高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电势能和电势同步测试题

10.2电势能与电势同步练习高中物理人教版（新课标）必修三

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1. 如图所示，水平放置的平行板电容器，上极板带正电，下极板带负电，一带电粒子由a点以水平向右的初速度射入两极板间，随后某时刻粒子经过b点。下列判断正确的是

A. 粒子带正电
B. a点电势高于b点电势
C. 粒子在a点的电势能大于在b点的电势能
D. 粒子在a点的动能大于在b点的动能

2. 下列关于静电场中电场强度、电势能等的说法中，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. 负电荷从电势高处运动到电势低处，电势能增加
D. 只在静电力的作用下运动，电荷的电势能一定减少

3. 下列关于静电场中电场强度、电势能等的说法中，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. 负电荷从电势高处运动到电势低处，电势能增加
D. 只在静电力的作用下运动，电荷的电势能一定减少

4. 如图所示，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹．粒子先经过M点，再经过N点，以下正确的是

A. 粒子在N点的加速度大于在M点的加速度
B. 该带电粒子应该带负电
C. M点的电势低于在N点的电势
D. 粒子在M点的电势能小于在N点的电势能

5. 匀强电场中a、b两点的相距为d，电场强度为E，把电荷量为q的正电荷由a点移到b点时，克服电场力做功为W，下列说法正确的是

A. 正电荷在a点电势能比在b点大
B. a点电势比b点电势低
C. a、b两点的电势差的量值为
D. a、b两点的电势差

6. 如图所示的平面内有A、B、C、D、E五点，平面内存在匀强电场，电场方向与该平面平行，其中AC平行于DE，B点为AC的中点，，A点的电势，C点的电势，E点的电势，电子的电量为，下列说法正确的是

A.
B.
C. 电子在D点的电势能
D. 将电子从B点移到D点电场力做的功为
 

7. 两个不规则带电导体间的电场线分布如图所示，已知导体附近的电场线均与导体表面垂直，a、b、c、d为电场中几个点，并且a、d为紧靠导体表面的两点，选无穷远为电势零点，则

A. 场强大小关系有
B. 电势大小关系有
C. 将一正电荷放在d点时其电势能为正值
D. 将一负电荷由a点移到d点的过程中电场力做正功

8. 下列说法中正确的是

A. 在同一等势面上移动电荷，电场力不做功
B. 等势面上各点电场强度大小一定相等
C. 电场中电势高处，电荷的电势能就大
D. 电场中电场强度大处，电荷的电势能就大

9. 正电的质点，电荷量，在静电场中由a点移动到b点．在这过程中除静电力外，其他力做的功为，质点的动能增加了，则a、b两点间的电势差为

A.  B.  C.  D.

10. 下列关于电势高低的判断，正确的是

A. 负电荷从A移到B时，静电力做正功，A点的电势一定较高
B. 负电荷从A移到B时，电势能增加，A点的电势一定较低
C. 正电荷从A移到B时，电势能增加，A点的电势一定较高
D. 正电荷只在静电力作用下从静止开始，由A移到B，A点的电势一定较高

二、填空题（本大题共4小题，共16.0分）

11. 某静电场的电场线如图所示，图中A、B两点电势的高低情况是：________选填“”、“”或“”，一负电荷从A点移到B点其电势能增减的情况是：________．

12. a、b、c、d是一个菱形的四个顶点，现将三个电荷量为的正点电荷分别固定在a、b、c三个顶点上，将一个电荷量为的点电荷A从菱形中心O点处沿直线Od移动到顶点d处，电场力对点电荷A做____________填“正功”或“负功”，点电荷A的电势能________填“增加”“不变”或“减小”，电场中的O、d两点________点填“O”或“d”的电势较高．

13. 把一个带电荷量为的正点电荷从电场中的A点移到无限远处时，静电力做功；若把该电荷从电场中的B点移到无限远处时，静电力做功，取无限远处电势为零点的电势__________ 
    求A、B两点的电势差_____

若把电荷量为的负电荷由A点移到B点，静电力做的功为________

14. 如图所示的电场中有A、B两点，填空完成下列判断：
    

、B两点的电势____填“”；“”“”；；A、B两点的场强_____填“”；“”“”；。

将电荷量为q的正电荷从A点移到B点，电场力做_____填“正功”；“负功”或“不做功”，电势能_____填“增加”，“不变”或“减少”。

将电荷量为q的负电荷从B点移到A点，其电势能______填“增加”；“不变”或“减少”

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

15. 用一条长为的绝缘轻绳悬挂一个带正电的小球，小球质量为，所带电量为C.现加一水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与竖直方向的夹角为，如图所示，选取悬点O为电势零点，取，求小球平衡位置处A点的电势。
     

16. 如图所示为静电除尘装置的原理图，该装置由集尘极和悬在两集尘极间的放电极组成，在集尘极和放电极间加有高压电源，其间的空气被电离成为电子和正离子，电离出的电子在静电力的作用下运动。废气在经过机械过滤装置后进入静电除尘区域，废气中的粉尘吸附电子后带上负电，粉尘在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，实现除尘的目的。图中虚线为电场线，不考虑粉尘重力的影响。
    
    为了实现净化废气的目的，静电除尘装置中的放电极，应接高压电源的______选填“正极”或“负极”；
    由电场的分布特点可知，图中A点电势______B点电势选填“高于”、“低于”或“等于”，带相同电荷量的粉尘在A点位置的电势能______在B点位置的电势能选填“高于”、“低于”或“等于”

四、简答题（本大题共3小题，共9.0分）

17. 在电场中一条电场线上有A、B两点，如图所示，若将的负电荷，从A点移至B点，克服电场力做功J.则
    电场力方向如何？
    、B两点的电势差多大？哪一点电势高？
    在这一过程中，电荷的电势能怎样变化？
    如在这一电场中有另一点C，已知，若把这一负电荷从B移至C电场力做多少功，是正功还是负功？
    
    
    
    
    
    
     
18. 如图，回答以下问题：
     

讨论A、B两点的电势差等物理量

、B哪点的电势比较高？负电荷在哪点的电势能比较大？

负电荷由B移动到A时，静电力做正功还是负功？

、B两点的电势差是正的还是负的？呢？






 

19. 两带相同正电荷、，相距R，固定放置，中垂线为CD，O为中点。现将一带正电小球由O沿中垂线移到无穷远，问其所受库仑力如何改变？电势能如何改变？
    
     

答案和解析

1.【答案】C
 

【解析】

【分析】
本题主要考查带电粒子在电场中的偏转，解决本题的关键在于根据粒子运动偏转情况判断电场力，从而判断电荷带电，从而判断电势变化及电势能变化。
【解答】
A.带电粒子由a点以水平向右的初速度射入两极板间，随后某时刻粒子经过b点，故电场力竖直向上，粒子带负电，故A错误；
B.平行板电容器，上极板带正电，下极板带负电，故电场线竖直向下，故，故B错误；
粒子带负电，由a到b过程中电场力做正功，电势能减小，动能增大，故C正确，D错误；
故选C。  

2.【答案】C
 

【解析】解：A、电势大小与电场强度的大小没有关系，场强大的点电势不一定大，再根据，电势能大小也就无法判断。故A错误；
B、电势大小与电场强度的大小没有关系，电场强度为零的地方电势可以不为零，如等量同号电荷连线的中点。故B错误；
C、负电荷在电场中从电势高处运动到电势低处，运动方向与受力方向相反，电场力做负功，电势能增加。故C正确；
D、只在静电力的作用下，若电场力做正功，电荷的电势能减小；若电场力做负功时电势能增加。故D错误。
故选：C。
解答本题的关键是：要理解电场强度是描述电场力的性质，而电势能是描述电场能的性质，二者之间没有必然联系，同时要熟练掌握电场力做功与电势能的变化关系。
 

3.【答案】C
 

【解析】解：A、电势大小与电场强度的大小没有关系，场强大的点电势不一定大，再根据，电势能大小也就无法判断。故A错误；
B、电势大小与电场强度的大小没有关系，电场强度为零的地方电势可以不为零，如等量同号电荷连线的中点。故B错误；
C、负电荷在电场中从电势高处运动到电势低处，运动方向与受力方向相反，电场力做负功，电势能增加。故C正确；
D、只在静电力的作用下，若电场力做正功，电荷的电势能减小；若电场力做负功时电势能增加。故D错误。
故选：C。
因为电势与电场强度的大小没有直接关系，所以不能根据场强的大小来判断电势能的大小；
根据电场力做功与电势能变化的关系，来判断电荷的电势能的变化情况。
解答本题的关键是：要理解电场强度是描述电场力的性质，而电势能是描述电场能的性质，二者之间没有必然联系，同时要熟练掌握电场力做功与电势能的变化关系。
 

4.【答案】A
 

【解析】

【分析】
带电粒子的轨迹向下弯曲，则带电粒子所受的电场力沿电场线切线向下，则知带电粒子带正电，由电场线的疏密可判断场强的大小，再判断电场力的大小．由带电粒子的轨迹可判定电场力的方向，确定电场力做功情况，分析电势能和动能的变化，再分析速度的变化．带电粒子的动能和电势能总和守恒。

此类轨迹问题，由轨迹的弯曲方向可判定电场力的方向，并判断电场力做功正负情况。

【解答】

A.电场线的疏密表示场强大小，由图知粒子在M点的场强小于N点的场强，在M点的加速度小于N点的加速度，故A正确
B.带电粒子的轨迹向下弯曲，则带电粒子所受的电场力沿电场线切线向下，则知带电粒子带正电，故B错误；
C.沿电场线方向电势降低，故M点的电势高于在N点的电势，故C错误；
D.电场力做正功，电势能减小，即粒子在M点的电势能大于在N点的电势能，故D错误。
故选A。

5.【答案】B
 

【解析】

【分析】
根据功能关系：电荷克服电场力做功多少，其电势能就增加多少，判断电势能关系，由电势能公式分析电势关系；根据公式求解电势差。
电场这一章概念较多，也很抽象，要从物理量的定义出发，从定义式中各个量的含义、矢标性、条件、与其他概念的区别与联系等方面加深对概念的理解。

【解答】
A.正电荷从a点移到b点时，克服电场力做功为W，即电场力对电荷做负功，电势能增加，则电荷在a点电势能较b点小，故A错误；

B.由电势能公式分析知，正电荷在电势低处电势能小，所以a点电势比b点电势低，故B正确；
C.a、b两点不一定沿着电场线方向，所以a、b两点电势差大小不一定为，故C错误；
D.电荷从a移动到b，电场力做功为，根据电势差的定义得：ab间的电势差：，故 D错误。
故选B。

6.【答案】B
 

【解析】

【分析】
本题考查电势、电势能、电势差与场强的关系、电场力做功与电势能变化的关系，难度不大。
根据AC两点的电势求B点电势；根据电势差与场强的关系知，然后求出D点电势；由电势能与电势的关系求解电势能；由电场力做功与电势能变化的关系求电场力做的功。
【解答】
A.A点的电势，C点的电势，则；故A错误；
B.，则；故B正确；
C.电子在D点的电势能；故C错误；
D.将电子从B点移到D点电场力做的功为；故D错误。
故选B。  

7.【答案】A
 

【解析】

【分析】
根据电场线的疏密程度判断电场强度的大小；根据沿着电场线，电势逐渐降低来判断电势的高低；正电荷在电势高处电势能大，在电势低处电势能小，负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，根据电势能的变化判断电场力做功情况。
本题关键是根据电场线判断出电势高低、场强大小关系；当然也可以由电场力做功的正负来确定电势能的增减。
【解答】
A.由电场线越密的地方，电场强度越大，可得c点的电场线密，所以有，故A正确；
B.沿着电场线，电势逐渐降低，故b点电势低于a点的电势，故B错误；
C.电势能的正负与零势能点的选择有关，该题以无穷远为零电势点，则d点电势为负，所以正电荷放在d点时其电势能为负值，故C错误；
D.从图中可以看出，a点的电势高于b点的电势，而b点的电势又高于d点的电势，所以a点的电势高于d点的电势。负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，故负检验电荷从a点移到d点的过程中，电势能增大，则电场力做负功，故D错误。
故选A。  

8.【答案】A
 

【解析】

【试题解析】

【分析】
在同一等势面上移动电荷，电场力不做功．电场强度和电势无关．由公式分析电荷的电势能。
本题要理解电场强度与电势没有直接关系。要理解的基础上记住推论：正电荷电势能高处电势能大，负电荷电势能高处电势能小。
【解答】
解：A、在同一等势面上移动电荷时，根据，由于任意两点间的电势差U为零，因此电场力不做功，故A正确；
B、等势面上各点电势均相等，但场强大小不一定相等，比如等量异种点电荷的中垂线为等势面，而电场强度大小不一定相等，即电场强度大小与电势无关，故B错误；
C、由公式知，在电场中电势越高的地方，正电荷的电势能越大，而负电荷的电势能却越小．故C错误．
D、电场中电场强度大处，电荷的电势能不一定大，故D错误；
故选：A。

9.【答案】A
 

【解析】

【分析】
质点在静电场中由A点移到B点的过程中，电场力和其他外力对质点做功，引起质点动能的增加；电场力做功为，根据动能定理求解a、b两点间的电势差。
本题主要考查带电粒子在电场中的做功问题，牢记相关公式是解题的关键。
【解答】
根据动能定理得：，可得：，故A正确，故BCD错误。
故选A 。  

10.【答案】D
 

【解析】

【分析】

根据推论：正电荷在电势高处，电势能大；负电荷在电势低处，电势能小，判断两点间电势的高低。

电场中两点间电势高低可根据推论判断，也可以根据电场力做功的正负与电荷的电性判断，但不能根据外力做功情况判断。

【解答】

A.负电荷从A移到B时，静电力做正功，电势能减小，电势A点的电势一定较低，故A错误；

B.负电荷从A移到B时，电势能增加，A点的电势一定较高，故B错误；

C.正电荷从A移到B时，电势能增加，A点的电势一定较低，故C错误；

D.正电荷只在静电力作用下从静止开始，由A移到B，电势能减小，所以A点的电势一定较高，故D正确。

故选D。

11.【答案】；增加。
 

【解析】

【分析】
沿电场线方向电势逐渐降低，电场力做负功，电势能增加，电场力做正功，电势能减小。本题考查的是从电场线判断电势高低，从电场力做功情况判断电势能的增加情况。
【解答】
沿电场线方向电势逐渐降低，所以；
负电荷从A点移到B点，电场力做负功，电势能增加。
故答案是：；增加。  

12.【答案】正功；减小；O
 

【解析】

【分析】
根据电场叠加原理，分析d点电场强度的方向；O点的电场强度就行于b处处产生的电场强度大小；根据沿着电场线的方向电势逐渐降低，分析d点与O点电势关系；结合正电荷在高电势处电势能大，分析电势能的大小。
本题主要考查点电荷电场的叠加，同时包含了两个等量同种正电荷的电场的特点，注意要充分运用所学的几种典型电场的特点进行分析。
【解答】
ac处的电荷在Od线上产生的电场由O把向d，而b处的点电荷的电场也是由O指向d，故正点电荷从O点沿直线Od移动到d处过程中，电场力一直做正功；由电场力做功和电势能变化的关系可知，点电荷A的电势能减小；正电荷从高电势处向低电势处运动，电场力做正功，故O点电势高。
故答案为：正功；减小；O。  

13.【答案】；； 。
 

【解析】

【分析】
本题关键是根据功能关系得到电场力做功与电势能变化的关系，然后列式求解出电场中各个点的电势能，最后根据电势的定义式求解各个点的电势，最后根据电场力做功与电势差关系公式求解电场力做的功。
根据电场力做功与电势能变化的关系公式求出电荷在电场中各个点的电势能，再根据电势的定义式得到各个点的电势；最后根据电场力做功与电势差关系公式求解电场力做的功。
【解答】
无穷远处某点O的电势为零，根据电场力做功与电势能变化的关系公式，有 
无穷远处电势能为零，即 
故 E 
根据电势的定义式，有

即A点的电势为400V
同理可得，

故A、B间的电势差为：
即A、B点的电势差为300V
根据电场力做功与电势差关系公式，有

即把的负电荷由A点移到B点电场力做的功
故答案为：；； 。  

14.【答案】；；正功；减少；减少。
 

【解析】

【分析】
 该题考查用电场线描述电场和电场力做功与电势能变化的关系。
疏密表示电场强度的大小，切线方向表示电场强度的方向，沿着电场线的方向电势逐渐降低；
正电荷在电场中中受到电场力的方向与电场强度的方向相同，根据电场力与速度方向的夹角，判断电场力做功的正负，再根据由电场力做功与电势能变化的关系满足，判断电势能的变化；
 负电荷在电场中受到电场力方向与电场强度的方向相反，根据电场力与速度方向的夹角，判断电场力做功的正负，再根据由电场力做功与电势能变化的关系满足，判断电势能的变化。
【解答】
 顺着电场线的方向电势逐渐降低，由图可知；电场线的疏密表示电场强度的大小，A处电场线比B处疏，故场强，故答案为，；
将电荷量为q的正电荷放在电场中，受力的方向沿着电场线的方向，故从A点移到B点，电场力做正功，由电场力做功与电势能变化的关系满足知电势能减少，故答案为正功，减少；
负电荷受到的电场力和电场方向相反，所以从B点移动到A点，电场力对负电荷做正做功，电势能减少，故答案为减少。
故答案为：；；正功；减少；减少。  

15.【答案】解：对小球受力分析，受重力、拉力和电场力，如图所示：

由平衡条件可得：，
O点和A点之间的沿电场线方向的距离为，
由场强和电势差的关系得：，，
代入数据得：；
答：小球平衡位置处A点的电势为。
 

【解析】先对球受力分析，根据平衡条件得到电场强度；然后根据求解O点与球位置A间的电势差，最后求解A点的电势。
本题是力电综合问题，关键是根据平衡条件求解电场力，根据、求解电势差，基础题目。
 

16.【答案】负极；低于；高于。
 

【解析】解：分析题意可知，带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移，则知集尘极带正电荷，是正极，静电除尘装置中的放电极，应接高压电源的负极；
沿电场线电势逐渐降低，电场上下对称分布，B点离集尘极近，集尘极带正电，故B点电势高，
粉尘带负电，负电荷在电势高的地方电势能小，故带相同电荷量的粉尘在A点位置的电势能高于在B点位置的电势能。
故答案为：负极；低于；高于。
废气中的粉尘吸附电子后带上负电，粉尘在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积故集尘极带正电，放电极带负电；
沿电场线电势逐渐降低；
负电荷在电势高的地方电势能小。
本题考查了电场线和电势的相关知识，解题的关键是理解负电荷在电势高的地方电势能小，在电势低的地方电势能大。
 

17.【答案】解：根据题意负电荷从A点移至B点电场力做负功，可知电荷受到的电场力方向由B指向A。
，
则，可知A点电势高。
在这一过程中，电荷的电势能增加。
因为 V而 V，所以由，
得  500 V
 500 ，电场力做正功。
答：电场力方向由B指向A。
、B两点的电势差为2000V，A点的电势高。
电荷的电势能增加。
把这一负电荷从B移至C电场力做的正功。
 

【解析】根据电场力做功情况得出电场力的方向。
根据电场力做功与电势差的关系求出A、B两点的电势差，从而比较出电势的高低。
根据电场力做功得出电势能的变化。
根据AC间的电势差和AB间的电势差得出BC间的电势差，结合电场力做功与电势差的关系求出电场力做功情况。
解决本题的关键知道电场力做功与电势差的关系，以及知道电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加。
 

18.【答案】解：因为沿电场线方向电势降低，所以B点的电势比A的高。又因为负电荷在电势低的地方电势能大，所以负电荷在A点的电势能比B点的大。

负电荷由B移动到A时，随着电势降低则电势能增加，所以静电力做负功。

因为B点的电势比A的高，所以A、B两点的电势差是负的，是正的。

【解析】根据顺着电场线方向电势降低，判断电势的高低．由电势能公式，判断电势能的大小。
根据电势能的大小，判断静电力做功的正负。
根据电势差等于电势之差，分析电势的正负。
根据电场线方向判断电势高低、确定电势能的关系是应具备的基本功，并要知道
 

19.【答案】解：如图所示，其受到的库伦力一定沿中垂线CD，设小球带电量是q。

小球受到的库仑力合力是，
对合力关于x求导得：，
当时，合力达到最大。
可以看出在达到之前，库仑力变大，之后逐渐减小。
至于电势能，，随着x增大一直减小。
 

【解析】根据等量同种点电荷的电场的特点，列式求出小球所受的库仑力合力和电势能，再根据公式进行分析即可。
该题考查常见的电场以及其特点，把常见的等量同种点电荷、等量异种点电荷的电场线、等势面的特点牢记与心中是解答的关键。