10.1 电势能和电势-【学霸题中题】2024-2025学年新教材高中物理必修第三册(人教版2019) 江苏专用

第十章 静电场中的能量 第1节 电势能和电势 第1关练速度 0min为准，你的时间： W C.E=W,= D.E4=-W,9,=- 题型1静电力做功的特点 4.(2024·河北石家庄月考) B 1.如图所示是以点电荷 如图所示，在匀强电场中电 5面 +Q为圆心的一组同心 场强度E=2.0×10V/m,直线AB两点相距 圆（虚线），电场中 L=50cm,AB与电场线夹角0=37°，把一个 有A、B、C、D四点.现将 q=-1.0×108C的电荷从B移到A点过程中， 一带正电荷的点电荷 电场力做功及电势能的变化正确的是 由A点沿不同的路径移动到D点，沿路径① (sin37°=0.6，cos37°=0.8)》 做功为W,沿路径②做功为W2,沿路径③做 () 功为W,则 A.电场力做功-1.0×10J.电势能减少1.0× ( A.W2<W3<W 104J B.W,=W2=W3 B.电场力做功-0.8×104J,电势能减少0.8× C.W,>W>W 104J D.因不知道+Q的具体数值，故无法进行判断 C.电场力做功0.8×10+J,电势能减少0.8× 题型2对电势和电势能的理解 104J 2.下列关于场强、电势和电势能的叙述正确的是 D.电场力做功1.0×104J,电势能减少1.0× () 104J A.场强和电势能都由电场本身决定，与试探 题型4电势高低的判断方法 电荷无关 5.如图，a、b是正点电荷电场中a B.电荷在电势越高的地方电势能越大 的一条电场线上的两个点，这两个点的电势 C.在任何电场中，场强越大的地方，电势也 和电场强度分别为中P。和E、E,则下列关 越高 于二者大小关系的表述正确的是 ( D.电场强度的方向是电势降低最快的方向 A.>,E.>E B.>,E.<E 题型3电场力做功与电势能的关系 C.9.=96,E.=E D..<o,E.>E 3.在点电荷Q形成的电场中有一点A,当一个带 6.将一正电荷从无限远处移入电场中M点，电 电荷量为-？的试探电荷从电场的无限远处 势能减少了8.0×10J,若将另一等量的负电 (零势能位置)被移到电场中的A点时，静电 荷从无限远处移人电场中的N点，电势能增 力做的功为W,则试探电荷在A点的电势能 加了9.8×10”J.则下列判断正确的是( E:及电场中A点的电势中a分别为() W A.u<<O B.Py>Py>0 A.E1=-W,P1= B.E4=W,9,=- C.<u<O D.u>x>0 第十章学霸019 第2关练准确率 】准确率>90%，你做对题 A.M点电场强度小于N点的电场强度 B.M、N两点关于O点对称，则M、N两点电 7.如图所示，匀强电场中同一圆上有A、B、C、D 势相等 四点，AC、BD为圆的直径且相互垂直，AC与 C.将一正点电荷从M点沿圆弧移动到N点 电场线方向平行.将一正点电荷在电场中移 的过程中电场力做负功 动，下列说法中正确的是 D.同一电荷在O点的电势能等于其在P点 的电势能 10.(2024·广东广州期中)如图甲所示为静电 除尘设备的结构示意图，把高压电源的正极 接在金属圆筒上，负极接到圆筒中心悬挂的 A.从A移到B与从B移到C,电场力做功 金属线上，其横向截面图如图乙所示，虚线 相同 B.从A移到C与从B移到D,电场力做功 PQ是某带电粉尘的运动轨迹，则下列说 相同 法正确的是 C.从A移到B电场力做的功大于从B移到C 电场力做的功 D.从A移到D电场力做的功小于从D移到 C电场力做的功 8.(2023·江西省重，点校联盟期初)某空间中存 在着竖直方向的匀强电场，一带正电小球以 A.电场中P点的场强大于Q点的场强 100J的初动能竖直向上抛出，小球在上升过 B.电场中P点的电势低于Q点的电势 程中受到恒定空气阻力的作用，当小球上升 C.粉尘最终会附着在中心金属线上并沿中 到a位置时，重力势能升高了30J,动能减少 心金属线下落 了60J,电场力做了-15J的功.此上升过程中 D.粉尘由Q点运动至P点，电势能逐渐 减小 A.重力与电场力大小之比为1：2 11.(2024·福建福州期中)如图所示，空间中有 B.重力与电场力大小之比为4：1 两个固定的等量正点电荷，两电荷的连线处 C.阻力与电场力大小之比为1：1 于水平方向，O为连线的中点，P、M为连线 D.阻力与电场力大小之比为1：2 的中垂线上的两点且在竖直方向，且PO= 9.(2024·河南开封期中)如图所示，以两等量 OM=h现将一带负电的小球从P点静止释放， 异种点电荷连线的中点O为圆心画出半圆， 重力加速度为g,下列说法正确的是() 在半圆上有M、P、N三点，M、N两点在两电荷 P 连线上，P点在两电荷连线的垂直平分线上 ⑧才0 下列说法正确的是 ·3制 A.从P到O的过程中，小球的电势能一直 增大 必修第三册学霸020 B.从P到O的过程中，小球的加速度一直 小球（视为，点电荷），b固定在M点，a从N 增大 点静止释放，沿半圆槽运动经过P点时速度 C.从P到M的过程中，小球的机械能先增 为零，则下列说法错误的是 () 大后减小 D.到达M点时，小球的速度为0 12.(2024·广东江门五校联考)如图所示，平行 线代表电场线，但未指明方向，带电量为 A.小球a从N到P的过程中，电势能一直 +102C的微粒在电场中只受电场力作用，当 减小 由A点运动到B点时，动能减少了0.1J,已 B.小球a从N到P的过程中，动能先增大 知A点电势为-10V,则 ( 后减小 C.小球a从N到P的过程中，库仑力增大 B 2, D.小球a从N到P的过程中，重力势能减 少量等于电势能增加量 A.B点的电势为零，微粒运行轨迹是1 第3关练思维宽度 难度级别：☆☆文女 B.B点的电势是-20V,微粒运行轨迹是1 15.如图所示，BC是半径为R的.圆弧形光滑绝 C.B点的电势为零，微粒运行轨迹是2 D.B点的电势是-20V,微粒运行轨迹是2 缘轨道，它位于竖直平面内，其下端与水平 13.(2024·吉林通化月考)如图甲所示，场源为 绝缘轨道平滑连接，整个轨道处在水平向左 点电荷Q,它的电场中有一条电场线，上面 的匀强电场中，电场强度为E.今有一质量 有A、B两点，若从某点由静止释放一电子， 为m、电荷量为+g的滑块（体积很小可视为 假设电子仅受电场力作用，电子从A点运动 质点)从C点由静止释放，滑到水平轨道上 到B点的速度一时间图像如图乙所示.则 的A点时速度减为零，若已知滑块与水平轨 道间的动摩擦因数为“，重力加速度为 8,求： (1)滑块通过B点时的速度大小： (2)水平轨道上A、B两点之间的距离. A.场源为点电荷Q,它一定为负点电荷，并 且在B的右侧 B.A、B两点的电场强度E,>EB C.电子在A、B两点具有的电势P,>PB D.电子在A、B两点具有的电势能E4<E 14.(2024·陕西西安期中)如图所示，半圆槽光 滑、绝缘、固定，圆心是O,最低点是P,直 径MN水平，a、b是两个完全相同的带正电 第十章学霸021第十章 静电场中的能量 第1节 电势能和电势 电场中的始末位置有关,将一正点电荷从M点沿圆孤移动到A点 的过程中电场力做正功,故C错误;D.等量异种点电荷连线的中 第1关(练速度) 垂线为等势面,且电势为零,因此同一电荷在0点的电势能等于其 1. B 解析:根据W=aU可知.因为电场力做功只与初、末位置有关 在P点的电势能,均等于零,故D正确.故选D 而与电荷运动路径无关,故沿三条路径将点电荷由A移动到D的 10.D 解析:A.电场线的疏密反映场强的大小,根据题意可知,P点 过程中,做功相等,即W.=W.=W.故选B 的场强小于0点的场强,故A错误;B. 在电场线中,沿着电场线 2.D 解析:A.电场强度由电场本身的性质决定,面电势能E.= 方向电势逐渐降低,因此P点的电势高于0点的电势,故B错 与放入电场中的试探电荷的电荷量有关,故A错误;B. 根据电势 误;CD.强电场作用下,空气发生电离,粉尘会吸附电子带负电. 能的公式E。=o可知:电场中电势越高的地方,正电荷在该点具 从而受到指向侧壁的电场力,则粉尘由Q点运动至P点,电势能 有的电势能越大,负电荷在该点具有的电势能越小,故B错误;C 减小.最终会附着在圆简侧壁上,故C错误.D正确.故选D 靠近负点电荷,电场强度大,而电势却越低,故C错误;D. 沿电场 11.C 解析:AC.从P到0的过程中,电场力和重力都做正功,电势 线的方向电势降低,电场线的方向是电势降低最快的方向,故D正 能一直减小,从0到M的过程中,电场力做负功,小球速度减小. 确.故选D 故从P到V的过程中,小球的机械能先增大后减小.故A错误. 3.A 解析:依据题意,一&的检验电荷从电场的无限远处被移到电场 C正确;B.0点的场强为零,从P到0小球的加速度一直减小.由 中的A点时,电场力做功W.则电荷的电势能减小W.无限远处电 于P0间电场线的疏密情况不确定,电场强度大小变化情况不确 荷的电势能为零,则电荷在A点的电势能为E.=-W,A点的电势 定,则电苟所受电场力大小变化情况不确定,加速度变化情况不 -VV故选A. 能确定,加速度可能先增大后减小,也可能一直减小,不可能一直 增大,故B错误;D.根据电场的对称性原理可知,P与M两点的 4.C 解析:把a=-1.0x10-*C的电荷从B移到A点过程中.电场力 电势相等,则小球在这两点的电势能相等,电场力做功为零,故小 做功为:W=Vng=-ELgcosa-2.0x10-x50x10-}x1.0x10-*x0.8J= 0.8x10 1.即电场力做功0.8x10^1.根据功能关系可知.电势能 减少0.8x10+3.故ABD错误.C正确.故选C. 2Vgh,故D错误故选C 5.A 解析:由于图中没有电场线的方向,所以电场线的方向可能向 12.A 解析:带正电的微粒仅受电场力的作用,从A点运动到B点时 左,也可能向右;①若电场线的方向向右,则正电荷在a的左侧,所 动能减少了0.11.说明电场力做负功,则知电场力方向水平向左. 以a点的电场强度大,即E.>E.;沿电场线方向电势降低,可以比 根据曲线运动的合力指向轨迹的内侧,故微粒的运动轨迹是如题 较电势高低,根据电场线方向可知>。;②若电场线的方向向 E。 图虚线1所示,根据动能定理q=AE..得Vn= 左,则正电荷在5的右侧,所以b点的电场强度大,即E.>E.;沿电 场线方向电势降低,可以比较电势高低,根据电场线方向可知2。> ;由以上的分析可知,A正确 6.C 解析:正电荷从无限远处移向电场中M点,电势能减小80x10*$. 13.B 解析:A.电子从静止释放后从A运动到B.则电子受到的电场 电场力做正功为8.0x10”J.则M点的电势低于无限远处的电势 力方向从A到B,场源点电荷0一定为负电荷,并在A的左侧. 即2<0.负电荷从无限远处移入电场中的V点.电势能增加.电场 故A错误;B.从速度-时间图像看出,电子从A运动到B过程速 力做负功为9.8x10*1.则V点的电势低于无限远处的电势,即 度增大,加速度变小.电场力减小.即F.F.场强变小.则B点的 2<0.由于两电荷电量相等,根据/-知,从无限远处移入电场 场强小于A点的场强,即E>E.故B正确;C.电子带负电,电场 线方向从B到A.沿着电场线电势降低,则B点的电势大于A点 中的N点,电场力做功较大.N点与无限远处间的电势差较大. 的电势,即.故C错误;D.因电场力做正功,则电势能减 则点的电势低于M点的电势,即得到<<0 小,故D错误.故选B. 第2关(练准确率) 14.A 解析:C.a由V到P的过程中,重力竖直向下,而库仑力一直 7. A 解析:因为在匀强电场中,且从A移到B与从B移到C的过程 中,沿力方向的位移相同,根据功的定义可知,电场力做功相 。: 同,A正确,C错误;从A移到C与从B移到D.因为沿力方向的位 确;B.在整个过程中合力先与运动方向的夹角为锐角,合力做正 移不同,故电场力做功不相同,B错误;从A移到D和从D移到C 功;而后过程中合力与运动方向夹角为钝角,合力做负功;故从A 的过程中,沿力方向上的位移相同,故电场力做功相同,D错误,故 到P的过程中,速率先增大后减小,即动能先增大后减小,故B正 选A. 确;A.从N到P的过程中,库仑力一直与运动方向夹角大于90{. 8.C 解析:AB. 由题意知,此过程中,电场力做功为W。=-Fh 故库仑力一直做负功,电势能一直增加,故A错误;D.从N到P -151.重力做功为W=mgh=-AE =-30J.解得mg:F.=2:1 的过程中,动能的变化量为零,根据能量守恒可知,重力势能的减 故AB错误;CD.此过程中.由动能定理有W.+W+W.=AE。.解 少量等于电势能增加量,故D正确.故选A 得W*=-15J.而W=-Fh=-15J联立解得F:F=1:1. 第3关(练思维宽度) 故C正确,D错误.故选C. /2(mg-qE)R (2)g_f 9.D 解析:A.根据对称性可知.M点的电场强度等于N点的电场强 15.(1)/ qf+mg 度,故A错误;B.沿着电场线的方向电势降低,在等量异种点电荷 解析:(1)对滑块从C到B过程,根据动能定理.有:mgR-aER= 2(n_)R 连线上,电场线的方向由正电荷指向负电荷,因此可知点的电势 比N点电势高,故B错误;C.电场力做功与路径无关,只与电荷在 参考答案学霸09 (2)对从C到A过程,根据动能定理,有:mgR-oE(R+x)-amgx 线上移动电荷时电场力不做功,所以电子从A点移动到C点时,电 场力做功为零,故C正确;D.一个电子从B点移动到C点,电场力 做功为Wc=-ec=-e(-)=12eV.故D错误故选C. 第2节 电势差 8.B 解析:A.若图中实线是电场线,则粒子受到的电场力水平向 右,电子带负电,所以场强的方向水平向左,而沿着电场线方向电 第1关(练速度 势逐渐降低,所以b点的电势高于a点的电势,故A错误;B. 若图 中实线是等势线,则电子受到的电场力方向竖直向下,电子的速度 方向和电场力方向成钝角,从a点到5点的过程中电子做减速运 电势差等于从其中一点移到另一点时,电场力所做的功与电荷量 动,所以电子在a点的速率大于在b点的速率,故B正确;C.根据 的比值,故A错误;B.电势差由电场本身决定,与零电势的选取无 上述分析可知,若电子在a点的速率较大,则图中的实线是等势 关,电势零点的选取是任意的,但是电场中两点间的电势差是确定 线,故C错误;D.若实线是电场线,则电子受到的电场力方向水平 的,故B正确;C. 根据W=q/得在两点间移动电荷时,电场力做功 向右,若实线是等势线,则电子受到的电场力方向竖直向下,前者 的多少跟这两点间的电势差有关,故C错误;D.两点间的电势差 速度和电场力的夹角为锐角,后者速度和电场力的方向为钝角,前 是由电场本身决定的,与检验电荷无关,仅由电场决定,故D错误 者电子在a点的电势能大干在么点的电势能,后者电子在a点的 故选B 电势能小于在上点的电势能,故D错误,故选B. 2. C 解析:A.B两点间的电势差V.=60V.知A点的电势比B点的 9. D 解析:A.由等势面作出的电场线如 电势高60V.B、C两点间的电势差Vc=-50V.知B点的电势比C 图所示,可知P.0两点处的电荷带异种 点的电势低50V.则A点的电势比C点的电势高10V.所以> 电荷,故A错误:B.分析可知,该电场为 c故选C 等量的异种点电荷形成的电场,c点与a W8.0x10-2} 3.A 解析:由题可知,V-” 22.0x10V=40V,故A正确;试探 点在两点电荷连线的中垂线上,距两点 电荷的距离相等,可知两点电荷在。点 电荷在B.C、D三点之间移动时,电场力不做功,则B、C.D三点中 与d点产生的场强大小相等,根据矢量合成可知,c点与a点的电 任意两点间的电势差都为0.即B.C、D三点电势相同,则A.B两点 场强度方向相同.均为垂直c向右,故B错误;C.电场线从高电势 间电势差等于A.C两点间电势差,故BCD错误.故选A 面指向低电势面,故a点的电势高于b点的电势,c.d两点在同一 4.C 解析:A.同一等势面上电势处处相同,A、B是同一等势面上的 等势面上,则c点的电势等于d点的电势,可得→,故 两点,因此A、B两点的电势相同,故A错误;BC.该电场为正的点 C错误;D.a点的电势高于b点的电势,由E.=,可知电子在a 电荷形成的电场,因此离场源电荷越近电势越高,B点比C点离场 点的电势能比在b点的电势能小,可得电子的电势能E>E。= 源电荷更近,所以B点的电势高于C点的电势,而正电荷在电势高 EE,故D正确.故选D. 的地方电势能大,将正电荷从B点移到C点,其电势能减小,故 10.D 解析:A.电子不一定是从a点运动到b点,故A错误;B.若电 B错误,C正确;D.在同一等势面上移动电荷,电场力不做功,A、B 子从a点运动到b点,根据动能定理,电场力做正功为W。 是同一等势面上的两点,因此将正电荷从A点沿虚线移到B点,静 - =17V-2V=15V.得=-15v.即 -=15v.可见$$ 电力不做功,故D错误.故选C 相邻的等势面之间的电势差为5V.因为=0.所以。=-10V. 5.C 解析:A.带电导体处于静电平衡状态,导体内部的场强处处为 故B错误;C.由上述知.=-5V.所以电子在等势面2上的电势 0.所以导体内部不同的位置电势一定相等,故A错误;B. 电场线 能为E==5eV.故C错误;D.电子在等势面1上的电势能为 的疏密程度表示电场强度的强弱,B点的电场线比A或C点的电 E=q=10eV,电子运动中动能和电势能之和不变,为E=E' 场线疏,所以B点的电场强度小于A点的电场强度,故B错误;C E.=12eV,所以电子的电势能为-3eV时,它的动能为E。= 沿电场线方向电势降低,所以A、C两点的电势高于B点的电势,故 15eV.故D正确.故选D C正确;D.负电荷的受力方向与电场线方向相反,所以负电荷从C 11.D 解析:A.电场强度是矢量,题图中每一点的电场强度应为匀 点沿虚线移到B点的过程中电场力做负功,电势能增大,故D错 强电场E和点电荷+0在该点产生的电场强度的合场强,b.d两 .故选C. 点的电场强度大小相等,方向不同,A错误;B.把正电荷从a点移 6.C 解析:A.根据粒子的运动轨迹可知,粒子所受电场力指向运动 到/点,电场力做正功,所以a点的电势大于/点的电势,B错误; 轨迹的凹侧,即电场力方向斜向右下,因带电粒子带正电,则电场 C. 球面bef是等势而,所以点电荷+a在球面bedf上任意两点之 线方向垂直于等势而斜向右下,根据沿电场线方向电势逐渐降低 间移动时,电场力不做功.C错误;D.因为a、e两点所在直线与匀 可知,等势面c的电势最高,等势面a的电势最低,故A错误;BC 强电场E的方向相同,因此将点电荷+a从球面上a点移动到e 因为P点电势高于0点电势,根据E.=,由于带电粒子带正电 点.电场力做功最多,电势能变化量最大,D正确,故选D. 可知粒子在电势较高的P点时的电势能比在①点时大,根据能量 12.D 解析:A.M点处的等势面比N点处等势面密集,则M点的电 守恒可知粒子在0点时的动能比在P点时大,故B错误,C正确; 场强度大于N点的电场强度,故A错误;B. 电场线与等势面垂 D. 若图中三个等势面为等差等势面,则由于P点处的等势面较 直,则正对N点射入“透镜”电场的正电子受到的电场力的方向 密,所以P点的电场强度较大,粒子在P点受到的电场力较大,故 不总是指向N点.不会经过N点.故B错误;C. 电场线与等势面 粒子在0点时的加速度比在P点时的小,故D错误,故选C. 垂直,由图中对称性及力的合成法则可知,正对小孔CD中心射入 第2关(练准确率) “透镜”电场的正电子受到的电场力的方向与速度方向相同,会沿 7.C 解析:A.A点和C点电势相等,故AC为一条等势线,又电场线 直线穿出小孔,故C错误;D.电场线与等势面垂直,根据垂直虚 与等势线垂直.所以电场方向垂直于AC.且指向B.故A错误:B 线AB射入小孔CD的正电子束受到的电场力方向可知,该“选 镜”电场对垂直虚线AB射入小孔CD的正电子束有发散作用,故 D正确.故选D. 必修第三册 学霸10