B两点的电势高低。
(2)若电荷量为的试探电荷分别在A、B两点，其电势能分别为多少？
(3)正、负电荷在电场中具有的电势能大小与电势高低有何关系？
参考答案
1．C
【详解】
AB．电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线越密集场强越大，电场线越稀疏场强越小，故AB错误；
C．沿电场线方向电势逐渐降低，故C正确；
D．电场线不是带电粒子在电场中运动的轨迹，二者不一定重合，故D错误。
故选C。
2．C
【详解】
静电力做正功，电势能减小，动能增加，故C正确、D错误；静电力做功对应着电势能和动能的变化，不能说明具有多少电势能或者动能，故A、B错误。
3．D
【详解】
A．根据沿着电场线电势降低知：电势。由图知，处电场线疏，处电场线密，而电场线的疏密表示电场强度的相对大小，则电场强度，故A错误。
B．从点移到点，静电力方向与位移方向的夹角小于90°，则静电力做正功，故B错误。
C．将重力可略的电荷从点移到点，所受的静电力增大，则加速度变大，选项C错误；
D．根据负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，知电荷在处电势能小，处电势能大，即，故D正确。
故选D。
名师点睛
本题关键要掌握电场线的两个物理意义：方向表示电势高低、疏密表示电场强度的大小；正电荷在高电势点的电势能较大，负电荷则相反。
4．C
【详解】
等量异种点电荷形成静电场的电场线分布如图所示
AB．、两点的电场强度大小相等，点电势高于点电势，故A、B错误；
CD．电子从点到点静电力做负功，电势能增大，故C正确，D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．由q的运动轨迹可知，其所受静电力方向指向轨迹凹侧，所以为正电荷，故A错误；
BC．从到的过程，受到的静电力变大，加速度变大，且静电力做负功，电势能变大；从到的过程，受到的静电力变小，加速度变小，且静电力做正功，电势能变小，故B错误，C正确；
D．由于、两点在同一等势面上，所以在整个过程中，静电力不做功，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】
D．附近电势大于零，而附近电势小于零，可知带正电荷、带负电荷，故D错误；
B．该图象的斜率大小等于场强，P点电势为零，P点图象的斜率不等于零，则电场强度不为零，故B错误；
C．根据顺着电场线方向电势降低，可知两电荷之间连线上各点的场强方向都指向x轴的正方向，故C正确；
A．由
可知，在点电势为
在点电势为
而点电势为0，则有
故
故A错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．“天宫一号”的太阳能帆板工作时，将太阳能转化为电能，A正确，不符合题意；
B．“天宫一号”从远地点向近地点运行时，质量不变，距离地面的高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能，B正确，不符合题意；
CD．“天宫一号”返回地球途中，经过大气层时与大气摩擦，温度升高，内能增加，部分机械能转化为内能，机械能不守恒，C错误，符合题意，D正确，不符合题意；
故选C。
8．C
【详解】
+q绕过O点垂直于杆的轴线转过180°,
电场力水平向右，电场力做正功，电场力做的功为
-q绕过O点垂直于杆的轴线转过180°,
电场力水平向左，电场力做正功，电场力做的功为
在此转动过程中电场力做的功为
故选C。
9．D
【详解】
A．电荷在匀强电场中受到的电场力为
选项A错误；
B．电荷从A点到B点电场力所做的功为
选项B错误；
C.电荷从B点到C点电场力所做的功为
选项C错误；
D
.电荷从A点到C点电场力所做的功为
选项D正确。
故选D。
10．C
【详解】
AD．由于题中只给出了一条电场线，不能确定电场线的疏密，因此不能确定电场强度大小，也不能确定电子在M、N两点受到的电场力大小，选项A、D错误；
BC．电子从M点运动到N点，电子所受静电力方向与电子运动方向相反，静电力做负功，电子的电势能增加，所以电子在M点的电势能比在N点的低，选项B错误，C正确。
故选C。
11．B
【详解】
A．电场线从正电荷出发，终止于负电荷或无穷远，由此可知“反天刀”头部带正电，尾部带负电，A错误；
B．A点电场线比C点的电场线密集，所以A点电场强度大于C点电场强度，B正确；
CD．越靠近负电荷，电势越低，由此可知，B点电势高于A点电势，A点电势低于C点电势，所以正离子从A向C运动，电场力做负功，其电势能变大，CD错误。
故选B。
12．C
【详解】
负电荷从A释放（初速为0）后，能加速运动到B，说明负电荷受到的电场力方向是从A指向B，那么电场方向就是由B指向A，由于沿电场线方向电势逐渐降低，所以AB两点的电势关系是
由乙图知：图线的斜率减小，则负电荷从A运动到B的过程中，它的加速度逐渐减小，由牛顿第二定律知，负电荷从A到B时，受到的电场力是逐渐减小的，由
知
故选C。
13．
【详解】
[1]电场力对电荷做的功等于电势能的变化量的负值，所以从无穷远处到A点电场力对电荷做的功为
[2]同理可得
代入数据解得
J
14．先增大，后减小
一直减小
【详解】
[1]由点电荷的场强公式及场强叠加原理可知，O点的合场强为零，无穷远的场强也为零，故沿中垂线从O到无穷远的过程中，场强先增大后减小，则电荷受到的电场力先增大后减小。
[2]中垂线的场强方向由O指向C，电场力始终做正功，故电荷具有的电势能一直减小。
15．A
C
A
C
【详解】
[1]因为A点的电场线最密集，则在A、B、C三点中电场强度最大的点是A点；
[2][3][4]一个负电荷从A点移到B点，电场力对电荷做正功，电势能变小，则AB两点中B点电势比A点高，电场线斜向左下方向，则电势最高的点是C点，一个负电荷它在A点所受的电场力最大，在C点的电势能最小。
16．C
正或负
【详解】
[1]一个负点电荷从x轴上的C点沿直线移到y轴上的A点，克服电场力做功，电势能增加，电势减小，故C点的电势高于A点的电势；
[2]产生电场的点电荷位于第二象限，如果是正电荷，与C点的距离比与A点的距离近，则满足C点的电势高于A点电势；如果是负电荷，与C点的距离比与A点的距离近，也满足C点的电势高于A点电势；故该电荷是“正或负”电荷。
17．(1)
-6×10-4J；(2)
3×10-4J
【详解】
(1)因为负电荷从电场中的A点移动到B点，克服静电力做功6×10-4J，则电势能增加6×10-4J，若B点的电势为零，则在B点的电势能为零，可知电荷在A点的电势能为-6×10-4J；
(2)从A到C电场力做功为
WAC=WAB+WBC=-6×10-4J+9×10-4J=3×10-4J
则电势能减小3×10-4J，因C点的电势能为零，则电荷在A点的电势能为3×10-4J。
18．电子电势能增加1.1×10-14J
【详解】
电子所受的电场力与电场强度方向相反，水平向左，因电子带电量为e=-1.6×10-19C，则电子从A点移动到B点的过程中，电场力对电子做负功，为
由功能关系可知，电子电势能增加1.1×10-14J。
19．(1)，；；(2)；；(3)正电荷在电势高的地方电势能大，在电势低的地方电势能小；负电荷在电势高的地方电势能电势能小，在电势低的地方电势能大。
【详解】
(1)因，，，又由于，所以
故
(2)根据得
(3)
正电荷在电势高的地方电势能大，在电势低的地方电势能小；负电荷在电势高的地方电势能电势能小，在电势低的地方电势能大。