2024-2025学年高中物理第一章静电场第4节电势能电势与电势差练习含解析教科版选修3-1

PAGE3-第4节电势能电势与电势差一、单项选择题1．在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则()A．b点的电场强度肯定比a点大B．电场线方向肯定从b指向aC．b点的电势肯定比a点高D．该电荷的动能肯定减小解析：在静电场中，正电荷从a点移到b点，电场力做负功，是从低电势移到高电势处，电势能增加，但不知道是否有其他力做功，故无法推断动能的改变，A、D错误，C正确；电场线方向不肯定从b点指向a点，B错误．答案：C2．在电场中，把电荷量为4×10－9C的正点电荷从A点移到B点，克服静电力做功6×10－8A．电荷在B点具有的电势能是6×10－8JB．B点的电势是15VC．电荷的电势能增加了6×10－8JD．电荷的电势能削减了6×10－8J解析：电荷在电场中某点的电势能具有相对性，只有确定零势能点，B点的电势、电势能才有确定的值，所以选项A、B错．克服静电力做功6×10－8J，则电势能增加了6×10－8J，所以选项C对，D错．答案：C3．一电荷量为＋2×10－8C的点电荷在外力作用下，从静电场中的a点运动到b点，在这个过程中静电力对点电荷做功为8×10－6J，若a点电势为φa，b点电势为φbA．可以判定φa－φb＝400VB．可以判定φa－φb＝－400VC．φa－φb可能等于零D．不能推断φa－φb的值解析：依据公式Uab＝eq\f(Wab,q)可得Uab＝eq\f(8×10－6,2×10－8)V＝400V，故选A.答案：A4．如图，实线为一正点电荷的电场线，虚线为其等势面．A、B是同一等势面上的两点，C为另一等势面上的一点，下列推断正确的是()A．A点场强与B点场强相同B．C点电势高于B点电势C．将电子从A点移到B点，电场力不做功D．将质子从A点移到C点，其电势能增加解析：A、B两点的场强大小相等，方向不同，A错；B点电势高于C点电势，B错；A、B在同一等势面上，将电子从A点移到B点，电势能不变，电场力不做功，C对；由于φA＞φC，质子带正电，故质子由A点到C点，其电势能削减，D错．答案：C5.如图所示，图中实线表示一匀强电场的电场线，一带负电荷的粒子射入电场，虚线是它的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若粒子所受重力不计，则下列推断中正确的是()A．电场线方向向下B．粒子肯定从a点运动到b点C．a点电势比b点电势高D．粒子在a点的电势能大于在b点的电势能解析：无论粒子从a点或者从b点射入电场，由于运动轨迹向下弯曲，说明粒子受电场力方向向下，可判明电场线的方向向上而不是向下，A错误；粒子既可以从a点运动到b点，也可以从b点运动到a点，B错误；由于顺着电场线方向电势降低，故有φa<φb，C错误；负电荷逆着电场线方向运动时电势能减小，顺着电场线方向运动时电势能增加，因而粒子在a点的电势能大于在b点的电势能，D正确．答案：D二、多项选择题6．下列说法正确的是()A．电荷在A点的电势能是EpA＝－20J，在B点的电势能是EpB＝15J，则EpA>EpBB．电场中，A点的电势比B点的电势高，则A、B两点的电势差UAB>0C．电场中A点的电势是φA＝－6V，B点的电势是φB＝2V，则φA>φBD．EA＝1.0×102N/C，EB＝－2×102N/C，则EA<EB解析：电势能、电势的正负可以表示其大小，故有EpB>EpA，φA<φB，A、C均错误；电场强度为矢量，其正负号表示方向，不表示大小，故有EB>EA，D正确；因UAB＝φA－φB，φA>φB，故UAB>0，B正确．答案：BD7.如图所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把＋q和－q的检验电荷依次放在三点上，关于它们所具有的电势能Ep的说法正确的是()A．放上＋q时，它们的电势能EpA>EpB>EpCB．放上＋q时，它们的电势能EpA<EpB<EpCC．放上－q时，它们的电势能EpA>EpB>EpCD．放上－q时，它们的电势能EpA<EpB<EpC解析：放上＋q时，电荷从位置A→B→C，都是电场力做正功，电势能应减小，可见EA>EB>EC.放上－q时，电荷从位置A→B→C，都是克服电场力做功，电荷的电势能应增大，即EA<EB<EC，故正确选项为A、D.答案：AD8．一带电粒子射入一固定在O点的点电荷的电场中，粒子运动轨迹如图中虚线ABC所示，图中实线是同心圆弧，表示电场的等势面，不计粒子重力，可以推断()A．此粒子始终受到排斥力作用B．粒子在A点和C点的速度大小肯定相等C．粒子在B点的动能肯定大于在A点的动能D．粒子在B点的电势能肯定大于在C点的电势能解析：由题图可知，轨迹向左弯曲，带电粒子所受的电场力方向向左，则带电粒子受到了排斥力作用，故A正确；A、C两点处于同一等势面上，从A到C，电场力做功为零，则A、C两点动能相等，速度大小相等，故B正确；从A到B过程中，电场力做负功，可知电势能增大，动能减小，粒子在B点的动能肯定小于在A点的动能，故C错误；从B到C过程中，电场力做正功，可知电势能减小，粒子在B点的电势能肯定大于在C点的电势能，故D正确．答案：ABD9.如图所示，两个固定的等量异种点电荷，在它们连线的垂直平分线上有a、b、c三点，则()A．a点电势比b点高B．a、b两点场强方向相同C．a、b、c三点与无穷远处电势相等D．一带电粒子(不计重力)在a点无初速释放，则它将在a、b连线上运动解析：两等量异种点电荷连线的垂直平分线是一条等势线，该线上各点电势相等，A错误，C正确；依据两等量异种点电荷电场线的分布特点可知，a、b两点场强方向相同，均水平向右，B正确；带电粒子在a点受电场力方向水平向左或水平向右，因此无初速释放后将向左或向右运动，D错误．答案：BC10．质量为m的带电小球射入匀强电场后，以方向竖直向上、大小为2g的加速度向下运动，在小球下落hA．小球的重力势能削减了2mghB．小球的动能削减了2mghC．电场力做负功2mghD．小球的电势能增加了3mgh解析：带电小球受到向上的电场力和向下的重力，依据牛顿其次定律得F电－mg＝2mg，得F电＝3mg.在下落过程中电场力做功W电＝－3mgh，重力做功WG＝mgh，总功W＝W电＋WG＝－2mgh，依据重力做功与重力势能改变关系可推断：小球重力势能削减了mgh，电势能增加了3mgh；依据动能定理，小球的动能削减了2mgh.答案：BD三、非选择题11．假如把q＝＋1.0×10－8C的电荷从无穷远移到电场中的A点，q在无穷远处电势能为零，须要克服电场力做功W＝1.2×10－4(1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少？(2)q未移入电场前A点的电势是多少？解析：(1)电场力做负功，电势能增加，电荷在无穷远处的电势能为零．依据电荷电势能的削减量等于电场力做的功W＝EpA－Ep∞，可得q在A点的电势能为EpA＝W＝1.2×10－4J.依据电势的定义φA＝eq\f(EpA,q)，可得A点的电势为φA＝eq\f(1.2×10－4,1.0×10－8)V＝1.2×104V.(2)A点的电势是由电场本身确定的，跟A点是否有电荷存在无关，所以q移入电场前，A点的电势仍为1.2×104V.答案：(1)1.2×10－4J1.2×104V(2)1.2×104V12．如图所示，在正的点电荷Q的电场中有a、b两点，它们到点电荷Q的距离r1<r2.(1)a、b两点哪点电势高？(2)将一负电荷放在a、b两点，哪点电势能较大？(3)若a、b两点间的电势差为100V，将二价负离子由a点移到b点是静电力对电荷做功还是电荷克服静电力做功？做功多少？解析：(1)由正点电荷的等势面特点可推断a点的电势较高．(2)由(1)可知φa>φb，Uab>0，当把负电荷从