2017-2018学年物理人教版选修3-1同步练习教师用卷：　1.4 电势能和电势同步练习-教师用卷 .docx

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1、1.4 电势能和电势同步练习一、单选题1. 如图所示，PQ为等量异种点电荷A、B连线的中垂线，C为中垂线上的一点，M、N分别为AC、BC的中点，若取无穷远处的电势为零，则下列判断正确的是()A. M、N两点的电场强度相同B. M、N两点的电势相等C. 若将一负试探电荷由M点移到C点，电场力做正功D. 若将一负试探电荷由无穷远处移到N点时，电势能一定增加【答案】C【解析】解：A、根据等量异种电荷周围的电场线分布知，M、N两点的场强大小相等，方向不同，故A错误B、沿着电场线方向电势逐渐降低，可知M、N两点电势不等.故B错误C、负电荷由M点移到C处，电势增加，电势能减小，故电场力做正功，故C正确D、

2、等量异种电荷连线的中垂线是等势线，将负电荷从无穷远处移到N点处，电场力做正功，电势能一定减小，故D错误故选：C2. 在一个匀强电场中有a、b两点，相距为d，电场强度为E，把一个电量为q的负电荷由a移到b点时，电场力对电荷做正功W，以下说法正确的是()A. a点电势比b点电势高B. 该电荷在b点的电势能较a点大C. a、b两点电势差大小一定满足U=EdD. ab两点电势差大小一定满足U=Wq【答案】D【解析】解：A、正电荷从a点移到b点时，电场力做正功为W，电势能减小，则电荷在a点电势能较b点大，由电势能公式EP=q分析知，负电荷在电势低处电势能大，所以a点电势比b点电势低，故AB错误C、a、b

3、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U=Ed，故C错误D、电荷从a移动到b，电场力做功为-W，根据电势差的定义得：ab间的电势差：Uab=Wq；故D正确；故选：D3. 如图所示，真空中有两个点电荷Q1=+9.010-8C和Q2=-1.010-8C，分别固定在x坐标轴上，其中Q1位于x=0处，Q2位于x=6cm处.在x轴上()A. 场强为0的点有两处B. 在x6cm区域，电势沿x轴正方向降低C. 质子从x=1cm运动到x=5cm处，电势能升高D. 在0x6cm区域，有一点使得电场强度为0，则在x6cm区域，电势沿x轴正方向先降低后增大，故B错误；C、x6cm区域电场强度方向

4、沿x正方向，质子从x=1cm运动到x=5cm处，电势能减小，故C错误；D、由上分析，可知，在0x6cm的区域，场强沿x轴正方向，故D正确故选：D4. 一带电粒子在(重力不计)如图所示的电场中，在电场力作用下，沿虚线所示轨迹从A点运动到B点，下列说法中正确的是()A. 粒子带正电B. 粒子的加速度在减少C. 粒子的动能在增大D. 粒子的电势能在增大【答案】D【解析】【分析】根据带电粒子运动轨迹判定电场力方向，然后根据电性和电场线的疏密程度，判断电场力方向，根据电场力做功判断电势能的变化；解决这类带电粒子在电场中运动问题的关键是根据轨迹判断出电场力方向，利用电场中有关规律求解；明确电场力做功与电势

5、能和动能间的关系【解答】A.由粒子的运动轨迹弯曲方向可知，带电粒子受电场力的方向大致斜向左下方，与电场强度方向相反，故粒子带负电，故A错误;B.B点电场线密集，故电场强度大，电场力大，故加速度大，所以粒子的加速度一直增大，故B错误；CD.由于带电粒子是从A到B，带电粒子受电场力的方向大致斜向左下方，故电场力做负功，动能减小，电势能增大，故C错误，D正确故选D。5. 图中虚线是某电场的一组等势面.两个带电粒子从P点沿等势面的切线方向射入电场，粒子仅受电场力作用，运动轨迹如实线所示，a、b是实线与虚线的交点.下列说法正确的是()A. 两粒子的电性相同B. a点的场强小于b点的场强C. a点的电势高

6、于b点的电势D. 与P点相比两个粒子的电势能均增大【答案】B【解析】解：A、根据轨迹的弯曲方向可知，a粒子受到中心电荷的斥力，而b粒子受到中心电荷的斥力，说明a与中心电荷电性相同，b与中心电荷的电性相反，则两粒子的电性相反.故A错误B、由等势面的分布可知，该电场是点电荷产生的，由场强公式E=kQr2可知，a点的场强小于b点的场强.故B正确C、由于中心电荷的电性无法判断，电场线方向无法判定，则不能比较a、b的电势高低.故C错误D、电场力对两粒子均做正功，则两个粒子的电势能均减小.故D错误故选：B 6. 关于等势面和等势线的说法，下列哪些说法是正确的()A. 等势面和电场线处处垂直，等势线的疏密可

7、以反映电场强度的强弱B. 同一等势面上的点场强大小必定处处相等C. 电荷从电场中一点移到另一点，电场力不做功，电荷必在同一等势面上移动D. 负电荷所受电场力的方向必和该点等势面垂直，并指向电势升高的方向【答案】D【解析】解：A、等势面和电场线处处垂直，电场线的疏密可以反映电场强度的强弱，等差等势面等势线的疏密也可以反映电场强度的强弱.故A错误B、电场中电势相等的各个点构成的面叫做等势面，等势面上各个点的场强大小情况要看具体的电场，故B错误C、电荷从电场中一点移到另一点，电场力始终不做功，电荷必在同一等势面上移动；而电荷从电场中一点移到另一点，电场力不做功，电荷的起到与终点在同一个等势面上，当未

8、必在同一等势面上移动.故C错误D、等势面与电场线垂直，点电荷与等势面也垂直，负电荷所受电场力的方向必和该点等势面垂直，并指向电势升高的方向.故D正确故选：D 电场中电势相等的各个点构成的面叫做等势面；等势面与电场线垂直，沿着等势面移动点电荷，电场力不做功.电场线与等势面垂直.电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小电场中电势相等的各个点构成的面叫做等势面；等势面与电场线垂直，沿着等势面移动点电荷，电场力不做功7. 如图所示，以O点为圆心的圆周上有六个等分点a、b、c、d、e、f，等量正、负点电荷分别放置在a、d两点时，下列说法中正确的是()A. b、c、e、f四点的场强相同B.

9、b、c、e、f四点的电势相等C. O点的电势高于b、c、e、f四点的电势D. 将一带正电的试探电荷从O点移到e点，电场力做正功【答案】D【解析】解：A、由题意可知，两点电荷在e、f处的电场强度各自进行矢量合成，则e、f处场强大小相等，而方向不相同，同理b、c电场强度大小相等，方向不同，故A错误B、依据等量异种电荷，等势线的分布，可知，b、f二点的电势相等，而c、e二点的电势相等，故B错误；C、根据沿着电场线方向，电势降低，因此O点的电势高于c、e二点的电势，而低于b、f二点的电势，故C错误；D、将一带正电的试探电荷从O点移到e点，即从高电势移动低电势，那么电势能降低，因此电场力做正功，故D正确

10、；故选：D二、多选题8. 如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直平面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称.忽略空气阻力.由此可知()A. Q点的电势比P点高B. 油滴在Q点的动能比它在P点的大C. 油滴在Q点的电势能比它在P点的大D. 油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小【答案】AB【解析】解：A、根据粒子的弯折方向可知，粒子受合力一定指向上方；同时因轨迹关于P点对称，则可说明电场力应竖直向上；粒子带负电，故说明电场方向竖直向下；则可判断Q点的电势比P点高；故A正确；B、粒子由P到Q过程，合外力做正功，故油滴在Q点的动能比它在P点的大；故B正确；C、因电场力做正功，故电

11、势能减小，Q点的电势能比它在P点的小；故C错误；D、因受力为恒力；故PQ两点加速度大小相同；故D错误；故选：AB9. 一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、17V、26V.下列说法正确的是()A. 电场强度的大小为2.5V/cmB. 坐标原点处的电势为1 VC. 电子在a点的电势能比在b点的低7eVD. 电子从b点运动到c点，电场力做功为9eV【答案】ABD【解析】解：A、如图所示，在ac连线上，确定一b点，电势为17V，将bb连线，即为等势线，那么垂直bb连线，则为电场线，再依据沿着电场线方向，电势降低，则电场线方向如下图，因为匀强电场

12、，则有：E=Ucbd，依据几何关系，则，因此电场强度大小为E=26-173.6=2.5V/cm，故A正确；B、根据c-a=b-o，因a、b、c三点电势分别为a=10V、b=17V、c=26V，解得：原点处的电势为0=1V，故B正确；C、因Uab=a-b=10-17=-7V，电子从a点到b点电场力做功为W=qUab=7eV，因电场力做正功，则电势能减小，那么电子在a点的电势能比在b点的高7 eV，故C错误；D、同理，Ubc=b-c=17-26=-9V，电子从b点运动到c点，电场力做功为W=qUbc=9eV，故D正确；故选：ABD。10. 某同学研究电子在电场中的运动时，电子仅受电场力作用，得到了

13、电子由a点运动到b点的轨迹(虚线所示)图中一组平行实线可能是电场线，也可能是等势面，则下列说法正确的是()A. 不论图中实线是电场线还是等势面，a点的电势都比b点低B. 不论图中实线是电场线还是等势面，a点的加速度都比b点小C. 如果图中实线是电场线，电子在a点动能较小D. 如果图中实线是等势面，电子在a点电势能较小【答案】CD【解析】解：A、若图中实线是电场线，电子所受的电场力水平向右，电场线方向水平向左，则a点的电势比b点低；若实线是等势面，由于电场线与等势面垂直，电子所受电场力方向向下，则电场线方向向上，则a点的电势比b点高.故A错误B、不论图中实线是电场线还是等势面，该电场是匀强电场，

14、a点和b点的场强大小相等，电子的加速度相等.故B错误C、如果图中实线是电场线，电子所受的电场力水平向右，电场力对电子做正功，则由动能定理得知，电子在a点动能较小.故C正确D、如果图中实线是等势面，电子所受电场力方向向下，电场力对电子做负功，则电子在a点电势能较小.故D正确故选：CD11. 如图所示，倾角为=30的光滑绝缘直角斜面ABC，D是斜边AB的中心，在C点固定一个带电荷量为+Q的点电荷.一质量为m，电荷量为-q的小球从A点由静止释放，小球经过D点时的速度为v，到达B点时的速度为0，则()A. 小球从A到D的过程中静电力做功为12mv2B. 小球从A到D的过程中电势能逐渐减小C. 小球从A

15、到B的过程中电势能先减小后增加D. AB两点间的电势差UAB=mv2q【答案】CD【解析】【分析】根据动能定理研究该质点从A点滑到非常接近斜边底端B点的过程，其中的A、D点是同一等势面上，然后结合动能定理即可判断。本题考查动能定理的应用，电场力做功的特点，涉及能量变化的题目一般都要优先考虑动能定理的应用，并要求学生能明确几种特殊力做功的特点。【解答】A.斜面的倾角为=30，斜面上AD=DB，由几何关系可知，AC=AD=CD，即A到C的距离与D到C的距离是相等的，所以D与A的电势相等，则由W=qU，知A到D的过程中电场力做的功等于0，故A错误；B.由于即A到C的距离与D到C的距离是相等的，由几何

16、关系可知，沿AD的方向上的各点到C的距离先减小后增大，距离减小的过程中电场力对负电荷做正功，所以从A到D的过程中负电荷的电势能先减小后增大，故B错误；C.结合B的分析，同理可知，小球从A到B的过程中电势能先减小后增加，故C正确；D.设AB的长度为2L，则AD=DB=L，在小球从A到D两点得过程中，由动能定理有：mgLsin=12mv2-0，在小球从A到B的过程中有：mg2L+(-q)UAB=0-0，所以：UAB=mv2q，故D正确。故选CD。12. 如图所示，在等量正电荷连线的中垂线上取A、B、C、D四点，A、D两点与B、C两点均关于O点对称，设各点电势分别为A、B、C、D.下列说法正确的是(

17、)A. ADB. A=DB=CC. A=B=C=DD. ACBD【答案】AB【解析】解：根据等量同种正点电荷的电场线分布得：其连线的中垂线不是一条等势线，可根据电场强度的方向可知，即为OA，0DOA=OD，OB=OC，所以A、D两点的电势相等，B、C两点电势相等；根据沿电场线方向电势降低，所以B点电势均高于A点C点电势大于D点电势，故AB正确，CD错误，故选：AB三、计算题13. 将电荷量为610-6C的负电荷从电场中A点移到B点，克服电场力做了310-5J的功，再将该电荷从B点移到C点，电场力做了1.210-5J的功，则AC两点间的电势差是多少？【答案】解：AB间的电势差UAB=WABq=-

18、310-5-610-6V=5V，BC间的电势差UBC=WBCq=1.210-5-610-6V=-2V所以UAC=UAB+UBC=3V故AC间的电势差为3V【解析】根据电场力做功做电势差的关系，求出AB间、BC间的电势差，从而得出AC间的电势差解决本题的关键掌握电场力做功与电势差的关系W=qU14. 将带电荷量为610-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了310-5J的功，再从B移到C，静电力做了1.210-5J的功.则(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)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？(3)若A点为零电势点，则B

19、、C两点的电势各为多少？【答案】解：(1)负电荷从电场中的A点移动到B点，电场力做功为：WAB=-310-5J，电势能增加量为EPAB=310-5J；从B点移动到C点，电场力做了WBC=1.210-5J的功，电荷的电势能减小量EPBC=1.210-5J，所以电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中电势能增加量为：EPAC=EPAB-EPBC=310-5J-1.210-5J=1.810-5J. (2)规定A点的电势能为零，从A点到B点，负电荷的电势能增加310-5J，可知B点的电势能为：EPB=310-5J；电荷从A点到C点，电势能增加1.810-5J，则C点的电势能为：EPC=1.810-

20、5J；(3)若A点为零电势点，则B、C两点的电势各为：B=EPBq=310-5610-6V=5V C=EPCq=1.810-5610-6V=3V 答：(1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中，电势能共电势能增加1.810-5J. (2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为310-5J和1.810-5J. (3)若A点为零电势点，则B、C两点的电势各为5V和3V【解析】(1)负电荷在电场力作用下发生位移，电场力做负功，则电荷的电势能增加.克服静电力做多少功，电势能就增加多少.相反，电场力做功多少，电荷的电势能就减少多少.根据电场力做功与电势能变化的关系求解.先求出电场力

21、做功，再求解电势能的变化量(2)根据电势能的变化量，确定出电荷在B点和C点的电势能(3)根据公式=EPq，代入数据计算电势电荷的电势能增加还是减少是由电场力做功的正负决定.就像重力做功与重力势能一样，求电势能，往往先求电势能的变化量，再求解某点的电势能15. 如图所示，内表面光滑绝缘的半径为1.2m的圆形轨道处于竖直平面内，有竖直向下的匀强电场，场强大小为3106V/m.有一质量为0.12kg、带负电的小球，电荷量大小为1.610-6C，小球在圆轨道内壁做圆周运动，当运动到最低点A时，小球与轨道压力恰好为零，g取10m/s2，求：(1)小球在A点处的速度大小；(2)小球运动到最高点B时对轨道的

22、压力【答案】解：(1)重力：G=mg=0.12kg10N/kg=1.2N 电场力：F=qE=1.610-6C3106V/m=4.8N 在A点，有：qE-mg=mv12R 代入数据解得：v1=6m/s (2)设球在B点的速度大小为v2，从A到B，由动能定理有：(qE-mg)(2R)=12mv22-12mv12 在B点，设轨道对小球弹力为FN，则有：FN+mg-qE=mv22R 由牛顿第三定律有：FN=FN 代入数据解得：FN=21.6N 答：(1)小球在A点处的速度大小为6m/s；(2)小球运动到最高点B时对轨道的压力为21.6N【解析】(1)球受重力、电场力、弹力，重力小于电场力，在A点，合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解A点的速度大小；(2)对从A到B过程根据动能定理列式求解B点的速度；在B点，重力、电场力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解支持力；根据牛顿第三定律得到压力本题关键是明确小球的受力情况和运动情况，结合动能定理和向心力公式列式分析，可以将重力和电场力合成为“等效重力”，然后就能够结合竖直平面内的圆周运动模型进行分析