10.1 电势能和电势 同步练习 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 高中物理新授课同步练，以“夯实基础+能力提升”分层设计，通过梯度化题型构建从单一知识点到综合应用的知识巩固路径，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |夯实基础题组|电势与电势能、电场力做功与电势能变化关系、电势能变化综合分析|以选择为主，结合基础计算，通过电场线、等量异种电荷等模型，强化场强、电势、电势能等概念理解| |能力提升题组|多电荷电场叠加、带电质点运动与能量综合|以综合选择与计算为主，涉及动态平衡、v-t图分析等，深化科学推理与模型建构能力|

第1节：电势能和电势 第一部分：夯实基础题组 一、选择题（每小题5分，共40分） 知识点1：电势与电势能 1．某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度 大小分别为EP和EQ，电势分别为φP和φQ，则（ ） A．EP>EQ，φP>φQ B．EP>EQ，φP<φQ C．EP<EQ，φP>φQ D．EP<EQ，φP<φQ 2．如图所示，A、B为带电量分别是Q和－Q的两个等量异种点电荷，O为其连线的中点，a 、b为AB 中垂线上的两个点，且Oa=Ob，c、d为A、B连线上的两个点，且Oc=Od，关于a、b、c、d四点的电场强度的说法情况错误的是 A．a、b两点的电场强度相同　 B．a、b两点的电势相等　 C．c、d两点的电场强度相同　 D．c、d两点的电势相等 3．由如图所示的电场线可判定（ ） A．该电场一定是匀强电场 B．A点的电势一定低于B点的电势 C．负电荷放在B点的电势能比放在A点的电势能大 D．负电荷放在B点所受电场力方向向右 知识点2：电场力做功与电势能变化关系 4．如图，在正点电荷Q形成的电场中，AD、BC是以Q为圆心的两段 圆弧。正点电荷q沿A→B→C→D→A移动，则该电荷q（ ） A．沿BC运动时不受电场力作用 B．沿DA运动时电场力不做功 C．在B点时的电势能比在D点时大 D．在A点时受到的电场力比在C点时小 5．一个带电质点从电场中的A点移到B点的过程中，电场力对其做了5×10-6J的功，那么（ ） A．电荷在B处时将具有5×10-6J的电势能 B．电荷在B处将具有5×10-6J的动能 C．电荷的电势能减少了5×10-6J D．电荷的动能增加了5×10-6J 6．在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点，其电势分别为、，电场强度大小分别为、。下列说法正确的是（ ） A．若，则M点到电荷Q的距离比N点的远 B．若，则M点到电荷Q的距离比N点的近 C．若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则 D．若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则 7．将电荷量为6×10-6C的负电荷从电场中的 A点移到B 点， 克服电场力做了3×10-5J的功，再从B 点移到C点，电场力做了1.2×10-5J的功。问: （1）电荷从A点移到B点，再从B点移到C点，电势能共改变了多少? （2）如果规定A点的电势能为零，那么该电荷在B点和C点的电势能分别为多少? （3）如果规定B点的电势能为零，那么该电荷在A点和C点的电势能分别为多少? 知识点3：电势能变化综合分析 8．如图甲，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点。将一带正电荷的粒子从a点处由静止释放，粒子从a运动到b过程中的v -t图线如图乙所示。设a、b两点的电势分别为φa、φb，场强大小分别为Ea、Eb，粒子在a、b两点的加速度大小分别 为aa、ab，粒子在a、b两点的电势能分别为EPa、EPb， 不计重力，则有（ ） A．φa<φb B．Ea>Eb C．aa<ab D．EPa> EPb 9．如图所示，带箭头的线表示某一电场的电场线。在电场力作用下，一 带电粒子（不计重力）经A点飞向B点，径迹如图中虚线所示，下 列说法正确的是（ ） A．粒子带正电 B．粒子在A点加速度大 C．粒子在B点动能大 D．A、B两点相比，B点电势能较高 10．如图所示，在电场强度为E的匀强电场中，一长为l的绝缘细线可绕O点在竖直平面内自由转动，A端有一带负电的小球，电荷量为-q，质量为m。将细线从水平位置 自由释放，到小球运动到最低点的过程中，求： （1）小球电势能如何变化?变化了多少? （2）小球动能如何变化?变化了多少? （3）小球通过最低点时绝缘细线对小球的作用力多大? 第二部分：能力提升题组 11．真空中有两个固定的带正电的点电荷，电荷量不相等。一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。过O点作两正电荷连线的垂线，以O点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d，如图所示。以下说法正确的是（　　） A．a点电势低于O点 B．b点电势低于c点 C．该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能 D．该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能 12．如图所示，a、b为竖直向上的电场线上的两点，一带电质点在a点由静止释 放，沿电场线向上运动到b点恰好速度为零，下列说法正确的是（ ） A．带电质点在a点受的电场力向上，在b点受的电场力向下 B．a点的电势比b点的电势低 C．a点的电场强度比b点的电场强度小 D．带电质点在a点的电势能比在b点的电势能大 13．有三根长度皆为l=1.00m的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的O点，另一端分别拴有质量m=1.50×10-2kg的带电小球A和B，它们的电量分别为-q和+q，q=2.00×10-7C。A、B之间用第三根线连接起来。空间中存在大小为E=1.00×106N/C的匀强电场，场强方向沿水平 向右，平衡时A、B球的位置如图所示。不计两带电小球间相互作用的静电力，g=10m/s2；（1）求此时A、B之间细线对小球A的拉力大小；（2）现将O、B之间的线烧断，由于空气阻力，A、B球最后达到新的平衡位置。求①最后两球的机械能与烧断前相比改变了多少？②最后两球的电势能与烧断前相比改变了多少？ 1．答案：A 解析： 电场线疏密表示场强大小，P点电场线更密，故 ；沿电场线方向电势降低，故 。 2．答案：D 解析：A对：等量异种电荷中垂线上，a、b关于O对称，场强大小相等、方向均水平向右，场强相同。B对：中垂线为等势线（电势为零），故a、b电势相等。 C对：c、d关于O对称，场强大小相等、方向均水平向右（从正电荷指向负电荷），场强相同。D错：沿电场线方向电势降低，c点电势高于d点。 3．答案：C 解析：A错：电场线不等间距，不是匀强电场。B错：沿电场线方向电势降低，A点电势高于B点。C对：负电荷在低电势处电势能大（，q<0，φ越小则越大），故B点电势能大。D错：负电荷所受电场力与电场线方向相反，应向左。 4．答案：C 解析：A错：电荷在电场中处处受电场力。B错：DA不在同一等势面上，沿DA运动电场力做功。C对：正点电荷电场中，离电荷越近电势越高，B点比D点离Q近，；正电荷在高电势处电势能大，故B点电势能大。D错：A点离Q更近，场强更大，电场力更大。 5．答案：C 解析： 电场力做正功，电势能减少 （C对）；由动能定理，东嗯那个的该变量等于合外力对物体做的功，这里不清楚其它力的做功情况，D错。电势能和动能的具体数值取决于参考点，A、B、D错。 6．答案：C 解析：正点电荷电场中，离场源越近，场强越大、电势越高。A错： 说明M离Q更近。B错： 说明M离Q更远。C对：负电荷从M到N电场力做正功，说明电势能减少，即 ；对负电荷，电势能大处电势低，故 。D错：正电荷从M到N电场力做负功，电势能增加，，说明M离Q更远，。 7．答案： （1）电势能增加 （2）， （3）， 解析： （1）全过程电场力做功： 电势能变化等于电场力做功的负值： 即电势能增加了 。 （2）规定A点电势能为零（）： （3）规定B点电势能为零（）： 8．答案：BD 解析： 从v-t图可知速度增大、加速度减小（斜率减小），故场强 （B对，C错）。正电荷从a到b加速，电场力沿运动方向（向右），电场线向右，沿电场线电势降低，故 （A错）。电场力做正功，电势能减少，故 （D对）。 9．答案：D 解析： 粒子轨迹凹侧指向受力方向，粒子受力逆电场线方向，故粒子带负电（A错）。B点电场线更密，场强大，加速度大（B错）。从A到B电场力做负功，动能减小（C错），电势能增加（D对）。 10．答案：（1）电势能减少 （2）动能增加 （3） 解析：小球带负电，受电场力 水平向左。从水平位置摆到最低点，下落高度 ，水平位移 向左。 （1）电场力做功：（正功，力与位移同向） 电势能变化： 即电势能减少了 。 （2）由动能定理，合外力做功： 动能增加了 。 （3）最低点速度 ：由 得 最低点，竖直方向 得： 11．答案：BD 解析：O点场强为零（试探电荷静止），说明两正电荷在O点场强等大反向。从O沿连线向两侧，场方向指向O点，从O到a逆章电场线，电势升高，A错；正的试探电荷从c到O电场力做正功，电势降低；从O到b电场力做正功，电势降低，因此b点的电势比c点低，B对。C错：试探电荷带负电，电势能 ，q<0，φ越大利Ep越小。a > b，故 。D对：b、d在同一等势面上（对称），电势能相等。所以D说c点小于d点——c > d（电势），负电荷在c点电势能小于d点。D对。 12．答案：D 解析： 质点从a由静止释放向上运动，说明初始合力向上，即电场力向上且大于重力。到b点速度为零，说明向上减速过程中合力向下。A错：电场线竖直向上，电场力方向不变（始终向上或始终向下）；质点向上运动先加速后减速，说明电场力始终向上（因电场力大于重力起点，到b点重力大于电场力）。B错：沿电场线方向电势降低，a点电势比b点高。C错：加速度先向上后向下，说明电场力从大于重力变到小于重力，电场强度减小，故a点场强大于b点。D对：电场力向上，位移向上，电场力做正功，电势能减少，故a点电势能大于b点。 13． 解： （1）对A球分析：水平方向： 竖直方向： 解得： （2）烧断OB后，新平衡位置： 对整体（A+B）：总电荷 ，总电场力为零。故OA绳竖直。 对B球单独分析：， AB绳与竖直方向夹角 ：， 。 ①机械能变化： J ②电势能变化：电场力做功等于电势能减少量。 学科网（北京）股份有限公司 $