高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电势能和电势课时练习

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电势能和电势课时练习，共19页。试卷主要包含了1电势能和电势同步训练10等内容，欢迎下载使用。
2020-2021学年度人教版（2019）必修第三册
10.1电势能和电势同步训练10（含解析）


1．有一个负点电荷只受电场力的作用，分别从两电场中的a点由静止释放，在它沿直线运动到b点的过程中，动能EK随位移s变化的关系图象分别为左下图中的①、②图线所示，则能与①、②图线相对应的两个电场的电场线分布图分别是如图中的（　　）




A．甲、丙 B．乙、丙 C．乙、丁 D．甲、丁
2．空间有一电场，各点电势φ随位置的变化情况如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．O点的电场强度一定为零
B．-x1与-x2点的电场强度相同
C．将负电荷从-x1移到x1电荷的电势能增大
D．-x1和x1两点在同一等势面上
3．如图所示，三个带电小球A、B、C可视为点电荷，A、B所带电荷量大小相等，C所带电荷量为，A、B固定在绝缘水平桌面上，C带有小孔，穿在动摩擦因数处处相同的绝缘直杆上（小孔的孔径略大于杆的直径）。绝缘杆竖直放置在A、B连线的中点处，将C从杆上某位置由静止释放，下落至桌面时速度恰好为零。C下滑时带电量保持不变，那么C下落过程中，以下判断正确的是（　　）

A．小球A、B带同种正电荷
B．小球A、B带异种电荷
C．C球所受摩擦力变小
D．C球电势能先增大后减小
4．图为科技馆里一个趣味体验项目的照片和简化图，核心装置为一个金属球，在干燥的空气里，体验者双脚站在绝缘凳上，手按在金属球上，并与周围其他物体保持远离。一条特殊传送带（图中未画出）给金属球不断地输送电荷，过一段时间后，体验者的头发便会四处散开，甚至倒立，十分有趣。若将一个接地空腔导体靠近金属球放置，空腔里面无电荷，在静电平衡后，下列物理量中不等于零的是（　　）

A．导体腔内任意点的场强
B．导体腔内任意点的电势
C．导体腔外表面的电荷量
D．导体腔内表面的电荷量
5．下列说法中不正确的是（　　）
A．当两正点电荷相互靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能也增大
B．当两负点电荷相互靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能也增大
C．当一个正点电荷与一个负点电荷相互靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能增大
D．当一个正点电荷与一个负点电荷相互靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能减小
6．不带电导体P置于电场中，其周围电场线分布如所示，导体P表面处的电场线与导体表面垂直，a、b为电场中的两点，则（　　）

A．a点电场强度小于b点电场强度
B．a点电势高于b点的电势
C．负检验电荷在a点的电势能比在b点的大
D．正检验电荷从a点移到b点的过程中，静电力做负功
7．如图甲所示，Q1、Q2为两个固定着的点电荷，a、b是它们连线的延长线上的两点。现有一电子，只在电场力作用下，以一定的初速度沿直线从a点开始经b点向远处运动，其v-t图象如图乙所示，电子经过a、b两点的速度分别为va、vb，则（　　）

A．Q1一定带负电
B．Q1的电量一定小于Q2的电量
C．b点的电场强度一定为0
D．电子的电势能先增大后减小
8．如图所示，a、b、c、d为正四面体的四个顶点，O点为d点在底面上的投影，e为ab边中点，在a点放置一个电量为+Q的点电荷，在b点放置一个电量为-Q的点电荷，则以下说法中错误的是（　　）

A．c、d两点的电场强度大小相等
B．沿ce连线移动一电量为+q的点电荷，电场力始终不做功
C．e点、O点电场强度方向相同
D．将一电量为的点电荷从d点移到c点，电场力一定先做负功，后做正功
9．如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上方固定着电荷量为的点电荷，一个带电小球（可视为质点）恰好围绕点在水平桌面上做匀速圆周运动。已知在正下方，则下列判断中错误的是（　　）

A．圆轨道上的电势处处相等
B．圆轨道上的电场强度处处相同
C．点电荷对小球的库仑力是吸引力
D．桌面对小球的弹力可能为零
10．将一电荷量为+Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等。若a、b为电场中的两点，则下列判断正确的是（　　）

A．a点的电场强度比b点的小
B．a点的电势比b点的低
C．检验电荷+q在a点的电势能比在b点的小
D．将电子从a点移到b点的过程中，电场力做负功
11．在真空中点电荷－Q的电场中，将一个正试探电荷分别置于M、N两点时，试探电荷所受静电力F1、F2的方向分别如图所示，F1、F2垂直且F2＝3F1，则（　　）

A．点电荷－Q位于M、N连线的中点上
B．M点与－Q的距离是N点与－Q距离的3倍
C．M点的电势比N点的电势低
D．正试探电荷在M点的电势能大于在N点的电势能
12．如图所示为某匀强电场的电场线，a、b为电场中的两点，一个电子只受电场力作用经过a点运动到b点，有以下说法： ①电子的速度增大，②电子的速度减小，③电子的电势能增大，④电子的电势能减小。其中正确的是（　　）

A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
13．如图所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为d，电荷量均为-Q，在它们的水平中垂线上固定一根长为L、内壁光滑的绝缘细管，有一电荷量为+q的小球以初速度v0从管口射入，则（　　）

A．小球先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动
B．小球的电势能始终不变
C．小球受到的库仑力先做负功后做正功
D．沿着细管电势先降低后升高
14．如图所示，图中虚线为某静电场中的等差等势线，实线为某带电粒子在该静电场中运动的轨迹，a、b、c为粒子的运动轨迹与等势线的交点，粒子只受电场力作用，则下列说法正确的是（　　）

A．粒子一定带正电
B．粒子在a点和在c点的加速度相同
C．粒子在a、c之间运动过程中的动能先增大后减小
D．粒子在a点的电势能比在b点时的电势能小
15．两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如图中虚线所示，一带电粒子以某一速度从图中a点进入电场，其运动轨迹为图中实线所示，若粒子只受静电力作用，则下列关于带电粒子的判断正确的是（　　）

A．带正电
B．速度先变大后变小
C．电势能先变大后变小
D．经过b点和d点时的速度大小不同

16．如图所示的直线是真空中某电场的一条电场线，A、B是这条直线上的两点，一电子仅在电场力作用下以速度vA经过A点向B点运动，经过一段时间后，电子以速度vB经过B点，且vB与vA的方向相反，则（　　）

A．A点的场强可能大于B点的场强
B．A点的电势一定高于B点的电势
C．电子在A点的速度一定小于在B点的速度
D．电子在A点的电势能一定小于在B点的电势能
17．如图，A、B两点分别固定有等量的点电荷，其中A处的电荷为正电荷。MN为AB连线的中垂线，O为垂足。由绝缘材料制成的闭合光滑轨道abcd关于O点对称，其上穿有带正电的小环。现在P点给小环一沿轨道切线方向的初速度，小环恰能沿轨道做速率不变的运动，不计小环的重力，则（　　）

A．B处的电荷为负电荷
B．小环在a、c两点受到的电场力相同
C．小环在b、d两点的电势能相同
D．若将小环从c沿ca连线移到a，静电力先做负功后做正功
18．如图，AC是光滑绝缘的斜槽轨道，倾角为30°，BC为水平绝缘支撑杆，长度为2L，AB为竖直绝缘支撑杆。BC的中点O处固定一电荷量为Q的正点电荷。一质量为m、电荷量为-q的小球从斜槽顶端由静止沿AC滑下，到达斜槽上D点（BD⊥AC）时速度为v，则（　　）

A．小球由A到C的过程中动能和电势能之和保持不变
B．小球由A到C的过程中机械能和电势能之和保持不变
C．A、C两点间的电势差为
D．A、C两点间的电势差为
19．如图，真空中固定两个等量异种点电荷P、Q，O为PQ连线中点。在P、Q形成的电场中，以O点为圆心作圆，圆面垂直于PQ连线，a、b是圆上的两点，c是OQ间的一点，下列说法正确的是（　　）

A． a、b两点的场强相同
B． a、b两点的电势不相等
C．将一点电荷由c点分别移到a、b两点，其电势能的变化量相同
D．正点电荷在a点的电势能大于其在c点的电势能
20．沿平行于均匀带正电的导体球的一条直径建立轴，轴上各点电势随的变化规律如图所示，则下列关于该电场的论述正确的是（　　）

A．从到各点电势为0
B．从到坐标原点电场强度逐渐增大
C．负电荷在处的电势能低于处的电势能
D．到各点电场强度为0
21．电场中三条等势线如图中实线a、b、c所示．一带电粒子仅在电场力作用下沿直线从Q运动到P，已知电势φa>φb>φc，这一过程中粒子运动的v－t图象可能正确的是（　　）


A． B．
C． D．
22．真空中有两点电荷q1、q2分别位于直角三角形的顶点C和顶点B上，D为斜边AB的中点，∠ABC=30°，如图所示，已知A点电场强度的方向垂直AB向下，则下列说法正确的是（　　）。

A．q1带负电，q2带正电
B．D点电势低于A点电势
C．q1电荷量的绝对值等于q2电荷量的绝对值的一半
D．q1电荷量的绝对值等于q2电荷量的绝对值的二倍
23．如图所示，虚线a、b、c表示在O处某一点电荷的电场中的三个等势面，设两相邻等势面间的间距相等。一电子射入电场后的运动轨迹如图中实线所示，其中1、2、3、4表示电子的运动轨迹与等势面的一些交点。由此可以判定（　　）


A．a、b、c三个等势面的电势关系是
B．O处的点电荷一定带正电
C．电子在1、2、3、4位置处所具有的电势能与动能的总和一定相等
D．电子从位置1到2和从位置3到4的过程中电场力做功的关系是



参考答案
1．B
【详解】
负点电荷从a运动到b，只有电场力做功，动能增加，根据动能定理

只有当F为定值时，Ek才与x成正比，由于负电荷受静电力方向与场强方向相反，故与图线①相对应的电场的电场线分布图是乙图；
图线②为曲线，动能随位移增加的不均匀（越来越快），电场力应该越来越大且做正功，由图知丙图符合。故B正确，ACD错误。
故选B。
2．C
【详解】
A．图像的斜率大小等于电场强度，由几何知识，可知图像的切线斜率不等于零，故О点不为零，故A错误﹔
B．沿着电场线方向，电势是降低的，则有-x1与-x2点的电场强度方向相反，故B错误；
C．电势的定义式为

故电势Ep故电热能为

将负电荷从-x1移到x1电荷的电势能由负值变为正值，电荷的电势能增大，故C正确；
D．-x1和x1两点电势不相等，故一定不在同一等势面上，故D错误。
故选C。
3．B
【详解】
AB．若小球A、B带同种电荷，则小球C受到的电场力沿竖直方向，杆与C球之间没有弹力作用，故C球只受重力和电场力而不受摩擦力作用，且当小球C下落到桌面时，电场力为0，故小球C速度不可能减小到0，因此小球A、B带异种电荷，故A错误B正确；
CD．由于小球A、B带异种电荷，故小球C受到的电场力与杆垂直，所以小球C运动过程中，电场力不做功，C球的电势能不变，且向下运动过程中，电场力逐渐增大，因此小球C受到的摩擦力也逐渐增大，故CD错误。
故选B。
4．C
【详解】
A．由于静电屏蔽作用，导体的外壳就会对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，所以导体腔内任意点的场强等于零，A错误；
B．导体腔的外壳接地，整个导体腔是大地的远端，可以看作无穷远处，电势是零，而这是个等势体，于是导体腔内任意点的电势都是零，B错误；
C D．导体腔靠近带电金属球时，带电金属球将大地的与金属球异种的电荷吸引到导体腔的外表面，因为导体腔上的电荷相互排斥，所以只能在导体腔外表面有电荷，C正确，D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．当两正点电荷相互靠近时，距离减小，根据库仑定律可知，库仑力增大，靠近过程中，库仑力做负功，电势能增大，故A正确，不符合题意；
B．当两负点电荷相互靠近时，距离减小，根据库仑定律可知，库仑力增大，靠近过程中，库仑力做负功，电势能增大，故B正确，不符合题意；
CD．当一个正点电荷与一个负点电荷相互靠近时, 距离减小，根据库仑定律可知，库仑力增大，靠近的过程中，库仑力做正功，电势能减小，故D正确，不符合题意，C错误，符合题意。
故选C。
6．B
【详解】
A．电场线越密电场强度越大，所以a点电场强度大于b点电场强度，A错误；
B．沿着电场线电势逐渐降低

B正确；
C．负检验电荷从a点经过P到b点，电场力的方向与电荷的运动方向成钝角，电场力做负功，电势能增加，负检验电荷在a点的电势能比在b点的小，C错误；
D．正检验电荷从a点经P移到b点的过程中，电场力的方向与电荷的运动方向成锐角，静电力做正功，D错误。
故选B。
7．C
【详解】
AC．从图象乙上看，电子从a到b做加速度减小的加速运动，所以ab之间电场的方向向左；在b点时粒子运动的加速度为零，则电场力为零，所以该点场强为零；过b点后点电荷做减速运动，所以电场的方向向右，Q2一定带负电，Q1一定带正电，故A错误，C正确；
B．b点场强为零，可见两点电荷在b点产生的场强大小相等方向相反，根据，由于b到Q1的距离大于到Q2的距离，判断可知Q1的电量大于Q2的电量，故B错误；
D．整个过程电场力先做正功后做负功，所以电子的电势能先减小后增大，故D错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．+Q和−Q是等量异种电荷，根据其电场线的分布情况和对称性可知，c、d两点的电场强度大小相等、方向相同，则电场强度相同，故A正确，不符合题意；
B．通过ab连线的中垂面是一等势面，c、e在同一等势面上，ce连线上电势处处相等．则沿ce连线移动一带电量的点电荷，电场力始终不做功，故B正确，不符合题意；
C．由上分析知，Oe在同一等势面上，电场线与等势面正交，则两点的电场强度方向相同，选项C正确，不符合题意；
D．因为cd在同一等势面上，则将一带电量为−q的点电荷从d点移到c点，电场力一直不做功，故D错误，符合题意。
故选D。
9．B
【详解】
A．根据点电荷电场中等势面分布的对称性可知，圆轨道上的电势处处相等，故A正确；
B．根据电场线的分布情况可知，圆轨道上电场线疏密处处相同，电场强度的大小处处相等，但方向不同，所以电场强度不相同，故B错误；
C．带电小球做匀速圆周运动，合外力提供向心力，则电荷对小球的库仑力必定是吸引力，其水平方向的分力提供向心力，故C正确；
D．电荷对小球的库仑力的竖直方向的分力可能等于重力，所以弹力可能为零，故D正确。
因为选错误的，故选B。
10．D
【详解】
A．电场线密，电场强度大，a点的电场强度比b点的大，A错误；
B．沿着电场线的方向电势逐点降低，a点的电势比b点的高，B错误；
C．将+q从a点移动到b点，电场力做正功，电势能减小，检验电荷+q在a点的电势能比在b点的大，C错误；
D．将电子从a点移到b点的过程中，电场力做负功，D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A．将F2和F1的作用线延长相交，交点O即为点电荷的位置，故A错误；
B．由于F2=3F1，由库仑定律得M点到－Q的距离是N到－Q距离的倍，故B错误；
C．由于Q带负电，离负电荷越近，电势越低，所以M点电势比N点电势高，故C错误；
D．正电荷在电势高处电势能大，因为M点电势比N点电势高，所以正电荷在M点的电势能比在N点的电势能大，故D正确。
故选D。

12．B
【详解】
电子带负电，电场力水平向左，电场力做负功，动能减小，电势能增大。
故选B。
13．D
【详解】
A. 电场力是变力，加速度变化，不是匀变速直线运动，A错误；
BC. 电场力先做正功后做负功，小球的电势能先减小后增大，BC错误；
D. 沿着电场线的方向电势降低，沿着细管电势先降低后升高，D正确。
故选D。
14．C
【详解】
A．根据轨迹可知粒子所受电场力的方向，但不知道粒子的电性，A错误；
B．a、c两点等势面疏密相同，电场强度大小相同，但方向不同，故受力不同，加速度不同， B错误；
C．由粒子运动的轨迹弯曲的方向可知，粒子受到的电场力指向右侧，则从a到b电场力做正功，粒子动能增大，从b到c电场力做负功，动能减小，C正确；
D．由粒子受到的电场力指向右侧，则从a到b电场力做正功，电势能减小，故a点的电势能大于b点的电势能，D错误。
故选C。
15．C
【详解】
A．根据两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面的特点可得，该图中的等势面中，正电荷在上方，负电荷在下方；从粒子运动轨迹看出，轨迹向上弯曲，可知带电粒子受到了向上的力的作用，所以粒子带负电，A错误；
BC．粒子从a到c到e的过程中电场力先做负功后做正功，速度先减后增，电势能先增大后减小；B错误，C正确；
D．因为bd两点在同一等势面上，所以在bd两点的电势能相同，所以经过b点和d点时的速度大小相同，D错误。
故选C。
16．ABD
【详解】
A．由于只有一条电场线，所以无法判断电场线的疏密情况，故无法判断AB两点哪儿场强更大，即A点的场强可能大于B点的场强，故A正确；
B．由于电子在A点时速度方向向右，而到达B点时速度方向向左，故电子所受的电场力方向向左，而电子带负电，其所受电场力的方向与电场的方向相反，故场强向右，所以A点电势高于B点的电势，故B正确；
CD．由于从A到B过程中电场力做负功，所以电子的电势能增大，所以电子在A点的电势能一定小于它在B点的电势能，由于从A到B过程中电场力做负功，故电荷在A点的动能更大，即电子在A点的速度一定大于在B点的速度，故C错误，D正确。
故选ABD。
17．CD
【详解】
A．由带电小环恰能沿轨道做速率不变的运动可知，在运动过程中电场力对小环不做功，即轨道上各处的电势相同，轨道与电场中的某一等势线重合，根据常见电场的电场分布图和等势面分布图可知，A、B两点处固定的是等量同种电荷。故A错误；
B．由等量同种电荷中垂线上的电场分布特点可知，a、c两点电场强度大小相等，方向相反，故小环在a、c两点受到的电场力方向不同，故B错误；
C．b、d两点在同一等势面上，故b、d两点的电势能相同，故C正确；
D．由等量同种电荷的电势分布可知，ca连线上从c点到a点，电势先升高后降低，故带正电的小环电势能先增大后减小，故电场力先做负功，后做正功，故D正确。
故选CD。
18．BD
【详解】
AB．小球受重力、支持力和电场力，支持力不做功，只有重力和电场力做功，故在运动过程小球的机械能和电势能之和保持不变，即动能、电势能、重力势能三者之和不变，故A错误，B正确；
CD．由几何关系知，，则、、三点共圆（圆心为，是点处点电荷产生的电场中的等势点，所以小球由到的过程中电场力做功为零，则小球由到过程中电场力做的功等于由到过程中电场力做的功，、两点间的电势差等于、两点间的电势差，由动能定理

其中

得

又

故C错误，D正确。
故选BD。
19．AC
【详解】
AB．根据等量异种点电荷的电场线分布，可知其中垂线上对称的两点电场强度大小相等，方向相同；且根据等量异种点电荷的电势分布情况知a、b两点所在的直线是等势线，电势都为零，故A正确，B错误；
C．由于a、b两点的电势相等，所以将一点电荷由c点分别移到a、b两点时，电场力做的功相同，则电势能的变化量相同，C正确；
D．由于不确定正负电荷的具体位置，所以不能确定正点电荷在a点的电势能与其在c点的电势能的大小，D错误。
故选AC。
20．CD
【详解】
A．从到各点电势恒定不变，是正值不为0，故A错误；
B．从到坐标原点电场强度先逐渐增大后等于0不变，故B错误；
C．负电荷在电势高的地方电势能反而小，故负电荷在处的电势能低于处的电势能，故C正确；
D．从到各点，电势随的变化斜率为0，电场强度为0，故D正确。
故选CD。
21．BC
【详解】
由图可知，此电场为非匀强电场，根据等势面的疏密可知电场强度的大小关系，从Q运动到P场强增大，即Q点处电场强度小于P点处电场强度，带电粒子仅在电场力作用下沿直线从Q运动到P，做加速度越来越大的运动，由于不知道带电粒子的电性，所以带电粒子可能做加速度增大的加速运动，也可能做加速度增大的减速运动；结合v-t图的特点，图线的斜率表示加速度的大小，可知这一过程带电粒子运动的v-t图象可能是B或C，故AD错误，BC正确。
故选BC。
22．BC
【详解】
A．根据题述，A点的电场强度垂直AB向下，由平行四边形法则可知，q1带正电，q2带负电，A错误；
B．由几何关系结合电势概念可知，正电荷q1在AD两点产生的电势相等，负电荷q2在A点的负电势高于D点的负电势，由电势叠加可知A点的电势高于D点，B正确；
CD．根据题述，A点的电场强度垂直AB向下，可得
sin 30°＝


又r2＝2r1，联立解得
q2＝2q1
C正确，D错误。
故选BC。
23．AC
【详解】
A．由题意可知，电子所受电场力与等势线垂直向右，所以可知电场方向垂直于等势线向左。沿着电场线电势降低，所以可知

即

A正确；
B．由A选项分析可知，电场线直于等势线向左，所以O处的点电荷带负电，B错误；
C．由题意可知，电子在电场运动过程中，只受电场力作用，所以电子的电势能和动能之和不变，相互转化，所以电子在1、2、3、4位置处所具有的电势能与动能的总和一定相等，所以C正确；
D．由题可知，两相邻等势面间的间距相等，但是此电场不是匀强电场，即电场中的电场线不均匀，所以由

可得

又

则

D错误。
故选AC。