10.1 电势能和电势 分层同步练习 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

1. 电势能和电势 一、必备知识基础练 题组一　静电力做功 1.如图是以电荷+Q为圆心的一组同心圆(虚线),电场中有A、B两点。现将一电荷量为q的正点电荷由A点沿不同的路径移动到B点,沿路径①做功为W1,沿路径②做功为W2,沿路径③做功为W3,则(　　) A.W2<W3<W1 B.W1=W2=W3 C.W2>W3>W1 D.W3>W2>W1 2.两带电小球,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,杆与电场强度方向平行,其位置如图所示。若此杆绕过O点垂直于杆的轴线转过180°,则在此转动过程中静电力对+q和-q做的功分别为(　　) A.πqEl,-πqEl B.qEl,-qEl C.qEl,qEl D.-qEl,-πqEl 题组二　静电力做功与电势能变化的关系 3.(多选)如图所示,一带正电的粒子q沿某椭圆轨道运动,该椭圆轨道的中心有一负电荷,在带电粒子由a点运动到b点的过程中(　　) A.静电力做负功,q的速度减小 B.静电力做负功,q的电势能增大 C.静电力做正功,q的速度增大 D.静电力做正功,q的电势能减小 4.如图所示,在电场强度为E=1×104 N/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的带正电的小球。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,静电力对小球做功多少?小球电势能如何变化? 题组三　电势、电势能与电场强度的关系 5.(2025浙江衢州期末)反天刀是生活在尼罗河的一种鱼类,沿着它身体的长度方向分布着电器官,这些器官能在鱼周围产生电场,假设反天刀周围的电场线分布示意图如图所示,A、B、C为电场中的点,下列说法正确的是(　　) A.头部带负电 B.A点电场强度大于C点电场强度 C.C点电势大于B点电势 D.正电荷从C点向A点运动,其电势能变大 6.如图所示,a、b,c、d,e、f,g、h为电场中的四组点,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同的是(　　) 正点电荷 等量异种电荷 等量同种点电荷 A.a、b B.c、d C.e、f D.g、h 二、关键能力提升练 7.(2025山东淄博期末)某电场的电场线分布如图所示,以下说法正确的是(　　) A.a点电势高于b点电势 B.c点的电场强度大于b点的电场强度 C.若将一试探电荷+q由b点释放,仅在电场力作用下,它将沿电场线运动到a点 D.若在b点再固定一点电荷+Q,将一试探电荷+q由c点移至d点的过程中,电势能增大 8.(多选)如图甲所示,Q1、Q2为两个固定点电荷,其中Q1带正电,它们连线的延长线上有a、b两点。一正试探电荷以一定的初速度沿直线从b点开始经a点向远处运动,其速度图像如图乙所示。则(　　) A.Q2带正电 B.Q2带负电 C.试探电荷从b点到a点的过程中电势能增大 D.试探电荷从b点到a点的过程中电势能减小 9.(多选)(2025江苏连云港练习)某静电场的电场线如图中实线所示,一带正电粒子仅受静电力作用在电场中运动,虚线MN为其运动轨迹,以下说法正确的有(　　) A.带电粒子在M点的动能小于在N点的动能 B.M点电场强度小于N点电场强度 C.带电粒子在M点的电势能小于在N点的电势能 D.M点电势高于N点电势 三、学科素养创新练 10.(多选)(2025江西高二开学考试改编)一带负电的粒子仅受电场力作用从x=0的位置沿x轴正方向运动,电场力做功WE随位移x变化的关系如图所示,其中x1为0~x2距离的中点,0~x2段的图像是曲线,x2~x3段的图像是直线,下列说法正确的是(　　) A.在0~x2段,x1处的电场强度最小,但不一定为零 B.粒子在x2~x3段的电势能增大 C.粒子在x=0位置的速度不为零 D.x1、x2、x3处的电势φ1、φ2、φ3的关系为φ1<φ3,φ2>φ3 参考答案 1.B 2.C　+q绕过O点垂直于杆的轴线转过180°,与把电荷沿杆移到终点静电力做功相等,静电力水平向右,做的功为W1=qEl,同理,-q绕过O点垂直于杆的轴线转过180°,静电力做的功为W2=qEl,选项C正确。 3.CD 4.解析 静电力做功与路径无关。在小球由A运动到最低点B的过程中,静电力对小球做的正功为 W=qEl=5×10-6×1×104×1 J=0.05 J 静电力对小球做正功,小球电势能减少,减少的电势能为0.05 J。 答案 0.05 J　电势能减少0.05 J 5.B 6.B　a、b两点的电场强度大小相等、方向不相同,电势相等,故A错误;根据对称性可知,c、d两点的电场强度大小相等、方向相同,电势相等,故B正确;根据对称性可知,e、f两点的电场强度大小相等、方向相同,但e点电势低于f点电势,故C错误;根据对称性可知,g、h两点的电场强度大小相等、方向相反,电势相等,故D错误。 7.D　沿电场线方向电势降低,所以a点电势低于b点电势,故A错误;根据电场线疏密表示电场强度大小,可知c点的电场强度小于b点的电场强度,故B错误;若将一试探电荷+q由b点释放,因受力方向沿电场线的切线,仅在电场力作用下,它不能沿电场线运动到a点,故C错误;若在b点再固定一点电荷+Q,叠加后电势仍然是d点高于c点,将一试探电荷+q由c点移至d点的过程中,根据Ep=qφ可知其电势能增大,故D正确。 8.BC 9.ABD　由图可知,N处的电场线密,所以M点电场强度小于N点电场强度,故B正确。沿电场线的方向电势降低,由图可知,M点的电势高于N点电势,故D正确。由Ep=qφ可知,带正电粒子在M点的电势能大于在N点的电势能,故C错误。若粒子从M运动到N,由于M点的电势能大于N点的电势能,所以静电力做正功,又带正电粒子仅受静电力作用在电场中运动,所以合力做正功,动能增大,带电粒子在M点的动能小于在N点的动能;若粒子从N运动到M,由于M点的电势能大于N点的电势能,所以静电力做负功,又带正电粒子仅受静电力作用在电场中运动,所以合力做负功,动能减小,带电粒子在M点的动能小于在N点的动能,故A正确。 10.BC　由WE=F·Δx可知,WE-x图像的斜率表示带电粒子所受的电场力,由图像可知,在x1处粒子所受的电场力为零,根据F=qE可知,此处电场强度为零,A错误;由题图可知,粒子在x2~x3过程中,电场力做负功,电势能增大,B正确;由题图可知,粒子在原点和x2处电场力做功为零,由动能定理有WE=ΔEk=0,所以粒子在原点和x2处的动能相同,速度相同,由题意可知,粒子在x2处的速度不为零,所以粒子在x=0位置的速度不为零,C正确;由题图可知,在0~x1过程中,电场力做正功,在x1~x2过程中,粒子所受电场力方向反向,电场力对粒子做负功,电势能增加,由于粒子带负电,所以电势能大的地方,其电势小,故φ1>φ2,在x2~x3过程中,电场力做负功,电势能增加,所以电势φ2>φ3,D错误。 1 学科网（北京）股份有限公司 $