20192020高中物理 第一章 静电场 4 电势能和电势练习含解析新人教版选修31

4 电势能和电势课后篇牢固提升1.以下说法正确的选项是( )A.电荷从电场中的A点运动到了B点,路径不相同,静电力做功的大小即可能不相同B.电荷从电场中的某点开始出发,运动一段时间后,又回到了该点,则静电力做功为零C.正电荷沿着电场线运动,静电力对正电荷做正功,负电荷逆着电场线运动,静电力对负电荷做负功D.电荷在电场中运动,由于静电力可能对电荷做功,所以能量守恒定律在电场中其实不成立剖析静电力做功和电荷运动路径没关,所以选项A错误;静电力做功只和电荷的初、末地址有关,所以电荷从某点出发又回到了该点,静电力做功为零,选项B正确;正电荷沿电场线的方向运动,则正电荷碰到的静电力和电荷的位移方向相同,故静电力对正电荷做正功,同理,负电荷逆着电场线的方向运动,静电力对负电荷做正功,选项C错误;电荷在电场中诚然有静电力做功,但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转变满足能量守恒定律,选项D错误。

答案B2.在静电场中,将一正电荷从A点移到B点,静电力做了负功,则( )A.B点的电场强度必然比A点大B.电场线方向必然从B指向AC.B点的电必然定比A点高D.该电荷的动能必然减少剖析从A到B,静电力对正电荷做负功,该电荷电势能增加,qφA<qφB,即φA<φB,应选项C正确;电场线不用然是直线,选项B错误;该电荷除了受静电力,可否还受其他力不清楚,选项D错误;条件不足,无法判断A、B两点电场强度的大小,选项A错误。

答案C3.关于静电场的等势面,以下说法正确的选项是( )A.两个电势不相同的等势面可能订交B.电场线与等势面各处相互垂直C.同一等势面上各点电场强度必然相等D.将一负的试试电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,静电力做正功剖析电场中电势相同的点组成的面叫等势面,电场线与等势面垂直,且电势相同的点电场强度不用然相同;电场强度相同的点电势也不用然相同;电场中某处电势只能是一个值,若是两等势面订交,就有两个值,应选项A、C错误,B正确。

第一章静电场4 电势能和电势静电力做功与电势能大小1.两带电小球，电荷量分别为＋q和－q，固定在一长度为l的绝缘细杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中．杆与场强方向平行，其位置如图所示．若此杆绕过O点垂直于杆的轴线转过180°，则在此转动过程中电场力做的功为( )A．0 B．qEl C．2qEl D．πqEl2．一负电荷仅受电场力的作用，从电场中的A点运动到B点，在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动，则A、B两点电场强度E A、E B及该电荷在A、B两点的电势能εA、εB之间的关系为( )A.E A＝E BB.E A<E BC.εA＝εBD.εA>εB3.如图所示，在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷＋Q，在x轴上C点有点电荷－Q且CO＝OD，∠ADO＝60°.下列判断正确的是( )A.O点电场强度为零B.D点电场强度为零C.若将点电荷＋q从O移向C，电势能增大D.若将点电荷－q从O移向C，电势能增大4．如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子．运动轨迹如图中虚线所示．则( )A.a一定带正电，b一定带负电B.a的速度将减小，b的速度将增加C.a的加速度将减小，b的加速度将增加D.两个粒子的电势能一个增加一个减小5.如图所示，在真空中有两个带正电的点电荷，分别置于M、N两点。

M处正电荷的电荷量大于N处正电荷的电荷量，A、B为M、N连线的中垂线上的两点。

现将一负点电荷q由A点沿中垂线移动到B点，在此过程中，下列说法正确的是( )A.q的电势能逐渐减小B.q的电势能逐渐增大C.q的电势能先增大后减小D.q的电势能先减小后增大6.如图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点．若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可作出正确判断的是( )A.带电粒子所带电荷的符号B.带电粒子在a、b两点的受力方向C.带电粒子在a、b两点的速度何处较大D.带电粒子在a、b两点的电势能何处较大7.如图所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知NQMQ .下列叙述正确的是( )A.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则电场力对该电荷做功，电势能减少B.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则该电荷克服电场力做功，电势能增加C.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，则电场力对该电荷做功，电势能减少D.若把一负的点电荷从M点移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的功，电势能不变8.如图所示，带正电的点电荷固定于Q点，电子在库仑力作用下，做以Q为焦点的椭圆运动．M、P、N为椭圆上的三点，P点是轨道上离Q最近的点．电子在从M点经P到达N点的过程中( )A．速率先增大后减小B．速率先减小后增大C．电势能先减小后增大D．电势能先增大后减小9.如图所示，a、b带等量异种电荷，M、 N是a、b连线的中垂线，现有一个带电粒子从M点以一定的初速度v0射出，开始一段轨迹如图中实线所示，不考虑粒子重力，则在飞越该电场的过程中( )类型一第一章静电场A.该粒子带负电B.该粒子的动能先减小后增大C.该粒子的电势能先增大后减小D.该粒子运动到无穷远处，速率大小一定仍为v0电势高低的判断1.下列关于电势高低的判断，正确的是( )A.负电荷从P点移到M点，电势能增加，P点电势一定较低B.负电荷从P点移到M点，电势能增加，M点电势一定较低C.正电荷从P点移到M点，电势能增加，P点电势一定较低D.正电荷从P点移到M点，电势能增加，M点电势一定较低2．三个点电荷电场的电场线分布如图所示，图中a、b两点处的场强大小分别为E a、E b，电势分别为φa、φb则( )A.E a>E b，φa>φbB.E a<E b，φa<φbC.E a>E b，φa<φbD.E a<E b，φa>φb3．某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是( )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4.如图所示，一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称，O、M、N是y轴上的三个点，且OM ＝MN，P点在y轴的右侧，MP⊥ON，则( )A.M点的电势比P点的电势高B.将负电荷由O点移动到P点，电场力做正功C.M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差D.在O点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿y轴做直线运动5.将一正点电荷从无穷远处移向M点，电场力做功为6.0×10-9 J，若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处，电场力做功7.0×10-9 J，设无穷远处电势为零，则M、N两点的电势ϕM、ϕN有下列关系（）A.ϕM＜ϕN＜0B.ϕN＞ϕM＞0C.ϕN＜ϕM＜0D.ϕM＞ϕN＞0 6．(2010·全国Ⅰ·16)关于静电场，下列结论普遍成立的是( )A．电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低B．电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关C．在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向D．将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功为零7．(2010·江苏单科·5)空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图所示．下列说法中正确的是( )A．O点的电势最低B．x2点的电势最高C．x1和－x1两点的电势相等D．x1和x3两点的电势相等8.一正电荷在电场中仅在电场力作用下，从A点运动到B点，速度大小随时间变化的图象如图所示，t A、t B分别是电荷在A、B两点对应的时刻，则下列说法中正确的有( )A.A处的场强一定小于B处的场强B.A处的电势一定高于B处的电势C.电荷在A处的电势能一定小于B处的电势能D.A至B过程中，电场力一定对电荷做正功9.(2012·福建高考)如图在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点，虚线为等势线。

第4节电势能和电势1．知道静电力做功与路径无关。

2．理解静电力做功与电势能变化的关系，理解电势能的概念，认识电势能的相对性。

3．知道电势的定义方法及其定义式、单位，能根据电场线判断电势高低。

4．知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面。

一、电场力做功的特点1．特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的□01起始位置和□02终止位置有关，与电荷经过的路径□03无关。

2．在匀强电场中电场力做功W＝□04qEL cosθ，其中θ为电场力与电荷位移间夹角。

二、电势能1．概念：电荷在□01静电场中具有的势能。

用E p表示。

2．静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的□02减少量，W AB＝□03E p A－E p B。

电场力做正功，电势能□04减少；电场力做负功，电势能□05增加。

3．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到□06零势能位置时静电力做的功。

4．零势能位置：电场中规定的电势能为□07零的位置，通常把电荷在离场源电荷□08无穷远处或□09大地处的电势能规定为零。

三、电势1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。

2．公式：φ＝□01E p q。

3．单位：国际单位制中，电势的单位是□02伏特，符号是V，1 V＝1 J/C。

4．特点(1)相对性：电场中各点电势的高低与所选取的零电势的位置有关，一般情况下取□03无穷远处或□04大地处为零电势位置。

(2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有□05正负。

5．与电场线关系：沿电场线方向电势逐渐□06降低。

四、等势面1．定义：电场中电势□01相同的各点构成的面叫做等势面。

2．等势面与电场线的关系(1)□02垂直。

(2)□03高的等势面指向电势□04低的等势面。

3．在同一等势面上移动电荷时静电力□05不做功。

(1)如图所示，电荷沿直线AB、折线ACB、曲线AB运动，静电力做的功为多少？静电力做功与路径是否有关？若B点为零势能点，则＋q在A点的电势能为多少？提示：静电力做功为W＝qEd，与路径无关。

第一章静电场第4节电势能和电势一、静电力做功的特点1．在电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径。

2．在匀强电场中，电场力做的功W= ，其中d为沿电场线方向的位移。

二、电势能1．电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫电势能。

2．电场力做功与电势能有什么关系？（1）电荷在电场中具有电势能。

（2）电场力对电荷做正功，电荷的电势能。

（3）电场力对电荷做负功，电荷的电势能。

（4）电场力做多少功，电荷的电势能就变化多少。

即。

（5）电势能是相对的，与有关。

通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。

电荷在某点的电势能，等于把它从该处移动到零势能位置所做的功。

（6）电势能是电荷和电场所共有的，具有。

（7）电势能是。

3．（1）正电荷顺着电场线移动，电场力做，电势能；负电荷顺着电场线移动，电场力做，电势能；（2）正电荷逆着电场线移动，电场力做，电势能；负电荷逆着电场线移动，电场力做，电势能。

三、电势1．定义：电荷在电场中某一点的与它的的比值。

2．公式：。

3．单位：伏特。

符号：。

1 V=1 J/C。

4．对电势的理解（1）电势的相对性：某点电势的大小是相对于而言的。

零电势的选择是任意的，一般选地面和无穷远为零势能面。

（2）电势的固有性：电场中某点的电势的大小是由的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。

（3）电势是。

（4）计算时E p、q、都带正负号。

四、等势面1．定义：电场中电势相等的各点构成的面。

2．特点（1）电场线跟等势面，即场强的方向跟等势面垂直。

（2）在等势面上移动电荷时电场力。

（3）电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。

（4）等差等势面越密的地方电场强度；反之。

（5）任意两等势面。

无关Eqd减小增大零电势能面静电力系统性标量正功减少负功增加负功增加正功减少电势能电荷量V 零电势点电场本身标量垂直不做功越大越小不相交一、电场中的功能关系、电势高低及电势能大小的判断与比较1．比较电势高低的方法（1）沿电场线方向，电势越来越低。

高中物理人教版选修3-1第一章静电场4.电势能和电势学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、多选题1．两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示，一带负电的粒子以某一速度从图中A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中()A．做直线运动，电势能先变小后变大B．做直线运动，电势能先变大后变小C．做曲线运动，加速度可能先增加后减小D．做曲线运动，电势能先变小后变大2．如图所示，a、b、c、d、e、f为以O为球心的球面上的点，分别在a、c两个点处放等量异种电荷＋Q和－Q．下列说法正确的是( )A．b、f两点电场强度大小相等，方向不同B．e、d两点电势相同C．b、f两点电场强度大小相等，方向相同D．e、d两点电势不同3．如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则（）A．A点场强小于B点场强B．A点场强方向指向x轴负方向C．A点场强大于B点场强D．A点电势高于B点电势4．下列说法正确的是（）A．电荷从电场中的A点运动到了B点，路径不同，电场力做功的大小就可能不同B．电荷从电场中的某点开始出发，运动一段时间后，又回到了该点，则说明电场力做功为零C．正电荷沿着电场线运动，电场力对正电荷做正功；负电荷逆着电场线运动，电场力对负电荷做正功D．电荷在电场中运动，因为电场力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立5．a、b为电场中的两点，且a点电势高于b点，则可知（）A．把负电荷从a点移到b点电场力做负功，电势能增加B．把正电荷从a点移到b点电场力做正功，电势能减少C．无论移动的是正电荷还是负电荷，电荷的电势能都要减少D．以上说法都不对6．如图所示，甲是某电场中的一条电场线，A、B是这条电场线上的两点，若将一负电荷从A点自由释放，负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度图线如图乙所示，比较A、B两点电势φ的高低和场强E的大小，可得()A．φA>φB B．φA<φB C．E A>E B D．E A＝E B7．一带负电小球在从空中的a点运动到b点过程中，受重力，空气阻力和电场力作用，重力对小球做功3.5J，小球克服空气阻力做功0.5J，电场力对小球做功1J，则下列选项正确的是（）A．小球在a点的重力势能比在b点大3.5JB．小球在a点的机械能比在b点小0.5JC．小球在a点的电势能比在b点少1JD．小球在a点的动能比在b点多4J8．如图所示，a、b带等量异种电荷，MN为a、b连线的中垂线，现有一个带电粒子从M点以一定的初速度v射出，开始时一段轨迹如图中实线所示，不考虑粒子的重力，则在飞越该电场的过程中（）A．该粒子带正电B．该粒子的动能先增大，后减小C．该粒子的电势能先减小，后增大D．该粒子运动到无穷远处后，速率大小一定仍为v二、单选题9．如图所示，虚线a、b和c是在O点处的一个点电荷形成的静电场中的三个等势面，一带正电粒子射入该电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。

第4节 电势能和电势1．静电力做功与电势能变化的关系 静电力做正功，电荷的电势能一定减少，静电力做负功时，电荷的电势能一定增加，静电力做的功是电荷电势能变化的量度，若电荷在电场中从A 点移动到B 点，则W AB ＝E PA －E PB .2．电荷在电场中某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时电场力做的功，若规定电荷在B 点的电势能为零，E PB ＝0则E PA ＝W AB .3．电势反映了电场的能的性质．电势与电势能的关系是：φ＝E P q.电势的大小仅由电场本身决定，与电荷q 的大小、电性无关．电势是标量，但有正负之分，电势降落最快的方向就是电场线的方向．4．电场中电势相等的各点构成的面叫等势面，等势面的性质有：(1)在等势面上移动电荷，电场力不做功，说明电场力方向与电荷移动方向垂直，即等势面必定与电场线垂直．(2)沿着电场线的方向，电势降低，显然，电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．5．下列说法正确的是( )A ．电荷从电场中的A 点运动到了B 点，路径不同，电场力做功的大小就可能不同B ．电荷从电场中的某点开始出发，运动一段时间后，又回到了该点，则说明电场力做功为零C ．正电荷沿着电场线运动，电场力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，电场力对负电荷做正功D．电荷在电场中运动，因为电场力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立答案BC解析电场力做的功和电荷的运动路径无关，所以选项A错误；电场力做功只和电荷的初末位置有关，所以电荷从某点出发又回到了该点，电场力做功为零，B正确；正电荷沿电场线的方向运动，则正电荷受到的电场力和电荷的位移方向相同，故电场力对正电荷做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，电场力对负电荷做正功，C正确；电荷在电场中运动，虽然有电场力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能间的转化满足能量守恒定律，D错．6．外力克服电场力对电荷做功时( )A．电荷的动能一定增大B．电荷的动能一定减小C．电荷一定从电势能大处移到电势能小处D．电荷一定从电势能小处移到电势能大处答案 D7．如图1所示，Q是带正电的点电荷，P1、P2为其电场中的两点．若E1、E2为P1、P2两点的电场强度的大小，φ1、φ2为P1、P2两点的电势，则( )图1A．E1>E2，φ1>φ2B．E1>E2，φ1<φ2C．E1<E2，φ1>φ2D．E1<E2，φ1<φ2答案 A8．图2中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定( )图2A．M点的电势大于N点的电势B．M点的电势小于N点的电势C．粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力D．粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力答案AD解析本题考查考生对电场线的掌握情况．由于沿电场线方向电势逐渐降低，故φM>φ，A项正确，B项错误；由电场线疏密程度表示场强大小知，E M<E N，电场力F＝qE，所N以粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力，C项错误，D项正确．【概念规律练】知识点一电场力做功的特点图31．如图3所示，在电场强度为E的匀强电场中有相距为L的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点．若沿直线AB移动该电荷，电场力做的功W1＝________；若沿路径ACB移动该电荷，电场力做的功W2＝________；若沿曲线ADB移动该电荷，电场力做的功W3＝________.由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是____________________．答案qELcos θqELcos θqELcos θ电场力做功的大小与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关解析路径AB、ACB、曲线ADB在电场线方向上的投影都是BC＝Lcos θ.因此沿这三条路径电荷由A运动到B，电场力做的功都是qELcos θ.因此电场力做功的特点是：与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关．点评电场力做功的大小与电荷经过的路径无关，只与电荷的始末位置有关．知识点二电场力做功与电势能变化的关系2．如图4所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa、φb和φc，φa>φb>φc，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示．由图可知( )图4A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功C．粒子从K到L的过程中，电势能增加D．粒子从L到M的过程中，动能减少答案AC解析因为运动的粒子带正电，从其轨迹弯曲情况可判定受到的是库仑斥力，所以场源电荷必定为正电荷，即电势高低关系为φa>φb>φc.因此φK＝φN<φM<φL.所以由K到L过程中电场力做负功．电势能增加，A、C正确．由L到M过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增加，B、D错误．点评(1)电场力做功与路径无关，所以当电场中两点的位置确定后，在两点间移动电荷时电场力做功是确定的值，也就是说电荷的电势能变化量是确定的．(2)电场力做功一定伴随着电势能的变化，电势能的变化只有通过电场力做功才能实现，其他力做功不会引起电势能的变化．(3)电场力对电荷做正功，电势能一定减少；电场力对电荷做负功，电势能一定增加．电场力做了多少正功，电势能就减少多少；电场力做了多少负功，电势能就增加多少．3．如图5所示，两个等量的正电荷分别置于P、Q两位置，在P、Q连线的垂直平分线上有M、N两点，另有一试探电荷q，则( )图5A ．若q 是正电荷，q 在N 点的电势能比在M 点的电势能大B ．若q 是负电荷，q 在M 点的电势能比在N 点的电势能大C ．无论q 是正电荷，还是负电荷，q 在M 、N 两点的电势能一样大D ．无论q 是正电荷还是负电荷，q 在M 点的电势能都比在N 点的电势能小答案 AB解析 由两个等量的正点电荷周围的电场线的分布情况可知，两点电荷连线的中垂线上的电场方向是：由连线的中点沿中垂线指向无穷远处．正电荷从N 点移到M 点，电场力做正功，电势能减小；负电荷从N 点移到M 点，电场力做负功，电势能增大．选项A 、B 正确．知识点三 电势4．关于电势，下列说法正确的是( )A ．电场中某点的电势，其大小等于单位正电荷由该点移动到零电势点时，电场力所做的功B ．电场中某点的电势与零电势点的选取有关C ．由于电势是相对的，所以无法比较电场中两点的电势高低D ．电势是描述电场能的性质的物理量答案 ABD解析 由电势的定义可知A 正确．由于电势是相对量，电势的大小与零电势点的选取有关，故B 正确．虽然电势是相对的，但电势的高低是绝对的，因此C 错误．电势与电势能相联系，它是描述电场能的性质的物理量，故D 正确．点评 (1)电势是表征电场中某点能的性质的物理量，仅与电场中某点性质有关，与电场力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无关，电势的大小为φ＝E p q. (2)电势是相对的，电势零点的选取是任意的，但以方便为原则．如果没有特别规定，一般选无穷远或大地的电势为零．(3)电势是标量，只有大小，没有方向，在规定了零电势点后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值，正值表示该点电势比零电势点电势高，负值表示该点电势比零电势点电势低，所以，同一电场中，正电势一定高于负电势．5．如果把q ＝1.0×10－8 C 的电荷从无穷远移到电场中的A 点，需要克服静电力做功W ＝1.2×10－4 J ，那么，(1)q 在A 点的电势能和A 点的电势各是什么？(2)q 未移入电场前A 点的电势是多少？答案 (1)1.2×10－4 J 1.2×104 V (2)1.2×104 V解析 (1)静电力做负功，电势能增加，无穷远处的电势为零，电荷在无穷远处的电势能也为零，即φ∞＝0，E p ∞＝0.由W ∞A ＝E p ∞－E pA 得E pA ＝E p ∞－W ∞A ＝0－(－1.2×10－4 J)＝1.2×10－4 J再由φA ＝E PA q得φA ＝1.2×104 V (2)A 点的电势是由电场本身决定的，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1.2×104 V.知识点四 等势面6．如图6所示，实线表示一簇关于x 轴对称的等势面，在轴上有A 、B 两点，则( )图6A ．A 点场强小于B 点场强B ．A 点场强方向指向x 轴负方向C ．A 点场强大于B 点场强D ．A 点电势高于B 点电势答案 AD 解析 由电场线与等势面的关系可知，电场线一定与等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面，作出相对应的电场线分布，如右图所示，则可知A、B两点处的场强方向应与x轴同向，由电场线的疏密可知，A点处的场强E A小于B点处的场强E B，故正确选项为A、D.7．如图7所示，虚线a、b、c为三个同心圆面，圆心处为一个点电荷．现从c外面一点P以相同的速率发射两个电荷量、质量都相等的带电粒子，分别沿PM、PN运动到M、N，M、N两点都位于圆周c上，以下判断正确的是( )图7A．两粒子带同种电荷B．两粒子带异种电荷C．到达M、N时两粒子速率仍相等D．到达M、N时两粒子速率不相等答案BD解析由两个粒子轨迹的弯曲情况可看出，到达M的粒子受的是库仑斥力，到达N的粒子受的是库仑引力，所以两个粒子电性一定不同，A错误，B正确；因为P和M、N不在同一个等势面上，所以由P到M和由P到N时电场力都要做功，但因P到M的过程中是在斥力作用下靠近，电场力做负功，所以动能减少，故v M<v P；由P到N的过程中是在引力作用下靠近，电场力做正功，所以动能增加，故v N>v P，因此到达M、N两点时速率v M<v N，C错误，D正确．【方法技巧练】电场中电势高低的判断方法8．在静电场中，把一个电荷量q＝2.0×10－5 C的负电荷由M点移到N点，静电力做功6.0×10－4 J，由N点移到P点，静电力做负功1.0×10－3 J，则M、N、P三点电势高低关系是怎样的？答案φN>φM>φPN静电力做正功，而负电荷受静电力与场强方向相反，即逆着电场线移动，则可确定N 点在M点左侧．由N→N静电力做正功，而负电荷受静电力与场强方向相反，即逆着电场线移动，则可确定N点在M点左侧．由N→P静电力做负功，即沿着电场线方向移动，又因1.0×10－3 J>6.0×10－4 J，所以肯定移过了M点，所以P点位于M点右侧．这样，M、N、P三点电势的高低关系是φN>φM>φP.方法总结电场中两点电势高低的比较方法：(1)根据电场力做功判断①在两点间移动正电荷，如果电场力做正功，则电势是降低的，如果电场力做负功，则电势升高．②在两点间移动负电荷，如果电场力做正功，则电势升高，如果电场力做负功，则电势降低．(2)根据电场线确定电场线的方向就是电势降低最快的方向．(3)根据电荷电势能的变化判断①如果在两点间移动正电荷时：电势能增加，则电势升高；电势能减少，则电势降低．②如果在两点间移动负电荷时：电势能增加，则电势降低；电势能减少，则电势升高．1．下列关于电势高低的判断，正确的是( )A．负电荷从A点移到B点时，电场力做负功，A点的电势一定较高B．负电荷从A点移到B点时，电势能增加，A点的电势一定较低C．正电荷从A点移到B点时，其电势能增加，A点的电势一定较低D．正电荷只在电场力作用下，从A点移到B点，A点的电势一定较高答案AC2．若带正电荷的运动小球只受到电场力的作用，则它在任意一段时间内( )A．一定沿电场线由高电势处向低电势处运动B．一定沿电场线由低电势处向高电势处运动C．不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动D．不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动答案 D解析由于不知小球的初速度情况，故不能确定小球运动方向．图83．如图8所示，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹．M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点．不计重力，下列表述正确的是( )A．粒子在M点的速率最大B．粒子所受电场力沿电场方向C．粒子在电场中的加速度不变D．粒子在电场中的电势能始终在增加答案 C解析粒子带负电，所受电场力沿电场反方向，在接近M点的过程中电场力做负功，离开M点的过程中电场力做正功，所以在M点粒子的速率应该最小，A、B错误，粒子在匀强电场中运动，所受电场力不变，加速度不变，C正确，因为动能先减小后增加，所以电势能先增加后减小，D错误．4．某电场的部分电场线如图9所示，A、B是一带电粒子仅在电场力作用下运动轨迹(图中虚线)上的两点，下列说法中正确的是( )图9A．粒子一定是从B点向A点运动B．粒子在A点的加速度小于它在B点的加速度C．粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能D．电场中A点的电势高于B点的电势答案 C5．如图10所示，虚线a、b、c表示O处点电荷的电场中的三个等势面，设两相邻等势面的间距相等，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是运动轨迹与等势面的一些交点．由此可以判定( )图10A．电子在每个位置具有的电势能与动能的总和一定相等B．O处的点电荷一定带正电C．a、b、c三个等势面的电势关系是φa >φb>φcD．电子运动时的电势能先增大后减小答案AD解析电子在运动过程中只有电场力做功，只有电势能和动能的转化，因而电势能与动能的总和不变，A正确．从运动轨迹的弯曲情况可知电子受排斥力作用，所以可判断O点处的电荷为负电荷，根据负点电荷的电场分布可知D正确，C错误．6．下列4个图中，a、b两点电势相等、电场强度矢量也相等的是( )答案 D解析匀强电场的等势面是一系列的平行平面，A中a、b两点不在同一等势面上，所以，这两点的电势是不相等的，但这两点的场强相等；B中a、b两点在同一个等势面上，电势相等，但这两点的场强矢量大小相等、方向不同；C中a、b两点对称于两电荷的连线，所以电势相等，但在中垂线上场强矢量的方向是平行于中垂线的，而且都指向外侧，故两点的场强矢量的方向不同；在D中，a、b两点的电势相等，场强矢量的方向是沿连线的，而且方向相同，故本题选D.7．如图11所示，实直线是某电场中的一条电场线，虚线是该电场中的三条等势线，由图可以得出的正确结论是( )图11A．M点的电势一定高于N点的电势B．M点的场强一定大于N点的场强C．由M点向N点移动电荷时，电势能的改变量与零电势的选取无关D．某电荷在M点或N点具有电势能与零电势的选取无关答案ABC8．如图12所示，在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷＋Q和－Q，x轴上的P点位于－Q的右侧．下列判断正确的是( )图12A．在x轴上还有一点与P点电场强度相同B．在x轴上还有两点与P点电场强度相同C．若将一试探电荷＋Q从P点移至O点，电势能增大D．若将一试探电荷＋Q从P点移至O点，电势能减小答案AC解析在＋Q、－Q连线上及延长线上三个区间内场强方向如图所示，由对称关系可知，在Q左侧与P(－Q)间等距的P′点应与P点场强相同，故选项A正确．在（-Q）、+Q之间各处场强均大于（-Q）、P之间各处场强，故试探电荷+Q从P移至O点过程中，P→(－Q)做正功W1，由(－Q)→O电场力做负功W2，由上面分析知，|W2|>W1，故电势能增大．C正确．9．在光滑的绝缘平面上，有一个正方形abcd，顶点a、c处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图13所示．若将一个带负电的粒子置于b点，自由释放，粒子将沿着对角线bd往复运动．粒子从b点运动到d点的过程中( )图13A．先做匀加速运动，后做匀减速运动B．先从高电势到低电势，后从低电势到高电势C．电势能与机械能之和先增大，后减小D．电势能先减小，后增大答案 D解析这是等量同种电荷形成的电场，根据这种电场的电场线分布情况，可知在直线bd上正中央一点的电势最高，所以B错误．等量同种电荷形成的电场是非匀强的，所以A 错误．负电荷由b到d运动的过程中先加速后减速，动能先增大后减小，则电势能先减小后增大，而由能量守恒定律可知电势能与机械能之和保持不变，所以C错误，D正确．10．有一带负电的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功6×10－4 J．从B点移到C点，电场力做功9×10－4 J，问：(1)若以A为零势能点，B、C两点的电势能各为多少？A、C间的电势能之差为多少？(2)若以B为零势能点，A、C两点的电势能各为多少？A、C间的电势能之差为多少？答案见解析解析电场力做功和电势能变化的关系，既适用于正电荷，又适用于负电荷．(1)电荷从A点移到B点，克服电场力做功6×10－4 J，电势能增加6×10－4 J．故B点电势能为6×10－4 J.从B点移到C点，电场力做功9×10－4 J，电势能减少9×10－4 J，故C点电势能为－3×10－4 J.由于A为零势能点，故A、C间的电势能之差为3×10－4 J.(2)由(1)知，以B点为零势能点，电荷从A点移到B点，电势能增加6×10－4 J后电势能成为零，故A点电势能为－6×10－4 J.从B点移到C点，电势能减少9×10－4 J，故C点电势能为－9×10－4 J．A、C间的电势能之差为3×10－4 J.11．图14为电场的电场线，现将一电荷量q＝－3.0×10－9C的负电荷从A点移到B 点、从B点移到C点，从C点移到D点电场力做功分别为：W AB＝3.0×10－8 J、W BC＝1.5×10－8 J、W CD＝9.0×10－9 J．若取C点电势为零，试求A、B、D三点电势．图14答案 －15 V －5 V 3 V解析 根据电势的概念求解：电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零势能点时，电场力所做的功．由于本题中移动的是负电荷，故不难理解：A 、B 、D 三点的电势应等于单位负电荷由该点移到零势能点(C 点)时，电场力所做的功的负值，即φA ＝－W AC |q|＝－W AB ＋W BC |q|＝－3.0×10－8＋1.5×10－83.0×10－9V ＝－15 V φB ＝－W BC |q|＝－1.5×10－83.0×10－9V ＝－5 V φD ＝－W DC |q|＝W CD |q|＝9.0×10－93.0×10－9V ＝3 V.。

第一章静电场4电势能和电势A级抓基础1．关于静电场下列说法正确的是()A．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加B．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定减小C．电场强度大的位置电势一定高，电场强度小的位置电势一定低D．电场强度为零的点，电势一定为零答案：A2．关于等势面的说法，正确的是()A．电荷在等势面上移动时，由于不受电场力作用，所以说电场力不做功B．在同一个等势面上各点的电场强度大小相等C．两个不等电势的等势面可能相交D．若相邻两等势面的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映电场强度的大小答案：D3．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点的电场强度一定比a点大B．电场线方向一定从b指向aC．b点的电势一定比a点高D．该电荷的动能一定减小答案：C4．在两个等量负点电荷所形成的电场中，设这两个点电荷连线中点为a，该连线的中垂线上有一点b，这两点的电势分别为φa、φb，＋q在a、b两点的电势能为E p a、E p b，则下列说法中正确的是() A．a点电场强度为零，φa<φb，E p a>E p bB．a点电场强度不为零，φa<φb，E p a>E p bC．a点电场强度不为零，φa＝φb，E p a＝E p bD．a点电场强度为零，φa<φb，E p a<E p b解析：a点为电荷连线的中点，a点的电场强度是两个完全相同的电荷在该点处产生电场强度的矢量和，故E a＝0；从两等量负电荷的等势面可知，a点处的电势最低，所以φa<φb；电势越低的地方，其电势能越低，故E p a<E p b，所以选项D正确．答案：D5．(多选)某电场的电场线分布如图所示，下列说法正确的是()A．a点的电势低于b点的电势B．c点的电场强度大于d点的电场强度C．若将一正试探电荷由a点移到b点，电场力做负功D．若将一负试探电荷由c点移到d点，电势能增加解析：根据沿电场线电势降低可知：a点的电势低于b点的电势，故A正确．从电场线的分布情况可知，c处的电场线比d处的疏，所以c点的电场强度小于d点的电场强度，故B错误．正电荷所受电场力和电场强度方向相同，因此正电荷由a点移到b点时电场力做负功，故C正确．将一负试探电荷由c点移到d点，电场力做正功，电势能减少，故D错误．答案：AC6．如图所示，匀强电场电场线与AC平行，把10－8 C的负电荷从A点移到B点，静电力做功6×10－8 J，AB长6 cm，AB与AC成60°角．(1)求场强方向；(2)设B处电势为1 V，则A处电势为多少？电子在A处电势能为多少？解析：(1)将负电荷从A 移至B ，静电力做正功，所以所受静电力方向沿A 至C 又因为是负电荷，电场强度方向与负电荷受力方向相反，所以电场强度方向由C 指向A .(2)由W AB ＝E p A －E p B ＝q (φA －φB )可知φA ＝W AB q ＋φB ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫6×10－8－10－8＋1 V ＝－5 V ；电子在A 点的电势能E p A ＝qφA ＝(－e )×(－5 V)＝5 eV .B 级 提能力7.如图所示，高速运动的α粒子(带正电)被位于O 点的重原子核散射，实线表示α粒子运动的轨迹，M 、N 和Q 为轨迹上的三点，N 点离核最近，Q 点比M 点离核更远，则( )A ．α粒子在M 点的速率比在Q 点的大B ．三点中，α粒子在N 点的电势能最大C ．在重核产生的电场中，M 点的电势比Q 点的低D ．α粒子从M 点运动到Q 点，电场力对它做的总功为负功答案：B8．(多选)如图所示，在x 轴上相距为L 的两点固定两个等量异种点电荷＋Q 、－Q ，虚线是以＋Q 所在点为圆心、L 2为半径的圆，a 、b 、c 、d 是圆上的四个点，其中a 、c 两点在x 轴上，b 、d 两点关于x 轴对称．下列判断正确的是( )A．b、d两点处的电势相同B．四个点中c点处的电势最低C．b、d两点处的电场强度相同D．将一试探电荷＋q沿圆周由a点移至c点，＋q的电势能减小答案：ABD9.(多选)如图中虚线为匀强电场中的等势线，两粒子M、N质量相等，所带电荷量的绝对值也相等．现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示．点a、b、c为实线与虚线的交点，已知O点电势高于c点．若不计重力，则()A．M带负电荷，N带正电荷B．M带正电荷，N带负电荷C．N在从O点运动至a点的过程中电势降低D．M在O点和b点电势能相同答案：BD10.如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面．下列判断正确的是()A．1、2两点的电场强度相等B．1、3两点的电场强度相等C．1、2两点的电势相等D．2、3两点的电势相等解析：根据电场线的疏密程度判断电场强度，电场线越密，电场强度越强，则E1>E2，E1>E3，所以选项A、B错误；同一等势面上的电势是相等的，选项C错误，选项D正确．答案：D11.两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示，一带负电的粒子以某一速度从图中A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中()A．做直线运动，电势能先变小后变大B．做直线运动，电势能先变大后变小C．做曲线运动，电势能先变小后变大D．做曲线运动，电势能先变大后变小解析：带负电的粒子以速度v进入电场后，静电力的方向与v 的方向不在一条直线上，故带负电的粒子做曲线运动，选项A、B错误．带负电的粒子先由低电势面运动到高电势面，然后由高电势面运动到低电势面，所以电势能先减小后增大，选项C正确，选项D错误．答案：C12．为了使带负电的点电荷q在一匀强电场中沿直线由A点匀速运动到B点，必须对该电荷施加一个恒力F.如图所示，若AB＝0.4 m，θ＝37°，q＝－3.0×10－7C，F＝1.5×10－4N，A点电势φA＝100 V(不计电荷所受到的重力)．(1)在图中用实线画出电场线，用虚线画出通过A、B两点的等势线，并标明它们的电势；(2)求q在由A点运动到B点的过程中电势能的改变量是多少？解析：(1)电荷q由A点匀速运动到B点，说明电荷q受到的静电力与力F大小相等，方向相反，故电场线方向与力F方向相同，等势线垂直于该点的电场线，如图所示．(2)电荷由A点运动到B点的过程中，静电力所做的功为W＝Eq·AB·cos θ＝－F·AB·cos θ＝－1.5×10－4×0.4×0.8 J＝－4.8×10－5 J.根据功能关系可知，电势能将增加4.8×10－5J．根据W＝q(φA －φB)得，B点电势为φB＝φA－W＝－60 V.q。

2019-2020年高中物理第一章静电场 4 电势能和电势课后训练新人教版选修3-11．下图中的实线表示电场线，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。

可以判定（）。

A．M点的电势大于N点的电势B．M点的电势小于N点的电势C．粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力D．粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力2．下列关于匀强电场的说法中，正确的是（）。

A．匀强电场中，场强处处相等，电势也处处相等B．匀强电场中，各点的场强都相等，各点的电势都不相等C．匀强电场中的等势面是一族与电场线垂直的平面D．匀强电场中，沿电场线指向的方向电势降低3．如图所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上两点。

下列说法正确的是（）。

A．M点电势一定高于N点电势B．M点场强一定大于N点场强C．正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D．将电子从M点移动到N点，电场力做正功4．一点电荷仅受电场力作用，由A点无初速释放，先后经过电场中的B点和C点。

点电荷在A、B、C三点的电势能分别用E A、E B、E C表示，则E A、E B和E C间的关系可能是（）。

A．E A＞E B＞E CB．E A＜E B＜E CC．E A＜E C＜E BD．E A＞E C＞E B5．在电场中有一球形等势面，若球面内空间有一点N，球面外空间有一点M，则关于M、N两点的电势φM、φN及电场强度E M、E N的关系，下列说法中正确的是（）。

A．φM一定大于φN，E M一定小于E NB．φM一定小于φM，E M一定大于E NC．φM、φN一定不相等，E M一定大于E ND．φM、φN一定不相等，E M一定小于E N6．在下图中，a、b为竖直向上的电场线上的两点，一带电质点在a点由静止释放，沿电场线向上运动，到b点恰好速度为零，下列说法中正确的是（）。

A．带电质点在a、b两点所受的电场力都是竖直向上的B．a点的电势比b点的电势高C．带电质点在a点的电势能比b点的电势能小D．a点的电场强度比b点的电场强度大7．如图所示，各条虚线表示等量异种电荷电场中的等势面。

电势能和电势 限时：45分钟 总分：100分一、单项选择题(每小题6分，共42分)1.如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面．下列判断正确的是( D )A ．1、2两点的电场强度相等B ．1、3两点的电场强度相等C ．1、2两点的电势相等D ．2、3两点的电势相等解析：根据电场线的疏密程度判断电场强度，电场线越密，电场强度越强，则E 1>E 2，E 1>E 3，所以选项A 、B 错误；同一等势面上的电势是相等的，选项C 错误，选项D 正确．2．在点电荷Q 形成的电场中有一点A ，当一个－q 的试探电荷从电场的无限远处被移到电场中的A 点时，电场力做的功为W ，则试探电荷在A 点的电势能及电场中A 点的电势分别为( A )A ．E p A ＝－W ，φA ＝W /qB ．E p A ＝W ，φA ＝－W /qC ．E p A ＝W ，φA ＝W /qD ．E p A ＝－W ，φA ＝－W /q解析：由W ＝－E p A ，可得：E p A ＝－W ，由φ＝E p q 得：φA ＝E p A q A ＝－W －q ＝W q.故只有A 正确． 3.如图所示，实线为不知方向的3条电场线，从电场中M 点以相同速度垂直于电场线方向飞出a 、b 两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示．则( C )A ．a 一定带正电，b 一定带负电B ．a 的速度将减小，b 的速度将增加C．a的加速度将减小，b的加速度将增加D．两个粒子的动能，一个增加一个减小解析：设电场线为正点电荷的电场线，则由轨迹可判定a带正电，b带负电；若电场线为负点电荷的电场线，则a带负电，b带正电，A错．由粒子的偏转轨迹可知电场力对a、b 均做正功，动能增加，B、D错；但由电场线的疏密可判定，a受电场力逐渐减小，加速度减小，b正好相反，故选项C正确．4．三个点电荷电场的电场线分布如图所示，图中a、b两点处的场强大小分别为E a、E b，电势分别为φa、φb，则( C )A．E a>E b，φa>φbB．E a<E b，φa<φbC．E a>E b，φa<φbD．E a<E b，φa>φb解析：根据电场线的疏密表示场强的大小可知：E a>E b；根据顺着电场线电势越来越低的规律可知：φa<φb，C正确．5．a和b为电场中的两个点，如果把q＝－2×10－8 C的负电荷从a点移动到b点，电场力对该电荷做了4×10－7 J的正功，则该电荷的电势能( C )A．增加了4×10－7 J B．增加了2×10－8 JC．减少了4×10－7 J D．减少了8×10－15 J解析：电场力做正功电势能减小，而且W＝－ΔE，即C选项正确．6.a、b、c、d分别是一个菱形的四个顶点，∠abc＝120°.现将三个等量的正点电荷＋Q 分别固定在a、b、c三个顶点上，将一个电量为＋q的点电荷依次放在菱形中心点O点和另一个顶点d点处，两点相比( C )A．d点电场强度的方向由d指向OB．＋q在d点所具有的电势能较大C ．d 点的电势小于O 点的电势D ．d 点的电场强度大于O 点的电场强度解析：由电场强度的叠加可知d 点场强方向由O 指向d ，A 错；由O 到d 合场强方向均沿Od ，故d 点电势小于O 点电势，＋q 在O 点具有的电势能较大，B 错、C 对；三个点电荷在d 点产生的场强大小相等，叠加后E d ＝2k Q r 2，O 点场强E O ＝4kQ r2，E d ＜E O ，D 错．7．两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示，一带负电的粒子以某一速度从图中A 点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中( C )A ．做直线运动，电势能先变小后变大B ．做直线运动，电势能先变大后变小C ．做曲线运动，电势能先变小后变大D ．做曲线运动，电势能先变大后变小解析：根据题中给出的等势面分布情况可以画出电场中电场线的分布情况，带负电的粒子受电场力作用将向上偏，做曲线运动，电场力对带电粒子先做正功，但带电粒子最终又离开电场，所以带电粒子从零势面进入电场最后又到无穷远处，又回到零等势面，所以带电粒子的动能不变，即电场力后做负功，电势能先减小后增大，故选项C 正确．二、多项选择题(每小题8分，共24分)8．某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是( BD )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 解析：电场线疏密表示电场强度的大小，则E b >E c ，因此A 选项错；沿电场线方向，电势逐渐降低，则φa >φb ，因此B 选项正确；由力与运动关系可知C 选项错；在d 点再固定一点电荷－Q ，将正电荷由a 移至b 的过程中，电场力做正功，电势能减小，则D 选项正确． 9.如图所示，在x 轴上相距为L 的两点固定两个等量异种点电荷＋Q 、－Q ，虚线是以＋Q 所在点为圆心、L2为半径的圆，a 、b 、c 、d 是圆上的四个点，其中a 、c 两点在x 轴上，b 、d 两点关于x 轴对称．下列判断正确的是( ABD )A ．b 、d 两点处的电势相同B ．四个点中c 点处的电势最低C ．b 、d 两点处的电场强度相同D ．将一试探电荷＋q 沿圆周由a 点移至c 点，＋q 的电势能减小解析：根据等量异种点电荷电场线及等势线的分布可知b 、d 两点电势相同，电场强度大小相等、方向不同，选项A 对，C 错．c 点电势为0，由a 经b 到c ，电势越来越低，正电荷由a 经b 到c 电势能越来越小，选项B 、D 对．10.图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线．两粒子M 、N 质量相等，所带电荷的绝对值也相等．现将M 、N 从虚线上的O 点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示．点a 、b 、c 为实线与虚线的交点，已知O 点电势高于c 点．若不计重力，则( BD )A ．M 带负电荷，N 带正电荷B ．N 在a 点的速度与M 在c 点的速度大小相同C ．N 在从O 点运动至a 点的过程中克服电场力做功D ．M 在从O 点运动至b 点的过程中，电场力对它做的功等于零解析：由O 点电势高于c 点电势知，场强方向垂直虚线向下，由两粒子运动轨迹的弯曲方向知N 粒子所受电场力方向向上，M 粒子所受电场力方向向下，故M 粒子带正电、N 粒子带负电，A 错误．N 粒子从O 点运动到a 点，电场力做正功．M 粒子从O 点运动到c 点电场力也做正功．因为U aO ＝U Oc ，且M 、N 粒子质量相等，电荷的绝对值相等，由动能定理易知B 正确．因O 点电势低于a 点电势，且N 粒子带负电，故N 粒子运动中电势能减少，电场力做正功，C 错误．O 、b 两点位于同一等势线上，D 正确．三、非选择题(共34分)11．(16分)将带电荷量为6×10－6C 的负电荷从电场中的A 点移到B 点，克服电场力做功为3×10－5 J ，再从B 点移到C 点，电场力做功为1.2×10－5 J ，求：(1)电荷从A 移到B ，再从B 移到C 的过程中，电势能共改变了多少？(2)若规定A 点电势为零，则该电荷在B 点和C 点的电势能分别为多少？(3)若规定B 点电势为零，则该电荷在A 点和C 点的电势能分别为多少？答案：(1)1.8×10－5 J (2)3×10－5 J 1.8×10－5 J(3)－3×10－5 J －1.2×10－5 J解析：(1)电荷从A 到B 点的过程电势能增加ΔE p1＝3×10－5 J再从B 点移到C 点时，电势能减少ΔE p2＝1.2×10－5 J则电荷从A 移到C 的过程中电势能增加了ΔE ＝ΔE p1－ΔE p2＝3×10－5 J －1.2×10－5 J ＝1.8×10－5 J.(2)若规定A 点电势为零，则 E p B ＝0＋ΔE p1＝3×10－5 J E p C ＝0＋ΔE ＝1.8×10－5 J.(3)若规定B 点电势为零，则由A 到B 过程电势能增加3×10－5J.ΔE p1＝E p B －E p A E p A ＝E p B －ΔE p1＝0－3×10－5 J ＝－3×10－5 J电荷由B 到C 时电势能减少ΔE p2＝1.2×10－5J ，则ΔE p2＝－(E p C －E p B )＝E p B －E p C E p C ＝E p B －ΔE p2＝0－1.2×10－5 J ＝－1.2×10－5 J.12．(18分)如图所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC 与半径为R 的圆周交于B 、C 两点，在圆心处有一固定的正点电荷，B 点为AC 的中点，C 点位于圆周的最低点．现有一质量为m 、电荷量为－q 、套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A 点由静止开始沿杆下滑．已知重力加速度为g ，A 点距过C 点的水平面的竖直高度为3R ，小球滑到B 点时的速度大小为2gR .求：(1)小球滑至C 点时的速度大小；(2)若以C 点作为参考点(零电势点)，试确定A 点的电势．答案：(1)7gR (2)－mgR 2q解析：(1)因为B 、C 两点电势相等，故小球从B 到C 的过程中电场力做的总功为零，由几何关系可得BC 的竖直高度h BC ＝3R 2根据动能定理有mg ×3R 2＝mv 2C 2－mv 2B 2解得v C ＝7gR . (2)小球从A 到C ，重力和电场力均做正功，所以由动能定理有mg ×3R ＋W 电＝mv 2C 2又根据电场力做功与电势能的关系得 W 电＝E p A －E p C ＝－q φA －(－q φC )又因为φC ＝0可得φA ＝－mgR 2q .。

第4节电势能和电势一、选择题1．(多选)如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在x轴上有A、B两点，则( )A．A、B两点的场强方向与x轴同向B．A、B两点的场强方向与x轴反向C．A点的场强E A大于B点的场强E BD．A点的场强E A小于B点的场强E B解析：选AD 由电场线与等势面的关系可知，电场线一定与等势面垂直，由电势较高的等势面指向电势较低的等势面，作出相对应的电场线的分布，如图所示．则可知A、B两点处的场强方向与x轴同向．由电场线的疏密可知，A点处的场强E A小于B点处的场强E B．2．(2019·汕头高二检测)如图所示，A、B、C为电场中同一电场线上的三点．设电荷在电场中只受电场力作用，则下列说法中正确的是( )A．若在C点无初速度地释放正电荷，则正电荷向B运动，电势能减少B．若在C点无初速度地释放正电荷，则正电荷向A运动，电势能增加C．若在C点无初速度地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能增加D．若在C点无初速度地释放负电荷，则负电荷向B运动，电势能减少解析：选A 若在C点无初速度地释放正电荷，正电荷所受电场力向右，则正电荷向B 运动，电场力做正功，电势能减少，A正确，B错误；若在C点无初速度地释放负电荷，负电荷所受电场力向左，则负电荷向A运动，电场力做正功，电势能减少，C、D错误．3．a、b；c、d；e、f；g、h为以下电场中的四组点，其中a、b两点距正点电荷的距离相等；c、d两点在两点电荷连线的中垂线上，并关于两点电荷的连线对称；e、f两点在两点电荷的连线上，并关于连线中点对称；g、h两点在两点电荷连线的中垂线上，并关于两点电荷的连线对称．这四组点中，电场强度和电势均相等的是( )A．a、b B．c、dC ．e 、fD ．g 、h解析：选B 正点电荷的等势面是以电荷为圆心的同心圆，a 、b 两点距正点电荷的距离相等，所以电势相等；根据E ＝kQ r 2可知两点电场强度大小相等，方向不同，故A 错误；根据等量异种电荷的周围电场分布特点关于中垂线和连线对称性可知，c 、d 两点电场强度和电势都相同，故B 正确；根据等量异种电荷的周围电场分布特点关于中垂线和连线对称性可知，e 、f 两点电场强度相同，根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知f 点电势高于e 点电势，故C 错误；根据电场叠加原理可知，gh 两点电场强度相同，方向相反，故电场强度不同，故D 错误．4.(多选)(2018·沭阳期中)某静电场等势面如图中虚线所示，则( )A ．B 点的场强比A 点的大B ．A 点的电势比C 点的高C ．将电荷从A 点移到B 点电场力不做功D ．负电荷在C 点的电势能小于零解析：选ABC 等差等势线的疏密程度表示场强的强弱，B 点的场强比A 点场强大，A 选项正确；A 点的电势是0，C 点的电势是－5 V ，A 点的电势高于C 点的电势，B 选项正确；A 、B 两点的电势相等，将电荷从A 点移到B 点，电场力不做功，C 选项正确；根据电势能的定义可知，C 点的电势为负，负电荷在C 点的电势能为正，D 选项错误．5．(多选)如图所示，甲是某电场中的一条电场线，A 、B 是这条电场线上的两点，若将一负电荷从A 点自由释放，负电荷沿电场线从A 到B 运动过程中的速度—时间图象如图乙所示，比较A 、B 两点电势φ的高低和场强E 的大小可得( )A ．φA >φB B ．φA <φBC．E A>E B D．E A＝E B解析：选BC 负电荷速度在增加，说明电场力方向由A指向B，场强方向由B指向A，所以φB>φA，B正确；又知加速度在减小，所以E A>E B，C正确．6.如图所示，某点O处固定点电荷＋Q，另一带电－q的粒子以O为焦点沿椭圆轨道运动，运动过程中经过最远点b和最近点a，下述说法不正确的是( )A．a点的电场强度大于b点的电场强度B．粒子在a点的加速度大于在b点的加速度C．粒子在a点的电势能比b点电势能小D．粒子在a点的电势能比b点电势能大解析：选D7．(多选)(2019·西安市长安区期中)如图所示电场，实线表示电场线．一个初速度为v的带电粒子仅在电场力的作用下从a点运动到b点，虚线表示其运动的轨迹．则( )A．粒子带正电B．a点电势高于b点电势C．粒子在a点的速度大于在b点的速度D．粒子的加速度一直减小解析：选BC 粒子做曲线运动，受力指向轨迹的内侧，结合电场线的方向可知，粒子带负电，A选项错误；沿着电场线方向电势逐渐降低，a点电势高于b点电势，B选项正确；电场力方向与速度方向夹角大于90°，一直做负功，根据功能关系可知，动能减小，电势能增加，C选项正确；电场线的疏密表示电场强度的强弱，从a点运动到b点的过程中，电场力先减小后增大再减小，从a 点运动到b 点加速度先减小后增大再减小，D 选项错误．8.如图所示，真空中O 点处有一点电荷，在它产生的电场中有a 、b 两点，a 点的场强大小为E a ，方向与ab 连线成53°角，b 点的场强大小为E b ，方向与ab 连线成37°角．关于a 、b 两电场E a 、E b 及φa 、φb 关系，正确的是( )A ．25E a ＝9E b ，φa >φbB ．16E a ＝9E b ，φa <φbC ．9E a ＝25E b ，φa >φbD ．9E a ＝16E b ，φa <φb解析：选D 设a 、b 两点到点电荷的距离分别为r a 和r b .根据几何知识得：r b ＝43r a .根据点电荷场强公式E ＝k Q r 2得：E a ＝169E b .由图可知，该电场是由负点电荷产生的，故在点电荷的周围越靠近场源电势越低，则有φa <φb ，故D 正确，A 、B 、C 错误．9．(多选)(2018·临县期中)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．一带正电粒子仅在电场力作用下，以速度v A 经过A 点向B 点运动，经过一段时间后，粒子以速度v B 经过B 点，且v A 与v B 方向相反，则( )A ．A 点的电势一定低于B 点的电势B ．粒子在A 点的电势能一定小于在B 点的电势能C ．粒子在A 点的动能一定小于在B 点的动能D ．A 点的场强一定大于B 点的场强解析：选AB 分析题意可知，粒子从A 点向B 点运动的过程中，先做正向的减速，后做反向的加速，电场力水平向左，故电场线方向由B 到A ，沿电场线电势逐渐降低，A 点的电势一定低于B 点的电势，A 选项正确；粒子由A 点运动到B 点的过程中，电场力做负功，电势能增加，故粒子在A 点的电势能一定小于在B 点的电势能，B 选项正确；根据能量守恒定律可知，粒子在A 点的动能一定大于在B 点的动能，C 选项错误；一条电场线无法判断哪个位置电场线的疏密情况，无法判断AB 两点哪点的场强大，D 选项错误．10．位于正方形四角上的四个等量点电荷的电场线分布如图所示，ab、cd分别是正方形两条边的中垂线，O点为中垂线的交点，P、Q分别为cd、ab上的点，且OP<OQ.则下列说法正确的是( )A．P、O两点的电势关系为φP<φOB．P、Q两点电场强度的大小关系为E Q<E PC．若在O点放一正点电荷，则该正点电荷受到的电场力不为零D．若将某一负电荷由P点沿着图中曲线PQ移到Q点，电场力做负功解析：选B 根据电场叠加，由图象可知ab、cd两中垂线上各点的电势都为零，所以P、O两点的电势相等，故A错误；电场线的疏密表示场强的大小，根据图象知E Q<E P，故B正确；四个点电荷在O点产生的电场相互抵消，场强为零，故在O点放一正点电荷，则该正点电荷受到的电场力为零，故C错误；P、Q电势相等，所以a、c两点电势相等，若将某一负电荷由P点沿着图中曲线PQ移到Q点，电场力做功为零，故D错误．二、非选择题11．某电场中有A、B、C三点，三点的电势分别是φA＝5 V，φB＝－2 V，φC＝0，现有一电荷量q＝－6×10－6 C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？解析：(1)由题意可知电势φA>φC>φB，而沿电场线的方向电势降低，则电场线的方向由A指向B，点A的电势能为：E p A＝qφA＝－6×10－6C×5 V＝－3×10－5 J点B的电势能为：E p B＝qφB＝－6×10－6C×(－2)V＝1.2×10－5 J点C的电势能为：E p C＝qφC＝－6×10－6C×0 V＝0.(2)电荷从A移到B点的过程中，电场力做的功为W AB＝E p A－E p B＝－3×10－5 J－1.2×10－5 J＝－4.2×10－5 J，电势能增大了4.2×10－5 J.(3)电荷从B移到C点的过程中，电场力做的功为W BC＝E p B－E p C＝1.2×10－5J，电势能减小了1.2×10－5 J.答案：(1)－3×10－5 J 1.2×10－5 J 0(2)－4.2×10－5 J 电势能增大了4.2×10－5 J(3)1.2×10－5 J 电势能减小了1.2×10－5 J12.如图所示，在电场强度为E＝1×104N/C、方向水平向右的匀强电场中，用一根长L ＝1 m的绝缘细杆(质量不计)固定一个质量为m＝0.2 kg、电荷量为q＝5×10－6 C、带正电的小球．细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动．现将杆由水平位置A轻轻释放，在小球运动到最低点B的过程中．(1)电场力对小球做功多少？小球电势能如何变化？(2)小球在最低点的动能为多少？解析：(1)电场力做功仅与初末位置有关，W电＝qE·L＝5×10－2 J电场力做正功，电势能减少．(2)由动能定理得mgL＋W电＝E k B－0E k B＝2.05 J.答案：(1)5×10－2 J 电势能减少(2)2.05 J13．(2018·保定市联考)如图所示，质量为m、电荷量为q的带正电小球A穿在光滑绝缘细杆(固定)上，杆的倾角为θ，在杆的底端B固定一电荷量为5q的带负电小球，将A球从杆的顶端(距B高为h处)由静止释放，当A球运动到杆的中点时速度大小为v.整个装置处于真空中，已知重力加速度为g，静电力常量为k.求：(1)A 球刚被释放时的加速度大小a ；(2)从释放A 球到其运动到杆的中点的过程中，静电力做的功W . 解析：(1)A 球刚被释放时，由牛顿第二定律有mg sin θ＋k q ×5qr 2＝ma由几何关系可知r ＝hsin θ解得a ＝g sin θ＋5kq 2sin 2θmh 2.(2)由动能定理有W ＋mg h 2＝12mv 2解得W ＝12mv 2－mgh 2.答案：(1)g sin θ＋5kq 2sin 2θmh 2 (2)12mv 2－mgh 2。