10.1 电势能和电势-【经纶学霸】2026-2027学年高二物理必修第三册4星学霸黑白题（人教版）江苏专版

第十章 静电场中的能量 第1节 电势能和电势 白题 基础过关 限时：13min 题型1静电力做功的特点 题型4电势高低的判断方法 1.如图所示是以点电荷+Q为圆心的一组同心圆 4.如图，a、b是正点电荷电场中的一条电场线上 (虚线)，电场中有A、B、C、D四点.现将一带正 的两个点，这两个点的电势和电场强度分别 电荷的点电荷由A点沿不同的路径移动到D 为P。、P。和E。、E,则下列关于二者大小关系 点，沿路径①做功为W,沿路径②做功为W2, 的表述正确的是 沿路径③做功为W3,则 b A.W2<W3<W] A.P>pb,E。>Eb B.p>pb,E。<E, B.W1=W2=W3 C.P。=P6,E。=E。 D.P。<P6,E。>E。 C.W2>W3>W1 5.将一正电荷从无限远处移入电场中M点，电 D.因不知道+Q的具体 势能减少了8.0×109J,若将另一等量的负电 数值，故无法判断 荷从无限远处移入电场中的N点，电势能增 题型2电场力做功与电势能的关系 加了9.8×109J.则下列判断正确的是（ 2.如图所示，下列说法错误的是 A.PM<PN<O B.Py>y>0 A.同一电荷从电场中的A C.PN<M<O D.y>N>0 点分别沿路径1、2、3运动 易错聚焦】 到B点，静电力做功相同 易错题型 运动的带电粒子电势能的判断 B.电荷在A点的电势能一定比在B点的电势 能大 6.(2025·玉溪期中)图中 为某点电荷产生的电场 C.正电荷从A运动到B,静电力对正电荷做正 直的电场线.有一质量为 功：负电荷从A运动到B,静电力对负电荷 小球，由该直线上的A点静止释放，小球向 做负功 下运动h达到B点时速度恰好减小为零，下 D.无论是正电荷还是负电荷，电场力做负功 落过程不计空气阻力.下列判断正确的是 时其电势能一定增加 ( 题型3对电势和电势能的理解 A.该点电荷位于A点的正上方且带 A 3.下列关于场强、电势和电势能的叙述正确的是 负电 ( B A.场强和电势能都由电场本身决定，与试探 B.B点的电场强度大小E。=m图 电荷无关 C.A点的电势p大于B点的电势PB B.电荷在电势越高的地方电势能越大 D.小球从A点到B点的过程电势能增加 C.在任何电场中，场强越大的地方，电势也越高 了mgh D.电场强度的方向是电势降低最快的方向 第十章黑白题019 黑题 应用提优 限时：35min 1.如图所示，直角三角形ABC的边AC与匀强电 线B带负电，金属管A接地，A、B之间产生如 场的电场方向平行.将电荷g从A点移到B 图乙所示的强电场，f是电场中两点.导线B 点，电场力做功为W,从A点移到C点、从C 附近的气体分子被强电场电离，电子在向正 点移到B点，电场力做功分别为W2、W,则 极A运动的过程中，使烟尘中的颗粒带上负 电，烟尘颗粒在静电力作用下，被吸附到正极 A.W<W, A上.不计烟尘颗粒的重力，除尘装置工作过 B.Wj>W2 程中，下列说法正确的是 C.W1=W2+W3 D.Wj<W2+W3 2.（2025·云南昭通期中)如图所示为在同一电 场中A、B两个点电荷的电势能E。随电荷位 置x变化的图像，已知点电荷A带正电，电场 线方向平行于x轴，不考虑电荷A、B电场的 相互影响，则 A.e点的电场强度大小大于f点的电场强度 A.沿x轴正向电场强度逐渐 大小 增大 B.电场线方向沿x轴负方向 B.e点的电势低于f点的电势 C.电荷A的电荷量是电荷B -1-8 C.带电的烟尘颗粒向A运动的过程中，电势 的4倍 能减小 D.沿x轴正向移动点电荷B,电场力做负功 D.带电的烟尘颗粒向A运动的过程中，做匀 3.（2025·云南昆明期中)如图，圆心为0的水 加速直线运动 平圆面上有a、b、c、d、ef6个点，6个点将圆 5.(2024·福建福州期中)如图所示，空间中有 周等分，AB是圆面的中垂线，AO=B0.现将一 两个固定的等量正点电荷，两电荷的连线处 个带电量为Q的负电荷固定于c点，将两个带 于水平方向，O为连线的中点，P、M为连线的 电量均为Q的正电荷固定于ef两点.下列说 中垂线上的两点且在竖直方向，且P0= 法正确的是 OM=h.现将一带负电的小球从P点静止释放， A.将一个负电荷由A点沿AO 重力加速度大小为g,下列说法正确的是( 移动到0点，其电势能 b A.从P到O的过程中，小球 增大 的电势能一直增大 ④-- B.将一个正电荷由0点沿 B.从P到O的过程中，小球 OB移动到B点，其电势能增大 C.b点电势高于d点电势 的加速度一直增大 D.a点电势高于b点电势 C.从P到M的过程中，小球的机械能先增大 4.静电除尘是工业生产中处理烟尘的常用方法 后减小 之一.如图甲，除尘装置工作时，中心的金属导 D.到达M点时，小球的速度为0 必修第三册黑白题020 6.(2025·云南红河质检)如图所示，有一棱长 下列说法错误的是 为a的正四面体A-BCD,其在绝缘水平面上 M 的两条底边BC、BD是两根完全相同的均匀带 正电的导体棒，底边CD中点P放置一电荷量 为q(g>0)的点电荷.一质量为m的带电小 A.小球a从N到P的过程中，电势能一直减小 球（可视为点电荷）恰好可以静止在A点.在 B.小球a从N到P的过程中，动能先增大后 外力作用下将带电小球从A点移至无穷远 减小 处，电场力做功为W.规定无穷远处为零势能 C.小球a从N到P的过程中，库仑力增大 点，静电力常量为k,重力加速度大小为g.下 D.小球a从N到P的过程中，重力势能减少 列说法正确的是 量等于电势能增加量 A.小球带负电 压轴挑战 B.小球所带电荷量为 9.如图所示，用轻绳连接的 3mga2 体质量为分别为m1=2 16kq 0.5kg,电荷量分别为q1=+3×105C、92=+2× C.A点电势为239W mga2 105C.B与所接触的平台竖直面动摩擦因 D.移动小球的过程中，小球的电势能一直 数为u=0.2,A为光滑物体.现锁定A、B使二 减小 者静止，再加上水平向左的匀强电场E=5× 7.(2024·吉林通化月考)如图甲所示，场源为 105N/C,同时解除锁定.设平台足够长，物 点电荷Q,它的电场中有一条电场线，上面有 体B不会碰到滑轮，不计A、B之间的相互作 A、B两点，若从某点由静止释放一电子，假设 用，不计滑轮质量以及与转轴之间摩擦，重 电子仅受电场力作用，电子从A点运动到B 力加速度g取10m/s2.求： 点的速度一时间图像如图乙所示则（ (1)加上电场后，A、B两物体的加速度大小； (2)加上电场△t=2s后，物体A电势能的变 化量 A 7777777777777 A.场源为点电荷Q,它一定为负点电荷，并且 在B的右侧 B B.A、B两点的电场强度E4>EB C.电子在A、B两点具有的电势P4>PB D.电子在A、B两点具有的电势能E4<EB 8.(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小球 (视为，点电荷)，b固定在M点，a从N点静止 释放，沿半圆槽运动经过P点时速度为零，则 进阶突破拔高练P04 第十章黑白题0217.D解析：AB.选项AB的电荷均为正和均为负，则根据电场 强度的叠加法则可知，P点的场强不可能为零，AB错误； C.设P、Q间的距离为r,则Q、Q在P点产生的合场强大小 (停+（你 E满足关系cos120°= 2.8 一，解得E= 44 √2g,而Q,产生的场强大小为瓦，=32，则P点的场强 4r2 4r2 不可能为零，C错误；D.设P、Q间的距离为r,则Q1、Q3在P 点产生的合场强大小E满足关系c0s120°= (停)+（尝）广 2.4k2g ,解得E三39，而Q产生的场强大小 4r4 为么=，则P点的场强可能为零，D正确故选D 8.C解析：取走A、B处两段弧长均为△L的小圆弧上的电荷， 根据对称性可知，圆环在O点产生的电场强度为与A在同 一直径上的A,和与B在同一直径上的B,产生的电场强度的 矢量和，如图所示，因为两段弧长非常小，故可看成点电荷， 第十章 静月 第1节电势能和电势 白题基础过关 1.B2.B3.D 4.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，可以比较电势高低，根据电场线方向可知P。>P6; ②若电场线的方向向左，则正电荷在b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p。>p。;由以上分析可知 A正确. 5.C解析：正电荷从无限远处移向电场中M点，电势能减小8.0× 109J,电场力做正功为8.0×109J,则M点的电势低于无限 远处的电势，即Pw<0.负电荷从无限远处移入电场中的N 点，电势能增加，电场力做负功为9.8×109J,则N点的电势 低于无限远处的电势，即Pw<0.由于两电荷电量相等，根据 U=”知，从无限远处移人电场中的N点，电场力做功较 0 大，N点与无限远处间的电势差较大，则N点的电势低于M 点的电势，即得到Pw<pw<0. 6.D解析：A若该点电荷位于A点的正上方且带负电，那么 电荷量为+g的小球受到向下的重力和向上的电场力，从A 点由静止开始向下运动，在运动中由于库仑力减小，所以小 参考答案与解析 OAL 则有E,=k2mR R2 62R,由图可知，两场强的夹角为120， =k QAL 则两者的合场强为E=E,=k△ 根据0点的合场强为0， R3 厕放在D点的点电荷带负电，大小为B'=B=,,根据 (2R)2,联立解得g= E'=h R,故选C 2Q 9.A解析：电子在电场中只受电场力，电场力沿电场线的切 线方向，与电场线方向相反，指向电子运动轨迹的凹侧.电子 做曲线运动过程中力的方向与轨迹切线不平行.A选项电子 各处的运动轨迹和受的电场力相符合，故A正确.故选A. 10.A解析：由于在球壳内场强处处为0，因此从0向A运动 的过程中电荷不受电场力，做匀速直线运动，动能不发生变 化，图像为一条水平直线，CD错误；通过A点后，电荷做 加速运动，但场强逐渐减小，通过相同的位移，电场力做 功逐渐减小，根据动能定理，试探电荷的动能的增量逐渐减 小，即图像的斜率逐渐减小，A正确，B错误. 场中的能量 球的加速度一直在增大，则小球的速度不可能再减小到零， 故A错误：B.小球从A到B先加速后减速，所以加速度先向 下后向上，故B点的合力向上，即F合=qEB-mg>0,可知B点 的电场强度大小E>"mg,故B错误；CD.小球从A到B,动能 没有变化，所以合外力做功为零，重力做正功，电场力做负 功，所以电势能增加，且增加量为mgh,小球带正电，所以A 点的电势p4小于B点的电势Pg,故C错误，D正确故选D. 黑题应用提优 1.C解析：设匀强电场的电场强度为E,∠BAC=0,则将电荷g 从A点移到B点，电场力做功为W,=qE·ABcos0=qE·AC, 将电荷g从A点移到C点，电场力做功为W2=qE·AC,将电 荷q从C点移到B点，电场力做功为W3=0,则有W1=W2, W1=W2+W3,故选C. 2.B解析：A.从图像上看出电荷的电势能随位移x均匀变 化，说明电荷在移动过程中所受电场力一定，由此可判断该 电场一定是匀强电场，选项A错误；B.沿x轴正方向移动A 电荷，电势能增大，说明电场力对电荷A做负功，电场线方向 沿x轴负方向，选项B正确；C.从图中可以看出移动A、B电 荷相同的位移，电势能变化量之比为2：1，说明电场力做功 之比为2：1，即电场力大小之比为2：1，所以A、B的电荷量 之比为2：1，选项C错误：D.沿x轴正向移动点电荷B,电 势能减小，电场力做正功，选项D错误.故选B. 黑白题09 3.D解析：A.c点与∫点关于AB对称，则两点电荷在连线中 垂线的电势为0，故AB连线的电势由e点电荷决定，则从A 点到O点电势逐渐增大，将一个负电荷由A点沿AO移动到 O点，根据E,=9驷可知，电势能减小，故A错误；B.同理正 电荷由O点沿OB移动到B点，电势降低，电势能减小，故 B错误；CD.相比于b点，a、d点更接近e点正电荷，则a、d 点电势高于b点电势，故C错误，D正确.故选D. 4.C解析：A.由图乙可知，e点处电场线分布比f点电场线分 布稀疏，点的电场强度大小小于∫点的电场强度大小， 故A错误；B.根据沿电场线方向电势降低可知，e点的电势 高于f点的电势，故B错误：C.带电的烟尘颗粒向A运动的 过程，电场力做正功，速度增加，电势能减小，故C正确： D.由于电场不是匀强电场，越靠近A电场强度越小，根据牛 顿第二定律，带电的烟尘颗粒向A运动的过程中，加速度逐 渐减小，做加速度减小的加速运动，故D错误.故选C 5.C解析：AC.从P到0的过程中，电场力和重力都做正功， 电势能一直减小，机械能一直增大，从0到M的过程中，电 场力做负功，小球机械能减小，故从P到M的过程中，小球 的机械能先增大后减小，故A错误，C正确：B.O点的场强 为零，从P到0小球的加速度一直减小，由于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定，则电荷 所受电场力大小变化情况不确定，加速度变化情况不能确 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，故小球从P到M的过程中，由动能定理得mg×2h= 2m2,解得m=2V,故D错误故选C 6.B解析：A.由于带电小球能静止 于A点，受力分析可知小球应带正 电，A错误；B.如图所示，对小球受 。1 力分析（只画了点电荷对小球的力） 可知两根棒和点电荷对小球的静电 力大小相等，由几何关系可得 0 B C c0s0= 2,根据共点力的平衡条件 可得3Fcos日=mg,点电荷对小球的库仑力大小为F= k,四、，解得小球的电荷量为Q=35mg@ 312 16Mg,B正确； (2a C.将带电小球从A点移至无穷远处，电场力做功为W,则带 电小球电势能减少量为W,即小球在A点的电势能为W,所 W8√2kgW 以A点电势为p,Q3m。,C错误：D.由于小球运动的 路径不确定，因此无法判断小球电势能的具体变化情况， D错误.故选B. 7.B解析：A.电子从静止释放后从A运动到B,则电子受到 的电场力方向从A到B,场源点电荷Q一定为负电荷，并 在A的左侧，故A错误；B.从速度一时间图像看出，电子 必修第三册 从A运动到B过程速度增大，加速度变小，电场力减小，即 F4>FB,场强变小，则B点的场强小于A点的场强，即E> Eg,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点的电势，即PB>P4,故 C错误；D.因电场力做正功，则电势能减小，故D错误故 选B. 8.A解析：C.a由N到P的过程中，重力竖直向下，而库仑力 一直沿二者的连线方向，根据F=a,2可知库仑力大小增 大，故C正确：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N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°，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，重力势能的减少量等于电势 能增加量，故D正确故选A. 压轴挑战 9.(1)3.2m/s2(2)-96J 解析：(1)由牛顿第二定律对A有q1E-T=m1a, 对B有T-m28g2E=m2a, 由以上二式可解得a=3.2m/s2 1 (2)△=2s后，A发生的位移大小为x=2Ar=6.4m,因 为A向左运动，电场力做功为W=g,Ex=96J,所以A的电势 能变化量为△E。=-96J,即减小了96J 第2节电势差 白题 基础过关 1.B 2.C解析：A、B两点间的电势差U=60V,可知A点的电势 比B点的电势高60V,B、C两点间的电势差Uc=-50V,可 知B点的电势比C点的电势低50V,则A点的电势比C点 的电势高10V,所以pA>pc>Pg故选C. 3.D解析：AD.将电荷量为4×108C的正电荷从A点移到B 点，静电力做的功为W4B=qE·L4B=1.2×107J,再从B点移 到C点，静电力做的功为Wc=gE·Laccos60°=1.2×107J, 则静电力做的总功为W4c=Wa+Wc=2.4×10?J,因电场力 做功与路径无关，若将该电荷沿直线由A点移到C点，静电 力做的功仍为W4c=2.4×10-?J,故A错误，D正确；BC.根据 WAc=gUAc,代入数据解得UAc=6V,故BC错误故选D. 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是同一等势面上的两 黑白题10