【优选整合】人教版高中物理选修3-1第1章-第4节-电势能和电势(练)含答案解析

【优选整合】人教版高中物理选修3-1第1章-第4节-电势能
和电势（练）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
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，1、2两点间距离与3、4两点间距离相等.下列判断正确的是( )
A ．2、3两点的电势相等
B ．1、3两点的电场强度相等
C ．1、2两点的电场强度相等
D ．1、2两点的电势差与3、4两点的电势差相等
2．某带电粒子仅在电场力作用下由 A 点运动到 B 点。

如图所示，实线为电场线，虚线为粒子运动轨迹， 由此可以判定( )
A ．粒子在 A 点的加速度大于它在
B 点的加速度
B ．粒子在 A 点的动能小于它在 B 点的动能
C ．电场中 A 点的电势低于 B 点的电势
D ．粒子在 A 点的电势能小于它在 B 点的电势能
3．一带电粒子仅在电场力作用下从A 点开始以0v -做直线运动，其v-t 图像如图所示，粒子在0t 时刻运动到B 点，30t 时刻运动到C 点，下列判断正确的是
A ．A 、
B 、
C 三点的电势关系为B A C ϕϕϕ>>
B ．A 、B 、
C 三点场强大小关系为C B A E E E >>
C ．粒子从A 点经B 点运动到C 点，电势能先增加后减少
D ．粒子从A 点经B 点运动到C 点，电场力先做正功后做负功
4．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
5．在静电场中，一个电子由a 点移到b 点时电场力做功为+4eV ，则下列判断中正确的是
A ．电子的电势能增加4eV
B ．电子的电势能减少4eV
C ．电子的电势能减少4J
D ．a 、b 两点间电势差ab U =4V
6．如图所示，真空中有两个点电荷Q 1=+9.0×10﹣8C 和Q 2=﹣1.0×10﹣8C ，分别固定在 x 坐标轴上，其中Q 1位于x=0处，Q 2位于x=6cm 处．在x 轴上（ ）
A ．场强为0的点有两处
B ．在x ＞6cm 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0＜x ＜6cm 的区域，场强沿x 轴正方向
7．如图所示的四种电场中，分别标记有a 、b 两点。

图中a 、b 两点的电势相等、且电场强度相同的是（ ）
A．甲图：与点电荷等距的a、b两点
B．乙图：两平行板间电场中的a、b两点
C．丙图：两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
D．丁图：点电荷与带电平板形成的电场，平板上表面与点电荷距离不相等的a、b两点
二、多选题
8．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点时的电势能大
三、解答题
9．将一个电量为－2×10－9C的点电荷从电场中的N点移动到M点，需克服电场力做功1.4×10－8J，求：
(1)N、M两点间的电势差U NM为多少？
(2)若将该电荷从M移到N，电场力做什么功？U MN为多少？
10．如图所示，空间存在着一水平向右的匀强电场，一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从A点以竖直向上的速度v进入匀强电场，粒子到达B点时速度方向与竖直方向成θ角，不计粒子的重力．求：A、B两点间的电势差．
参考答案
1．A
【详解】
由题目可得，2与3处于同一条等势线上，所以2与3两点的电势相等，A 正确；电场线的疏密表示电场的强弱，由图可得，1与3比较，它们的电场强度的大小不相同，方向不同，B 错误；电场线的疏密表示电场的强弱，由图可得，1与2比较，它们的电场强度的大小不相同，方向相同，C 错误；根据W U q
=，由于1、2两点的电场线比3、4两点间的电场线密集，故在12两点间电场力做功多，故12两点间电势差大，D 错误．
【点睛】
根据电场线的分布特点：从正电荷或无穷远处出发到负电荷或无穷远处终止，分析该点电荷的电性；电场线越密，场强越大．顺着电场线，电势降低．利用这些知识进行判断． 2．D
【详解】
A ．电场线的疏密表示场强大小，由图知粒子在A 点的场强小于
B 点的场强，在A 点所受的电场力小，故在A 点的加速度小于B 点的加速度，故A 错误；
B ．由图知带电粒子的运动轨迹向下弯曲，则带电粒子所受的电场力沿电场线切线向下，则知电场力对粒子做负功；动能减小，有粒子在A 点的动能大于它在B 点的动能；故B 错误； D ．因粒子由A 到B 时，电场力做负功，故电势能增大，则粒子在A 点的电势能小于它在B 点的电势能；故D 正确；
C ．粒子所受电场力方向与电场强度相反，则粒子带负电，而电势能P E q ϕ=，因A 点的电势能低于B 点，有()()A B q q ϕϕ-<-；可得A B ϕϕ>，故A 点的电势高于B 点的电势；故C 错误；
故选D 。

3．C
【解析】
A 、因为不知道带电粒子的电性，所以无法判断电势的关系，故A 错误；
B 、由速度图像可知，加速度先增大后减小，所以B 点的加速度最大，电场强度最大，故B 错误；
C 、由图像可知：动能先减小后增大，根据能量守恒可知：电势能先增后减小，故C 正确；
D 、因为电势能先增大后减小，所以电场力先做负功后做正功，故D 错误；
故选C ．
【点睛】速度图像的斜率大小表示加速度的大小，根据速度大小可知动能的变化，根据能量守恒可知电势能的变化．
4．D
【解析】
【分析】
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．
【详解】
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．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．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，当未必在同一等势面上移动． 故C 错误．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 ．
【点睛】
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．
5．B
【解析】
由4eV ab pa pb W E E =-=+可知，电场力做正功+4eV ，电势能必然减少-194eV=6.410J ⨯；ab 两点电势差为4V ab ab W U e
=
=--．综上分析，B 正确． 6．D
【详解】
A 项：某点的电场强度是正电荷Q 1和负电荷Q 2在该处产生的电场的叠加，是合场强
根据点电荷的场强公式2
Q E k r ，所以要使电场强度为零，那么正电荷Q 1和负电荷Q 2在该处产生的场强必须大小相等、方向相反，不会在Q 1的左边，因为Q 1的电荷量大于Q 2，也不会在Q 1 Q 2之间，因为它们电性相反，在中间的电场方向都向右．所以，只能在Q 2右边．即在x 坐标轴上电场强度为零的点只有一个，故A 错误；
B 项：由选项A 的分析可知，在x ＞6cm 区域，有一点使得电场强度为0，则在x ＞6cm 区域，电势沿x 轴正方向先升高后降低，故B 错误；
C 项：x ＜6cm 区域电场强度方向沿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 项：在0＜x ＜6cm 的区域，场强沿x 轴正方向，故D 正确．
故应选D ．
7．C
【详解】
A ．某点电场线的切线方向表示该点的场强方向，图甲中a 、b 两点的场强方向不同，故A 不符合题意；
B ．顺着电场线电势降低，等势线垂直于电场线，则图乙中a 、b 两点的电势不等，故B 不符合题意；
C ．电场线的疏密程度表示电场的强弱，某点电场线的切线方向表示该点的场强方向，则图丙中a 、b 两点的场强相同；又等量异种电荷连线的中垂线是等势线，则图丙中a 、b 两点的电势相同，C 符合题意；
D ．电场线的疏密程度表示电场的强弱，则平板上表面与点电荷距离不相等的a 、b 两点场强大小不同，故D 不符合题意。

故选C 。

【点睛】
电场线的疏密程度表示电场的强弱，某点电场线的切线方向表示该点的场强方向，顺着电场线电势降低，等势线垂直于电场线。

8．CD
【解析】
由粒子的运动轨迹可知，粒子的电性与场源电荷的电性相反，但不能确定粒子的电性，选项A 错误；粒子在a 点和在c 点所受的电场力大小相同，方向不同，则加速度大小相同，方向
不同，选项B 错误；粒子在a 、c 之间运动过程中，电场力先做正功，后做负功，则粒子的动能先增大后减小，选项C 正确；从b 到a 电场力做负功，电势能变大，则粒子在a 点的电势能比在b 点时的电势能大，选项D 正确；故选CD.
点睛：本题中解题的关键在于曲线的弯曲方向的判断，应掌握根据弯曲方向判断受力方向的方法；本题中告诉的是等势面，很多同学由于思维定势当成了电场线从而出现错解． 9．（1）7V ；（2）正功，－7V
【详解】
（1）由题意可知，将电荷从N 移动到M 点，电场力做负功，即
W NM =－1.4×10－8J
根据公式
891.4107V 210
NM NM W U q ---⨯===-⨯ （2）当电荷从M 移到N 点时，电场力做正功．根据电势差之间的关系有
U MN =－U NM =－7V
10．22tan 2AB mv U q
θ= 【解析】
在B 点：cos B v v θ
= 从A 到B 据动能定理有221122
AB B qU mv mv =-，得22tan 2AB mv U q θ=。