10.1电势能和电势 同步练习—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word含答案）

2021-2022人教版（2019）高二物理必修三
10.1电势能和电势
一、单选题
1．如图所示，在点电荷形成的电场中有、两点，已知点电场强度的大小为，方向垂直于连线，电势为，点电场强度的大小为，方向与连线成角，电势为，下列说法正确的是（　　）
A． B．
C． D．
2．如图所示，在两等量同种点电荷的电场中，是两电荷连线的中垂线，是直线与的交点，且与关于对称，是两电荷连线上的一点。下列判断正确的是（　　）
A．点场强一定大于点场强
B．点场强一定小于点场强
C．、两点间的电势差等于、两点间的电势差
D．试探电荷在点的电势能等于在点的电势能
3．某电场的电场线分布如图中实线所示，但电场线方向未知，一电子从电场中的A点运动到B点，径迹如图中虚线所示，不计电子所受重力，则从A运动到B的过程中（　　）
A．电场力一直对电子做负功 B．电子的电势能先增大后减小
C．电子的速度先增大后减小 D．轨迹上各点电势先升高后降低
4．直线MN是某点电荷电场中的一条电场线（方向未画出）。虚线是一带电粒子只在电场力的作用下，由a到b的运动轨迹，则（　　）
A．电场线MN的方向一定是由N指向M
B．带电粒子由a运动到b过程中动能逐渐减小
C．带电粒子在a点的电势能大于在b点的电势能
D．带电粒子在a点的加速度一定大于在b点的加速度
5．如图所示，电场中有A、B两点，下列说法正确的是（　　）
A．电势
B．电场强度
C．同一电荷在A点受力较大
D．同一电荷在A点具有的电势能较大
6．空间P、Q两点处固定等量异种点电荷，其中Q点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势线分布如图所示，a、b、c、d为电场中的4个点，设无穷远处电势为0，则（　　）
A．c点的电势大于0
B．a点和b点的电场强度相同
C．b点的电势低于d点的电势
D．负电荷从a点移动到c点电势能增加
7．若盐晶体结构中相邻的四个离子处于正方形的四个顶点，O点为正方形中心，A、B、C、D为四边中点，如图所示。取无穷远处电势为零，关于这四个离子形成的电场，下列说法正确的是（　　）
A．O点电场强度不为零
B．O点电势不为零
C．线上各个位置电场强度的方向相同
D．和两直线上各个位置的电势相等
8．在如图所示的匀强电场中，一带负电的点电荷从点运动到点，下列说法正确的是（　　）
A．、两点的电势相等
B．点的电势比点的高
C．该点电荷在、两点的电势能相等
D．该点电荷在点的电势能大于其在点的电势能
9．在静电场中，关于场强和电势的说法正确的是（　　）
A．电场强度大的地方电势一定高
B．电势为零的地方场强也一定为零
C．场强为零的地方电势也一定为零
D．场强大小相同的点电势不一定相同
二、多选题
10．某电场的电势φ在x轴上的分布如图所示，已知图像关于原点对称，下列说法正确的是（　　）
A．该电场可能是某一点电荷形成的电场，且电荷位于原点处
B．原点处场强为0
C．x1= -0.5cm与x2=0.5cm处的场强相同
D．电子在x1= -0.5cm处的电势能小于在x2=0.5cm处的电势能
11．静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示，x轴正方向为场强正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷（　　）
A．在x2和x4处电势能相等
B．由x1运动到x3的过程中电势能增大
C．由x1运动到x4的过程中电势能先减小后增大
D．由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小
12．图甲中，A、B是某电场中一条电场线上的两点，一个负电荷从A点山静止释放，仅在电场力的作用下从A点运动到B点，其运动的v-t图像如图乙所示。则（　　）
A．电场线的方向由B指向A B．电场线的方向由A指向B
C．A点电场强度大于B点电场强度 D．A点电势高于B点电势
三、解答题
13．某电场中有A、B、C三点，三点的电势分别是，，，现有一电荷量的点电荷P。求：
（1）该点电荷在A、B、C三点的电势能各为多大？
（2）若将P从A移到B，则静电力做功多少？电势能变化了多少？
（3）若将P从B移到C，则静电力做功多少？电势能变化了多少？
14．一电荷量为-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？
15．如图，、为一对等量同种电荷连线上的两点（其中为中点），为连线中垂线上的一点。今将一个电荷量为的负点电荷自沿直线移到再沿直线移到，请分析在此过程中该电荷的电势能的变化情况。
16．在如图所示的匀强电场中，电场强度为E，取O点为零势能点，A点距O点的距离为l，AO连线与电场强度反方向的夹角为θ。
（1）电荷量分别为q和2q的正试探电荷在A点的电势能分别为多少？
（2）不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值是否相同？
（3）不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值与试探电荷的电荷量是否有关系？
参考答案
1．C
【详解】
两条电场线延长线交于一点，即为点电荷Q的位置，如图所示：
根据电场线方向可知Q带负电，设A、B两点到Q的距离分别为rA和rB，由几何知识得到：
根据点电荷场强公式
可得A、B两点的电场强度关系为
EA＞EB
因为B点距离负点电荷Q远，所以
φB＞φA
故C正确，ABD错误。
故选C。
2．D
【详解】
AB．如图所示
设两电荷连线与中垂线的交点为O，由于两电荷在O点的场强等大、反向，故O点的合场强为零，从d到O过程，场强减小，由于无穷远处场强为零，从O到b过程，场强可能增大，也可能先增大后减小，故无法确定点与点的场强大小关系，AB错误；
CD．由对称性可知，b、c两点电势相等，故、两点间的电势差与、两点间的电势差满足
试探电荷在点的电势能等于在点的电势能，C错误，D正确。
故选D。
3．B
【详解】
ABC．电子受到的电场力F指向轨迹内侧并与电场线相切，如图所示，从A到B的过程，F与v的夹角先大于90°后小于90°，电场力先对电子先做负功后做正功，电子的电势能先增大后减小，动能先减小后增大，AC错误，B正确；
D．由电势能的表达式
可知，对带负电的电子，电势能先增大后减小，对应位置的电势先降低后升高，D错误。
故选B。
4．C
【详解】
A．由于该粒子只受电场力作用且做曲线运动，所受电场力指向轨迹内侧且沿电场线，粒子所受电场力方向一定是由M指向N，但粒子带电性质未知，故无法确定电场线方向，A错误；
BC．粒子从a运动到b的过程中，力与速度夹角小于90°，电场力做正功，动能增加，电势能减小，即带电粒子在a点的电势能大于在b点的电势能，B错误，C正确；
D．只有一条电场线，无法确定疏密程度，无法确定场强大小关系，由
可知，无法比较a、b点的加速度大小，D错误。
故选C。
5．B
【详解】
AD．沿着电场线方向，电势逐渐减低，所以由题图知
根据正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大，由于不知所放电荷的电性，所以不能确定该电荷在A、B两点电势能的大小，故AD错误。
故A错误；
BC．电场线的疏密表示电场强度的大小，由题图可知，电场强度
所以，同一电荷在A点受电场力较小，故B正确，C错误；
故选B。
6．D
【详解】
A．Q点处为正电荷，P点处为负电荷，两电荷连线的中垂线为电势为零的等势面，故c点的电势小于0，A错误；
B．由对称性可知，a点和b点的电场强度大小相等，方向不同，B错误；
C．左侧电势高于零，右侧电势低于零，故b点的电势高于d点的电势，C错误；
D．a点的电势高于c点的电势，由
可知，负电荷在a点电势能较小，即负电荷从a点移动到c点电势能增加，D正确。
故选D。
7．D
【详解】
A．在等量同种电荷的电场中，中垂线与连线交点处场强为0，两个相互垂直的等量同种电荷的电场叠加，电场仍为0，故A错误；
B．同样等量异种电荷的电场中，中垂线的电势为0，故O点电势为0，故B错误；
C．根据电场叠加即对称性可知，C点的场强向右，D点场强向左，则CD两个位置电场强度的方向不相同，CD线上各个位置电场强度的方向不一定相同，故C错误；
D．根据电势叠加可知，AB和CD连线上各点电势均为零，故D正确。
故选D。
8．D
【详解】
AB．如图所示，作出过P、Q的等势面，沿电场方向电势降低，故Q点电势较高，AB错误；
CD．据
可知，负电荷在电势较高的Q点具有的电势能较小，C错误，D正确。
故选D。
9．D
【详解】
A．沿着电场线的方向电势逐渐降低，电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小。电势高的地方电场强度不一定大，电场强度大的地方电势也不一定高，故A错误；
BC．电势零点是人为选取的，则电势为零的地方场强不一定为零，场强为零的地方电势也不一定为零，故BC错误；
D．在匀强电场中，场强处处相等，但沿着电场线的方向电势逐渐降低，所以场强大小相同的点电势不一定相同，故D正确。
故选D。
10．CD
【详解】
AB．根据φ-x图象切线的斜率等于电场强度，则知O点处场强不为零，从O点向两侧场强逐渐变大，可知该电场不可能是位于原点的点电荷形成的，故AB错误。
C．根据φ-x图象切线的斜率等于电场强度可知，x1= -0.5cm与x2=0.5cm处切线的斜率相同，则两点的场强相同，选项C正确；
D．x1= -0.5cm处的电势高于在x2=0.5cm处的电势，负电荷在高电势点的电势能较小，可知电子在x1= -0.5cm处的电势能小于在x2=0.5cm处的电势能，选项D正确。
故选CD。
11．BD
【详解】
A．x2﹣x4处场强方向沿x轴负方向，则从x2到x4处逆着电场线方向，电势升高，则正电荷在x4处电势能较大，A错误；
B．x1﹣x3处场强为x轴负方向，则从x1到x3处逆着电场线方向移动，电势升高，由x1运动到x3的过程中电势能增大，B正确；
C．由x1运动到x4的过程中，逆着电场线方向，电势升高，正电荷的电势能增大，C错误；
D．由x1运动到x4的过程中，电场强度的绝对值先增大后减小，故由
F=qE
知电场力先增大后减小，D正确。
故选BD。
12．AC
【详解】
ABD．负电荷由静止开始从A运动到B，由乙图像可知负电荷加速运动，有牛顿第二定律可知电场力方向从A到B，负电荷电场力方向和电场方向相反，故电场方向由B指向A，故A正确，B错误；电势沿电场强度方向强度减小，故D错误；
C．根据乙图斜率表示加速度，从乙图斜率可知，加速度逐渐减小，由牛二定律可知负电荷电场力在减小，由电场强度定义式可知，A点电场强度大于B点电场强度，故C正确；
13．（1），，；（2），电势能增大了；（3），电势能减小了
【详解】
(1)根据电势能公式得
，，
(2)根据功的公式得
根据功能关系得
(3) 根据功的公式得
根据功能关系得
14．(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。
15．从A到B电势能增加，从B到C电势能增加
【详解】
根据等量正电荷的电场分布可知，AB之间的电场线从A到B，场强方向从A到B，而负电荷所受电场力的方向与电场强度方向相反，所以负点电荷自A沿直线移到B的过程中，电场力做负功，电势能增加；因在BC之间的场强方向从B到C，则负电荷从B沿直线移到C时，电场力方向与位移方向相反，则电场力做负功，电势能增加。
16．（1）Eqlcos θ、2Eqlcos θ；（2）比值相同，都为Elcos θ；（3）与试探电荷的电荷量无关。
【详解】
略
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答案第1 11页，总2 22页
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