2024年高考物理必修三专题练习第1节 电势能和电势

《模型畫法·物理課堂》馮考必勝第1节电势能和电势【刷基础】【题型1电场力做功的特点】1．[广西桂林十八中2020高二上期中]如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，电场力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，电场力做功W2；第三次沿曲线ADB移动该电荷，电场力做功为W3，则()A．W1>W2>W3B．W1<W2<W3C．W1＝W2＝W3D．W1＝W2>W3答案：C解析：假设A、B两点相距l，直线AB与电场线的夹角为θ(θ<90°)，根据功的定义可知，电场力做的功均为W＝qElcosθ，故沿三种路径移动该电荷，电场力做功相等，C正确，A、B、D错误．【题型2电场力做功与电势能的关系】2．[山西运城永济中学2021高二上月考]下列关于电荷的电势能的说法正确的是()A．电荷在电场强度大的地方，电势能一定大B．电荷在电场强度为零的地方，电势能一定为零C．只在电场力的作用下，电荷的电势能一定减少D．只在电场力的作用下，电荷的电势能可能增加，也可能减少答案：D解析：电场强度与电势能无关，电荷在电场强度为零的地方，电势能不一定为零，电势能有相对性，可人为规定零势能面，A、B错误；只在电场力作用下，若电荷从静止开始运动，电场力做正功电势能减少，若电荷在电场力作用下在电场中做减速运动，则电场力做负功，电势能增大，D正确，C错误．3．如图所示，a、b、c为电场中同一条水平方向电场线上的三点，c为ab中点．a、b两点的电势分别为φa＝5V、φb＝3V．下列叙述正确的是()A．该电场在c点处的电势一定为4VB．a点处的场强Ea一定大于b点处的场强EbC．一正电荷在c点的电势能一定大于在b点的电势能D．一正电荷运动到c点时受到的电场力由c指向a答案：C解析：当该电场是匀强电场时，由于沿电场方向相同距离电势差相等，则在c点处的电势一定为4V；当该电场不是匀强电场时，在c点处的电势不一定为4V，故A错误．根据一条电场线无法比较两点处电场线的疏密，就无法比较两点处场强的大小，则a点处的场强Ea不一定大于b点处的场强Eb，故B错误．根据沿着电场线方向电势逐渐降低，电场线方向从a指向b，可知c点的电势高于b点的电势，根据正电荷在电势高处电势能大可知，正电荷在c点的电势能一定大于在b点的电势能，故C正确．电场线方向从a指向b，正电荷运动到c点时受到的电场力由c指向b，故D错误．4．[湖北广水一中2021高二上月考](多选)某静电除尘设备集尘板的内壁带正电，设备中心位置有一个带负电的放电极，它们之间的电场线分布如图所示，虚线为某带电烟尘颗粒(重力不计)的运动轨迹，A、B是轨迹上的两点，C点与B点关于放电极对称．下列说法正确的是()A．A点电势低于B点电势B．A点电场强度小于C点电场强度C．烟尘颗粒在A点的动能大于在B点的动能D．烟尘颗粒在A点的电势能大于在B点的电势能答案：AD解析：由沿电场线方向电势降低知，A点电势低于B点电势，A正确；由题图可知，A点电场线比C点密集，因此A点电场强度大于C点电场强度，B错误；烟尘颗粒带负电，从A到B的过程中，电场力做正功，动能增加，烟尘颗粒在A点的动能小于在B点的动能，C错误；烟尘颗粒带负电，从A到B的过程中，电场力做正功，电势能减小，烟尘颗粒在A点的电势能大于在B点的电势能，D正确．【题型3对电势的理解】5．关于电势的高低，下列说法正确的是()A．沿着电场线的方向电势不一定降低B．电势降低的方向一定是电场线的方向C．正电荷只在电场力的作用下，一定向电势低的地方移动D．负电荷只在电场力的作用下由静止释放，一定向电势高的地方移动答案：D解析：沿着电场线方向电势逐渐降低，故A错误．沿着电场线方向电势降低，但是电势降低的方向不一定是电场线的方向，电势降低最快的方向是电场线的方向，故B错误．正电荷受力方向为电场强度的方向，正电荷的速度方向不确定，正电荷不一定向电势低的地方移动，故C错误．负电荷受力方向为电场强度的反方向，负电荷由静止释放，一定向电势高的地方移动，故D正确．6．[黑龙江哈尔滨哈师大附属中学2021高二上月考]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可以不为零C．场强为零的地方电势一定为零D．沿电场线方向，电势越来越低，场强越来越小答案：B解析：电势与电场强度没有必然的联系，电势为零的地方场强可以不为零，A错误，B正确；零电势点是人为规定的，场强为零的地方电势可能为零，也可能不为零，C错误；沿电场线方向，电势越来越低，场强不一定越来越小，D错误．【题型4电势高低的判断方法】7．(多选)某电场的电场线分布如图所示，以下说法错误的是()A．c点场强大于b点场强B．a点电势高于b点电势C．若将一试探电荷＋q由a点静止释放，它将沿电场线运动到b点D．若在d点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至b的过程中，电势能减小答案：AC解析：电场线密的地方场强大，所以b点场强大于c点场强，A错误；沿着电场线方向电势逐渐降低，则a点电势高于b点电势，B正确；由题图可知，该电场不是匀强电场，a、b所在电场线是曲线，说明电场的方向是不断变化的，所以若将一试探电荷＋q由a点静止释放，它不可能沿电场线运动到b点，C错误；若不加点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a点移至b点的过程中，电势降低，则电场力做正功，因此电势能减小，若在d点再固定一点电荷－Q，－Q产生的电场中，a点距－Q远一些，所以a点的电势高，所以将一试探电荷＋q由a移至b的过程中，电势能也减小，故在d点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至b的过程中，电势能减小，D正确．本题选说法错误的，故选A、C.8．[湖南邵阳邵东第一中学2021高二上月考]将点电荷＋q从零电势处移入电场中的M点，电场力做功为6.0×10－9J，若将点电荷－q从电场中N点移向零电势处，电场力做功为7.0×10－9J，则M、N两点的电势φM、φN有如下关系()A．φM<φN<0B．φN>φM>0C．φN<φM<0D．φM>φN>0答案：C解析：带正电的点电荷从零电势处到M点，电场力做正功，则正电荷在M点的电势能为－6.0×10－9J，同理可知，负电荷在N点的电势能为7.0×10－9J，正、负点电荷所带电荷量分别为＋q、－q，则，，所以φN<φM<0，C正确，A、B、D错误．【刷易错】【易错点易混淆电场强度、电势能与电势的关系】9．[北京清华附中朝阳学校2021高二上质量检测]下列说法中正确的是()A．带电粒子沿电场线移动，电势能减少B．带电粒子沿电场线移动，电场强度减小C．沿电场线方向电势降低，场强可能增大D．电势降低的方向就是场强的方向答案：C解析：若带正电的粒子沿着电场线方向移动，电场力做正功，电势能减小；若带负电的粒子沿着电场线方向移动，电场力做负功，电势能增大，A错误；电场强度取决于电场线的疏密程度，与运动方向无关，B错误；沿电场线方向电势降低，如果电场线变密则场强变大，如果沿电场线方向电场线变疏则场强变小，C正确；沿场强方向电势一定降低，但电势降低的方向并不一定是场强的方向，电势降低最快的方向才是场强方向，D错误．【刷提升】1．[浙江台州书生中学2020高二上月考]金属板和板前一正点电荷形成的电场线分布如图所示，A、B、C、D为电场中的四个点，则()A．B、D两点的电势相等B．B点的电场强度比D点的大C．负电荷在C点的电势能低于在A点的电势能D．正电荷在D点由静止释放，只受电场力作用沿电场线运动到B点答案：C解析：沿着电场线方向电势逐渐降低，所以D点电势比B点电势高，故A错误；电场线的疏密表示电场强度的大小，由图可知，B点电场线比D点稀疏，因此B点的电场强度比D点的小，故B错误；C点电势比A点电势高，所以负电荷在C点的电势能低于在A点的电势能，故C正确；正电荷在D点由静止释放，所受电场力的方向沿电场线的切线方向，所以正电荷运动的轨迹不会沿电场线，故D错误．2．[福建三明永安第三中学2021高二上月考](多选)如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是()A．电势φA＞φB，场强EA＞EBB．电势φA＞φB，场强EA＜EBC．将＋q电荷从A点移到B点电场力做了正功D．将－q电荷分别放在A、B两点时具有的电势能EpA＞EpB答案：BC解析：由电场线越密电场强度越大知，EA＜EB，由沿电场线方向电势降低知，φA＞φB，A错误，B正确；＋q电荷在A点的电势能大于B点的电势能，故将＋q电荷从A点移动到B点电场力做正功，C正确；由负电荷在电势低处电势能大知，EpA＜EpB，D错误．3．[四川绵阳南山中学2021高二上月考](多选)英国科学家法拉第最先尝试用“线”描述电场，有利于形象理解不可直接观察的电场的强弱分布．如图所示为一对等量异种点电荷，电荷量分别为＋Q、－Q.实线为电场线，虚线圆的圆心O在两电荷连线的中点，a、b、c、d为圆上的四个点，下列说法正确的是()A．a、b两点的电场强度相同B．b、c两点的电场强度不同C．c点的电势高于d点的电势D．d点的电势等于a点的电势答案：BD解析：根据等量异种电荷周围的电场线分布情况和对称性知，a、b两点的电场强度大小相等，方向不同，即a、b两点的电场强度不同，A错误；根据等量异种电荷周围的电场线分布情况和对称性知，b、c两点的电场强度大小相等，方向不同，即b、c两点的电场强度不同，B正确；电场线起始于正电荷(或无穷远)终止于负电荷(或无穷远)，由沿电场线方向电势逐渐降低知，d点的电势高于c点的电势，C错误；根据等量异种点电荷电场线关于两点电荷的连线对称知，a点的电势等于d点的电势，D正确．4．(多选)如图所示，ABCDEF为正六边形的六个顶点，P、Q、M分别为AB、ED、AF的中点，O为正六边形的中心．现在六个顶点依次放入等量正、负电荷．若取无穷远处电势为零，以下说法中正确的有()A．P、Q、M各点的场强相同B．P、Q、M各点电势均为零C．O点电势与场强均为零D．将一负检验电荷从P点沿直线PM移到M点的过程中，电势能始终保持不变答案：BC解析：由题意可知，等量正、负电荷位于正六边形的六个顶点，根据点电荷的电场强度，结合电场强度的叠加原理可知，P、Q、M各点的场强大小相等，但方向不同，故A错误；根据等量异种点电荷中垂线的电势为零，再由对称性可知，P、Q、M、O各点电势均为零，故B正确；根据题图可知，O点场强可看成三个负点电荷与三个正点电荷在该处产生的电场叠加而成，且各个点电荷电荷量均相同，则O点电场强度为零，故C正确；负检验电荷从P点移到M点的过程中，电势由零升高，后又降为零，电势能先减小后增大，故D错误．5．平行x轴方向的静电场的场强E随x的变化关系如图所示，规定x轴正方向为场强正方向，带负电的点电荷沿x轴运动，则点电荷()A．由x1运动到x3的过程中电势能增大B．由x1运动到x3的过程中电势能减小C．由x1运动到x4的过程中电势先减小后增大D．由x1运动到x4的过程中所受电场力先减小后增大答案：B解析：点电荷由x1运动到x4的过程中，场强沿x轴负方向，则带负电的点电荷由x1运动到x4逆着电场线方向移动，电势升高，电势能减小，故A、C错误，B正确；点电荷由x1运动到x4的过程中，电场强度的大小先增大后减小，由F＝qE知，电场力先增大后减小，故D错误．6．[黑龙江哈尔滨第六中学2021高二上月考]如图甲所示，两个点电荷Q1、Q2固定在x轴上距离为L的两点，其中Q1带正电，位于原点O，a、b是它们连线延长线上的两点，其中b点与O点相距3L.现有一带负电的粒子q以一定的初速度沿x轴从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用)，设粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb，其速度随坐标x变化的图像如图乙所示，则以下判断正确的是()A．Q1∶Q2＝4∶9B．b点的场强一定为零C．a点的电势比b点的电势高D．粒子在a点的电势能比b点的电势能小答案：B解析：由图像可知，粒子在b点之前做加速运动，b点之后做减速运动，故粒子在b点加速度为零，由于粒子只受电场力，所以b点场强为零，故Q2带负电，因此，解得Q1∶Q2＝9∶4，A错误，B正确；因为带负电粒子在ab段做加速运动，电场力做正功，电势能减小，所以在ab段电场线方向由b指向a，由沿电场线方向电势逐渐降低知，a点的电势比b点的电势低，粒子在a点的电势能比b点的电势能大，C、D错误．7．[四川成都棠湖中学2021高二上月考]如图所示，虚线a、b、c是某电场的三条电场线，实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，据此可知()A．带电粒子在P点的加速度比在Q点的加速度小B．电场中P点的电势低于Q点的电势C．带电粒子在P点的电势能比在Q点的大D．带电粒子在P点的动能大于在Q点的动能答案：D解析：电场线越密电场强度越大，由题图知，带电粒子在P点所受电场力大，则带电粒子