第十章第1节电势能和电势巩固练习 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节电势能和电势巩固练习
第I卷（选择题）
一、单选题
1．关于场强和电势，下列说法正确的是（　　）
A．在正点电荷产生的电场中的任意一处，正电荷具有的电势能一定小于负电荷具有的电势能
B．在同一等势面上移动电荷，电荷所受的电场力不做功
C．电荷放在电场强度越大的地方，电荷的电势能越大
D．电荷放在电势越高的地方，电荷的电势能越大
2．关于电势与电势能的四种说法中，正确的是（　　）
A．在电场中，电势较高的地方，电荷在那一点具有的电势能较大
B．在电场中某一点，若放入电荷的电荷量越大，它具有的电势能越大
C．在正的点电荷电场中的任一点，正检验电荷具有的电势能一定大于负检验电荷具有的电势能
D．在负的点电荷电场中的任一点，正检验电荷具有的电势能一定大于负检验电荷具有的电势能
3．如图所示，一圆环上均匀分布着正电荷，x轴垂直于环面且过圆心O，规定无穷远处电势为零。下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中正确的是（　　）
A．O点的电场强度为零，电势最低
B．O点的电场强度最大，电势最高
C．从O点沿x轴正方向，电场强度先增加后减小，电势降低
D．从O点沿x轴正方向，电场强度先增加后减小，电势先减小后增加
4．如图，带箭头的实线表示某静电场的电场线，虚线表示其等势面。已知a、b、c三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc。则（　　）
A．Ea＜Eb，φb＝φc
B．Ea＞Eb，φa＞φb
C．Ea＞Eb，φa＜φb
D．Ea＝Ec，φb＝φc
5．一个带电小球在空中从a点运动到b点的过程中，重力做功，电场力做功，克服空气阻力做功．由此可判断下列有关能量变化的说法正确的是（　　）
A．重力势能减小
B．电势能增大
C．动能减小
D．机械能减少
6．如图所示，空间有一水平匀强电场，在竖直平面内有一初速度为的带电微粒，仅在重力和电场力作用下沿图中虚线由A点运动至B点，其能量变化情况是（　　）
A．动能减少，重力势能增加，电势能减少
B．动能减少，重力势能增加，电势能增加
C．动能不变，重力势能增加，电势能增加
D．动能增加，重力势能增加，电势能增加
7．在如图所示的电场中有A、B、C三点，负电荷在A、B、C三点的电势能分别为、、，A、B、C三点的电势分别为、、。则以下判断正确的是（　　）
A．取，则、，、
B．取，则、，、
C．取，则、，、
D．无论参考点怎样确定，总有，
8．一正电荷在电场中沿一条电场线从A到B，如图所示。此过程中不可能（　　）
A．电场力大小不断变化
B．电场力大小保持不变
C．电场力做正功
D．电荷的电势能增加
9．某静电除尘器的除尘原理如图所示，一带正电的金属板和一个带负电的放电极形成电场，它们之间的电场线分布如图所示，虚线为一带电烟尘颗粒的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若不计烟尘颗粒的重力，下列说法正确的是（　　）
A．a点电势高于b点电势
B．a点电场强度小于b点电场强度
C．烟尘颗粒在a点的电势能小于在b点的电势能
D．烟尘颗粒在a点的动能小于在b点的动能
10．如图所示，真空中等量同种正点电荷放置在两点，在的连线上有对称点，连线的中垂线上有对称点，O为连线的中点，则下列说法正确的（　　）
A．正点电荷在点的电势能大于在点的电势能
B．正点电荷在点的电势能小于在点的电势能
C．在连线的中垂线上，点电势最高
D．负点电荷从点由静止释放，在它从点运动到点的过程中，加速度先减小后增大
11．如图所示，半径为的圆环均匀带电，电场线密度为，圆心在点，过圆心与环面垂直的轴线上有一点P，。以无穷远处为电势零点，则点的电势为（点电荷电场中各点的电势，Q为点电荷电荷量，为各点到点电荷的距离）
A．
B．
C．
D．
12．在轴上电场强度与的关系如图所示，为坐标原点，、、为轴上的点，、之间的距离为，、两点的电场强度大小均为，则下列说法中正确的是（　　）
A．
B．
C．将质子从点移到点，静电力做功大于
D．将质子从点移到点，质子的电势能增加
第II卷（非选择题）
二、填空题
13．电场中两个确定点的电势值跟零电势点的选取________（选填“有关”或“无关”）；电场中两个确定点之间的电势差跟零电势点的选取________（选填“有关”或“无关”）；凡是跟大地连接的点的电势都等于________．
14．把一个的正电荷，放在电场中的A点，具有电势能为，则________V．若在A点改放一个电荷量的电荷，它具有的电势能为________．
15．A、B两个带电小球，A固定不动，B的质量为m，在库仑力作用下，B由静止开始运动已知初始时，A、B间的距离为d，B的加速度为a，经过一段时间后，B的加速度为，此时AB的距离为________，已知此时B的速度为v，则此过程中电势能的减少量为________．
16．图示为一个半径为R的均匀带电圆环，取环面中心O为原点，以垂直于环面的轴线为x轴，P到O点的距离为2R，质量为m，带负电且电量为q的小球从轴上P点由静止释放，小球经M点（图中未画出）时速度最大，运动到Q点时速度为零，Q点在O点上方R处．则圆环在M点的场强大小EM=__________________，
P、Q两点的电势差UPQ=_________________．
三、解答题
17．如图，在带电体附近，把绝缘导体、相碰一下后分开，然后分别接触一个小电动机的两个接线柱。假设小电动机非常灵敏，它便会开始转动。当小电动机还没有停止时，又立刻把、在附近相碰一下分开，再和小电动机两接线柱接触。如此下去，小电动机便能不停地转动。这不就成了永动机而违背能量守恒定律吗？说说你的看法。
18．如图所示的匀电场中，有三点，，，其中沿电场方向，和电场方向成60°角，一个电荷量为的正电荷从移到时电场力做的功为，求：
（1）匀强电场的电场强度的大小；
（2）电荷从移到，电场力做的功。
19．如图所示，匀强电场的场强E为，，，e是边的中点（图中未标出）试求：
（1）将的点电荷沿路径从移动到，静电力做的功；
（2）将的点电荷沿任意路径从a移动到e，静电力做的功；
（3）将的点电荷沿路径移动一周，静电力做的功。
参考答案
1．B
【详解】
A．在正点电荷产生的电场中的任意一处，正电荷具有的电势能一定大于负电荷具有的电势能，选项A错误。
B．在同一等势面上移动电荷，电势能不变，电荷所受的电场力不做功，选项B正确。
C．电荷放在电场强度越大的地方。电荷的电势能不一定越大，例如负电荷放置在距离正电荷越近的位置电势能越小，选项C错误。
D．正电荷放在电势越高的地方电势能越大；负电荷放在电势越高的地方电势能越小，选项D错误。
故选B。
2．C
【详解】
A．在电场中，电势较高的地方，正电荷在那一点具有的电势能较大，负电荷在那一点具有的电势能较小，选项A错误；
B．在电场中某一点，若该点的电势为正，则放入正电荷的电荷量越大，它具有的电势能越大，选项B错误；
C．在正的点电荷电场中的任一点，电势大于零，则正检验电荷具有的电势能一定大于负检验电荷具有的电势能，选项C正确；
D．在负的点电荷电场中的任一点，电势小于零，则正检验电荷具有的电势能一定小于负检验电荷具有的电势能，选项D错误。
故选C。
3．C
【详解】
AB．圆环上均匀分布着正电荷，圆环上任一小段电荷在x轴正半轴上各点产生的场强均有沿x轴正方向的分量，根据对称性和叠加原理可知，x轴正半轴上各点的场强方向向右，沿着电场线电势降低，可知从O点沿x轴正方向，电势降低，O点的电势最高；根据对称性可知，圆环上电荷在O点产生的场强相互抵消，合场强为零，故A
B项错误；
CD．O点处场强为零，无穷远处场强也为零，则从O点沿x轴正方向，电场强度先增加后减小，故D项错误，C项正确。
故选C。
4．B
【详解】
由图示可知，a处的电场线密，b、c处的电场线稀疏，因此a点的电场强度大，b点的场强小，即
沿着电场线的方向，电势逐渐降低，则a点的电势高于c点的电势，即
b、c两点在同一等势面上，电势相等，即
则
故选B。
5．A
【详解】
A．重力做功等于重力势能的减小量，重力做功，故重力势能减小，故A正确；
B．电场力做功等于电势能的减小量，电场力做功，故电势能减小，故B错误；
C．合外力做功等于动能的增加量，合外力做功等于各个分力做的功之和，即
故动能增大，故C错误；
D．重力外的各个力做的总功等于机械能的增加量，除重力外，电场力做功，克服空气阻力做功，故机械能增加，故D错误。
故选A。
6．B
【详解】
A．重力竖直向下，微粒沿直线运动，则合外力与反向，故微粒受到的电场力方向水平向左，微粒带负电．微粒由A点运动到B点，重力、电场力都做负功，重力势能、电势能都增加，故A错误；
BCD．合外力与反向，对微粒做负功，动能减少，故CD错误，B正确。
故选B。
7．D
【详解】
顺着电场线方向电势越来越低，则
与参考点选择无关；负电荷在低电势点的电势能较大，则
故选D。
8．D
【详解】
AB．一条电场线无法说明电场情况，故无法判断电场力大小如何变化，则电场力大小可能不断变化，也可能保持不变，故AB正确，不符合题意；
CD．正电荷从A到B，电场力做正功，则电势能减小，故C正确，不符合题意；D错误，符合题意。
故选D。
9．D
【详解】
A．沿电场线方向电势逐渐降低，所以a点电势低于b点电势，故A错误；
B．a点处电场线比b点处电场线密集，所以a点电场强度大于b点电场强度，故B错误；
C．根据题意可知，烟尘颗粒带负电，即q＜0，根据Ep=qφ以及φa＜φb可知，烟尘颗粒在a点的电势能大于在b点的电势能，故C错误；
D．烟尘颗粒从a点运动到b点的过程中，电场力做正功，所以烟尘颗粒在a点的动能小于在b点的动能，故D正确。
故选D。
10．C
【详解】
AB．根据电场强度叠加原理及对称性可知，等量正点电荷连线中点电场强度为零，两侧电场强度沿连线指向点且关于点对称，故两点电势相等，因此在两点电势能相等，故AB错误；
C．中垂线上的电场线方向沿中垂线远离点，故点电势最高，故C正确；
D．中垂线上沿中垂线远离点的过程中电场强度大小为先增大后减小，两点电场强度是否最大无法判断，故从点运动到点过程中加速度变化情况无法确定，故D错误。
故选C。
11．B
【详解】
由几何关系可知，圆环上的点到点的距离为
圆环总电荷量为
电势是标量，所以点的电势为均匀带电圆环所产生的电势之和，所以有
故选B。
12．C
【详解】
AB．由题图可知，电场强度方向沿轴正方向，因沿电场方向电势降低，故，故A、B错误；
C．间的电场强度大于，故质子受到的静电力大于，静电力做功将大于，故C正确；
D．质子受到的静电力沿轴正方向，故静电力对质子做正功，质子的电势能减少，故D错误。
故选C。
13．有关
无关
零
【详解】
[1][2][3]电场中两个确定点的电势值跟零电势点的选取有关；电场中两个确定点之间的电势差跟零电势点的选取无关；凡是跟大地连接的点的电势都等于零。
14．100
【详解】
[1]由题意可知
V；
[2]若在A点改放一个电荷量的电荷，它具有的电势能为
15．2d
【详解】
[1]B球仅在库仑力作用下，由静止开始运动，当间距为d时，B的加速度为a，则合力为F=ma，且F与d的平方成反比；
当B的加速度为，此时B球的合力为
则两球间距为2d。
[2]A固定不动，B由静止在库仑力的作用下开始运动，当速度达到v时，过程中的动能增加了，则电势能减小了。
16．，
【详解】
解：小球经M点时速度最大，则在M点的加速度为零，有，解得M点的场强大小
；
从P点运动到Q点过程中，根据动能定理可得，
P、Q两点的电势差；
17．见解析
【详解】
导体、在带电体附近相碰一下后分开，这个过程中由于感应起电，导体、分别带上了等量异种的电荷；在分开导体、的过程中，就要克服、之间的静电吸引力而做功，做了多少功，、之间的电势能就增加多少；之后和电动机的接线柱接触放电，、之间的电势能又转化为电动机的动能。所以，电动机转动的能量，来源于分开导体、的过程中克服静电力所做的功，即该装置并不能实现不消耗任何能量而不停的对外做功，它依然遵守能量守恒定律。
18．（1）60V/m；（2）1.44×10-7J
【详解】
（1）从到正电荷受到的电场力为
电场力做的功为
解得
（2）电荷从移到，电场力做的功为
19．（1）；（2）；（3）0
【详解】
(1)根据静电力做功的特点可得点电荷从a移动到c，静电力做的功
（2）根据静电力做功的特点可得点电荷从a移动到e，静电力做的功
（3）根据静电力做功的特点可得，点电荷移动一周，静电力做的功为零。