10.1 电势能和电势差 课时精练——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
一、单选题
1．一个带正电的质点，电荷量q=2.0×10-9C，在静电场中由a点移动到b点。在这个过程中，除电场力外，其他力做的功为8.0×10-5J，质点的动能增大了6.0×10-5J，若规定b点为零电势点，则a点的电势false为（　　）
A．1×104V B．-1×104V C．3×104V D．-4×104V
2．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
3．如图所示，M、N两点电场强度相同，电势也相同的是（　　）
A．（a）图中，与点电荷等距的M、N两点
B．（b）图中，带电平行金属板两板间分别靠近两板的M、N两点
C．（c）图中，两个等量异种点电荷连线的中垂线上，与连线中点等距的M、N两点
D．（d）图中，两个等量同种点电荷连线的中垂线上，与连线中点等距的M、N两点
4．在静电场中，将一电子从A点移到B点，电场力做了正功，则（ ）
A．电场强度的方向一定是由A点指向B点
B．电场强度的方向一定是由B点指向A点
C．电子在A点的电势能一定比在B点高
D．电子在B点的电势能一定比在A点高
二、多选题
5．以点电荷为球心、r为半径的球面上，各点相同的物理量有（　　）
A．电势 B．同一电荷所受电场力
C．电场强度 D．同一电荷所具有的电势能
6．如图所示，静电喷涂时，喷枪喷出的涂料微粒带负电，被喷工件带正电，微粒在静电力作用下向工件运动，最后吸附在工件表面。微粒在向工件靠近的过程中，假设只受静电力作用，那么（　　）
A．动能越来越小 B．动能越来越大
C．克服静电力做功 D．电势能逐渐减小
7．图5是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧，对矿粉分离的过程，下列表述正确的有
A．带正电的矿粉落在右侧
B．电场力对矿粉做正功
C．带负电的矿粉电势能变大
D．带正电的矿粉电势能变小
三、解答题
8．某同学认为，电场中某点电势的高低只与产生电场的电荷和该点在电场中的位置有关。这种看法正确吗？为什么？
9．一电荷量为-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？
10．根据图解答以下题目，然后进行小结：如何根据匀强电场的电场线来判断两点电势的高低？
(1)false、false是匀强电场中同一条电场线上的两点，哪点电势高？
(2)false、false是匀强电场中不在同一条电场线上的两点，false是过false点与电场线垂直的直线，则false、false两点哪点电势高？
11．如图，将带负电的试探电荷沿着等量异种点电荷连线的中垂线从false点移动到false点，再沿连线从false点移动到false点。在此全过程中，试探电荷所受的静电力如何变化？所经过各点处的电势如何变化？试探电荷的电势能如何变化？
12．如图，在带电体false附近，把绝缘导体false、false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false、false在false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。
13．如图，在电场强度为false的匀强电场中有false、false、false三个点，false为false，false为false，其中false沿电场方向，false和电场方向的夹角为false。将电荷量为false的正电荷从false点移到false点，再从false点移到false点，静电力做了多少功？若将该电荷沿直线由false点移到false点，静电力做的功又是多少？
参考答案
1．B
【详解】
设a、b两点间的电势差为Uab，根据动能定理，有
false
将数据代入得Uab=－1×104V。规定b点为零电势点，则a点的电势false=－1×104V。
故选B。
2．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。
3．C
【详解】
A．M、N是离点电荷等距的M、N两点，处于同一等势面上，电势相同，场强大小相等，但方向不同，则电场强度不同，故A错误；
B．M、N是匀强电场中的两点，电场强度相同，M点的电势大于N点的电势，故B错误；
C．等量异种电荷连线的中垂线是一条等势线，则M、N的电势相同。由于电场线关于两电荷连线上下对称，而且都与等势面垂直，所以场强的大小和方向都相同，故C正确；
D．根据电场线的对称性可知，MN两点电势相同，场强大小相等，但方向相反，所以电场强度不同，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】
电子从A点移到B点，电场力做了正功，电场力方向可能由A点指向B点，也可能不沿A点到B点方向，所以电场强度的方向不一定是由B点指向A点．故AB错误．电子从A点移到B点，电场力做了正功，电子的电势能一定减小，所以电子在A点的电势能一定比在B点高．故C正确，D错误．故选C．
【点睛】
本题可抓住电场力与重力相似的特点，分析电场力做功与电势能变化的关系；另外要知道负电荷在高电势点的电势能较小，在低电势点的电势能较大．
5．AD
【详解】
A．以点电荷为球心的球面是一个等势面，即各点的电势相等，A正确；
C． 以点电荷为球心的球面各点的电场强度大小相等，方向不同，故电场强度不同，C错误；
B．由
false
可知，同一电荷受到的电场力大小相等，方向不同，故电场力不同，B错误。
D．由
false
电势相同，同一电荷具有相同的电势能， D正确。
故选AD。
6．BD
【详解】
带负电的涂料颗粒向带正电的工件运动时，受到工件的静电引力作用，则静电力做正功，动能增加，电势能减小。
故选BD。
7．BD
【详解】
试题分析：由图可知，矿料分选器内的电场方向水平向左，带正电的矿粉受到水平向左的电场力，所以会落到左侧，选项A错误．无论矿粉带什么电，在水平方向上都会在电场力的作用下沿电场力的方向偏移，位移与电场力的方向相同，电场力做正功，选项B正确带负电的矿粉电场力做正功，所以电势能减小，选项C错误．带正电的矿粉电场力做正功，所以电势能减小，选项D正确．故选BD．
考点：电场力；电势能
【名师点睛】
该题考察了带电物体在电场力作用下的运动，要熟练的掌握带电粒子在电场中的受力情况及其运动情况，并会分析电场力做功与电势能的变化情况．
8．不正确，还取决于零电势面的选取
【详解】
不正确。
因为电场中某点电势的高低只不仅与产生电场的电荷和该点在电场中的位置有关，还取决于零电势面的选取。
9．(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。
10．(1)M点；(2) M点；
【详解】
(1)M、N是匀强电场中同一条电场线上的两点，因正电荷从M到N电场力做正功，则电势能减小，则M点电势高；
(2)AB是过M点与电场线垂直的直线，AB是等势线，而等势线上各点电势高于P点，可知M点电势高于P点电势。
总结：若匀强电场中的两点在同一电场线上，则沿电场线电势降低，从而判断两点电势高低；若两点不在同一电场线上，则可先做过其中一点的等势线，找到与另一点在同一电场线上的位置，然后判断电势高低。
11．电场力一直变大；电势先不变后升高；电势能先不变后减小
【详解】
根据等量异种电荷的电场线分布规律如图
可知，B点的场强大于A点，C点场强大于B点，则电荷受电场力一直增大；
在AB直线上的电势为零，而沿BC向上方向电势逐渐升高，所经过各点处的电势先不变后升高；由电势能false，负电荷的电势能先不变后减小。
12．见解析
【详解】
导体false、false在带电体false附近相碰一下后分开，这个过程中由于感应起电，导体false、false分别带上了等量异种的电荷；在分开导体false、false的过程中，就要克服false、false之间的静电吸引力而做功，做了多少功，false、false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，false、false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false、false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。
13．false；false
【详解】
静电力做功
false
电场力做功与路径无关，则将该电荷沿直线由false点移到false点，静电力做的功仍为false.