高二物理电势能和电势例题和训练 精选版
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【例】 在静电场中，把一个电荷量为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________．
答案 φ
N>φ
M>φ
P
解析首先画一条电场线,如上图所示.在中间位置附近画一点作为M点.因为由M→N静
电力做正功,而负电荷所受静电力与场强方向相反，则可确定N点在M点左侧．由N→P静
电力做负功，即沿着电场线移动，又因1.0×10－3 J>6.0×10－4 J，所以肯定移过了M点，即
P点位于M点右侧．这样，M、N、P三点电势的高低关系是φ
N>φ
M>φ
P.
2．有关电场，下列说法正确的是( )
A．某点的电场强度大，该点的电势一定高
B．某点的电势高，检验电荷在该点的电势能一定大
C．某点的场强为零，检验电荷在该点的电势能一定为零
D．某点的电势为零，检验电荷在该点的电势能一定为零
答案 D
3．将一个电荷量为－2×10－8 C的点电荷，从零电势点S移到M点要克服静电力做功
4×10－8 J，则M点电势φ
M＝________ V．若将该电荷从M点移到N点，静电力做功14×10
－8 J，则N点电势φ
N＝________ V，MN两点间的电势差U
MN＝________ V.
答案 －2 5 －7
4．如图1－4－10所示．
图1－4－10
(1)在图甲中，若规定E
pA＝0，则E
pB________0(填“>”“＝”或“<”)．
试分析静电力做功情况及相应的电势能变化情况．
答案 (1)< (2)见解析
解析(1)A→B移动正电荷，W
AB>0，故E
pA>E
pB，若E
pA＝0，则E
pB<0.
(2)甲中从A→B移动负电荷，W
AB<0，E
pA
pB
乙中从B→A移动负电荷，W
AB>0，E
pA
pB.
题型一 静电力做功和电势能变化之间的关系
如图1所示，
图1
把电荷量为－5×10－9 C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能__________(选
填“增加”、“减少”或“不变”)；若A点的电势U
A＝15 V，B点的电势U
B＝10 V，则此
过程中静电力做的功为________ J.
思维步步高电势能变化和静电力做功有什么关系？负电荷从A点移动到B，静电力做正
功还是负功？静电力做功和电势能的变化在数值上有什么关系？
解析 将电荷从电场中的A点移到B点，静电力做负功，其电势能增加；A点的电势
能为E
pA＝qU
A，B点的电势能为E
pB＝qU
B，静电力做功等于电势能变化量的相反数，即W＝E
pA－E
pB＝－2.5×10－8 J.
答案 增加 －2.5×10－8 J
拓展探究如果把该电荷从B点移动到A点，电势能怎么变化？静电力做功的数值是多
少？如果是一个正电荷从B点移动到A点，正电荷的带电荷量是5×10－9 C，电势能怎么变
化？静电力做功如何？
答案 减少 2.5×10－8 J 增加 －2.5×10－8 J
解析 如果把该电荷从B点移动到A点，静电力做正功，电势能减少．静电力做功为
2.5×10－8 J；如果电荷的带电性质为正电荷，从B点移动到A点，静电力做负功，电势能
增加了，静电力做负功，数值为－2.5×10－8 J.
电场中的功能关系：
①静电力做功是电荷电势能变化的量度，具体来讲，静电力对电荷做正功时，电荷的电
势能减少；静电力对电荷做负功时，电荷的电势能增加，并且，电势能增加或减少的数值等
于静电力做功的数值．
②电荷仅受静电力作用时，电荷的电势能与动能之和守恒．
③电荷仅受静电力和重力作用时，电荷的电势能与机械能之和守恒.
题型二 电场中的功能关系
质子和中子是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的．两个强作用电荷相反
(类似于正负电荷)的夸克在距离很近时几乎没有相互作用(称为“渐近自由”)；在距离较远
时，它们之间就会出现很强的引力(导致所谓“夸克禁闭”)．作为一个简单的模型，设这样
的两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为F＝
⎩⎨⎧
0，0
1，
－F
0，r
1≤r≤r
2，
0，r>r
2.式中
F
0为大于零的常量，负号表示引力．用U表示夸克间的势能，令U
0＝F
0(r
2－r
1)，取无穷远
为零势能点．下列U－r图示中正确的是( )
思维步步高零势能面的规定有何用处？无穷远处的势能和r＝r
2处的势能是否相同？当
r
1之后势能怎么变化？
解析 从无穷远处电势为零开始到r＝r
2位置，势能恒定为零，在r＝r
2到r＝r
1过程中，
恒定引力做正功，势能逐渐均匀减小，即势能为负值且越来越小，此过程图象为A、B选项
中所示；r
1之后势能不变，恒定为－U
0，由引力做功等于势能减少量，故U
0＝F
0(r
2－r
1)．
答案 B
拓展探究空间存在竖直向上的匀强电场，
图2
质量为m的带正电的微粒水平射入电场中，微粒的运动轨迹如图2所示，在相等的时
间间隔内( )
A．重力做的功相等
B．静电力做的功相等
C．静电力做的功大于重力做的功
D．静电力做的功小于重力做的功
答案 C
解析 根据微粒的运动轨迹可知静电力大于重力，故选项C正确．由于微粒做曲线运
动，故在相等时间间隔内，微粒的位移不相等，故选项A、B错误．
电势能大小的判断方法：
①利用E
p＝qφ来进行判断，电势能的正负号是表示大小的，在应用时把电荷量和电势
都带上正负号进行分析判断．
②利用做功的正负来判断，不管正电荷还是负电荷，静电力对电荷做正功，电势能减少；
静电力对电荷做负功，电势能增加.
一、选择题
1．一点电荷仅受静电力作用，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
C B．E
A
B
C
C．E
A
C
B D．E
A>E
C>E
B
答案 AD
解析 点电荷在仅受静电力作用的情况下，动能和电势能相互转化，动能最小时，电势
能最大，故E
A≥E
B，E
A≥E
C，A、D正确．
2．如图3所示电场中A、B两点，
图3
则下列说法正确的是( )
A．电势φ
A>φ
B，场强E
A>E
B
B．电势φ
A>φ
B，场强E
A
B
C．将电荷＋q从A点移到B点静电力做了正功
D．将电荷－q分别放在A、B两点时具有的电势能E
pA>E
pB
答案 BC
解析 场强是描述静电力的性质的物理量；电势是描述电场能的性质的物理量，二者无
必然的联系．场强大的地方电势不一定大，电势大的地方，场强不一定大，另根据公式E
p
＝φq知，负电荷在电势低的地方电势能反而大．
3．如图4所示，
图4
某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点．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，静电力做正功
答案 AC
解析 由图示电场线的分布示意图可知，MN所在直线的电场线方向由M指向N，则M
点电势一定高于N点电势；由于N点所在处电场线分布密，所以N点场强大于M点场强；
正电荷在电势高处电势能大，故在M点电势能大于在N点电势能；电子从M点移动到N点，
静电力做负功．综上所述，A、C选项正确．
4．两个带异种电荷的物体间的距离增大一些时( )
A．静电力做正功，电势能增加
B．静电力做负功，电势能增加
C．静电力做负功，电势能减少
D．静电力做正功，电势能减少
答案 B
解析 异种电荷之间是引力，距离增大时，引力做负功，电势能增加．
5．如图5所示，
图5
O为两个等量异种电荷连线的中点，P为连线中垂线上的一点，比较O、P两点的电势
和场强大小( )
A．φ
O＝φ
P，E
O>E
P
B．φ
O＝φ
P，E
O＝E
P
C．φ
O>φ
P，E
O＝E
P
D．φ
O＝φ
P，E
O
P
答案 A
6．在图6中虚线表示某一电场的等势面，
图6
现在用外力将负点电荷q从a点沿直线aOb匀速移动到b，图中cd为O点等势面的切
线，则当电荷通过O点时外力的方向( )
A．平行于ab
B．平行于cd
C．垂直于ab
