高二物理课后培优分级练(人教版必修第三册)10.1电势能和电势(原卷版+解析)

10.1电势能和电势课后培优练课后培优练级练培优第一阶——基础过关练1．如图所示，M、N是以点电荷Q为圆心的圆上的两点，试探电荷+q分别从P点移到M点和N点，电场力做的功分别为WPM和WPN。若试探电荷对点电荷电场无影响，则下列说法正确的是（）A．WPM和WPN都大于零 B．WPM>WPN C．WPM=WPN D．WPM<WPN2．某电场的电场线分布如图所示，A、B两点的场强大小分别为EA和EB，则下列判断正确的是（）A．EA>EBB．EA=EBC．将正电荷从A点移到B点电场力做负功D．将正电荷从A点移到B点电场力做正功3．如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是（）A．电势>，场强EA>EBB．电势>，场强EA<EBC．将+q电荷从A点移动到B点电场力做负功D．将-q电荷分别放在A、B两点时具有的电势能EPA>EPB4．两带电小球，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，杆与场强方向平行，其位置如图所示。若此杆绕过O点垂直于杆的轴线顺时针转过90°，则在此转动过程中，电场力做的功为（）A．0 B．qEl C．2qEl D．πqEl5．如图所示，实线MN是某匀强电场中的一条电场线。一带负电粒子射入电场后，仅在电场力作用下沿虚线ABC运动。下列说法中正确的是（）A．M点的电势高于N点的电势B．粒子在A点的电势能比在C点的电势能大C．粒子在A点的加速度比在C点的加速度大D．电场线的方向水平向左6．某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是（）A．a点场强小于c点场强B．a点电势高于c点电势C．若在b点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至c的过程中，电势能增加D．若在b点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至c的过程中，电势能减少7．某区域电场线分布如图所示。将同一负的试探电荷先后置于a、b两点，电势能分别为和，电荷所受电场力大小分别为和，则（）A．， B．，C．， D．，8．如图，A、B是一条电场线上的两点，其电场强度大小分别为，电势分别为，则下列说法正确的是（）A． B． C． D．9．（多选）如图所示，在真空中有两个固定的等量异种点电荷+Q和-Q。O是两荷连线与它们的中垂线MN的交点，a、b、c、d为以O点为圆心的圆周上的四等分点，且a、b关于直线MN对称。则下列说法正确的是（）A．a、b两点的电场强度相同 B．b、d两点的电场强度相同C．b、c两点的电势相同 D．b点电势比d点电势高10．如图甲，A、B是一条电场线上的两点，若将带负电的点电荷从A点静止释放，其沿电场线从A向B运动过程中图像如图乙所示。关于A、B两点场强和电势，下列说法中正确的是（）A．， B．，C．， D．，11．（多选）如图所示的实线为一簇未标明方向的点电荷电场的电场线，虚线是一个不计重力的带负电的粒子从a点运动到b点的运动轨迹，则由图可知（

）A．场源点电荷带负电B．带电粒子在a点的加速度较大C．带电粒子运动过程中电场力做负功D．带电粒子在a点的动能较大12．如图所示，真空中等量的异种点电荷甲、乙所形成的电场中，一试探电荷丙的运动轨迹是图中的虚线，A、B是运动轨迹上的两个点，下列说法正确的是（）A．试探电荷丙一定从A点运动到B点 B．丙带正电荷C．丙在A点的动能大于在B点的动能 D．丙在A点的电势能大于在B点的电势能培优第二阶——拓展培优练1．一质量为m的带电小球，在竖直方向的匀强电场中以水平速度抛出，小球的加速度大小为g/4，方向竖直向下，不计空气阻力，小球在下落h的过程中，下列计算结果正确的是（

）A．动能增加mgh/4B．重力势能减少mgh/4C．机械能增加3mgh/4D．电势能增加mgh/42．如图所示，一带正电的粒子沿某椭圆轨道运动，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．电场力做负功，q的速度增大B．电场力做负功，q的电势能增大C．电场力做正功，q的速度减小D．电场力做正功，q的电势能减小3．真空中两个点电荷产生的电场，其电场线分布如图所示，则（）A．两个点电荷一定带同种电荷 B．a点的电场强度比b点的大C．a点的电势比b点的高 D．试探电荷在a点和b点所受电场力一样大4．如图所示，竖直放置的劲度系数为k的轻质弹簧，上端与质量为m的小球连接，下端与放在水平桌面上的质量为M的绝缘物块相连，小球与弹簧绝缘，小球带正电，带电荷量为q，物块、弹簧和小球组成的系统处于静止状态。现突然加上一个竖直向上，大小为E的匀强电场，某时刻物块对水平面的压力为零，则从加上匀强电场到物块对水平面的压力为零的过程中，小球电势能改变量的大小为（）A． B．C． D．5．（多选）如图甲所示，A、B是某电场中一条电场线上的两点，将一点电荷从A点由静止释放，仅在静电力的作用下沿电场线从A点运动到B点，其运动的加速度a随时间t变化的规律如图乙所示，下列说法正确的是（）A．A点的电势一定高于B点的电势B．电场线的方向一定从A指向BC．从A点到B点该电场的电场强度一直在减小D．该点电荷在A点的电势能一定大于其在B点的电势能6．（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．一正试探电荷仅在电场力的作用下以一定的初速度沿直线从b点开始经a点向远处运动，其速度图象如图乙所示．则（

）A．Q2带负电B．Q2带正电C．试探电荷从b到a的过程中电势能减小D．试探电荷从b到a的过程中电势能增大7．（多选）如图所示，用绝缘细线悬挂一个带正电的小球，置于水平向右的匀强电场中。将小球从最低点A无初速释放，当小球运动到B点时速度为v（v≠0）。这一过程中小球（）A．重力势能增加B．增加的重力势能等于减少的电势能C．电势能增加D．增加的重力势能小于减少的电势能8．如图，质量为m＝0.2kg的小球静置于绝缘水平桌面上，小球带有电量为q＝2×10-6C的正电荷。t＝0时，空间突然加上一足够大的匀强电场，场强大小为E＝106N/C，方向与水平方向夹角为＝37°。已知小球与桌面间的动摩擦因数为＝0.5。（重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）（1）求小球的加速度；（2）从t＝0至t＝2s，小球电势能的变化量ΔEp。10.1电势能和电势课后培优练课后培优练级练培优第一阶——基础过关练1．如图所示，M、N是以点电荷Q为圆心的圆上的两点，试探电荷+q分别从P点移到M点和N点，电场力做的功分别为WPM和WPN。若试探电荷对点电荷电场无影响，则下列说法正确的是（）A．WPM和WPN都大于零 B．WPM>WPN C．WPM=WPN D．WPM<WPN【答案】C【解析】【详解】A．将正电荷由电势低的位置移到电势高的位置，电场力做负功，WPM和WPN都小于零，故A错误；BCD．M、N两点的电势都相等，试探电荷分别由P移动到M、N两点，电场力做功相等，故BD错误，C正确；故选C。2．某电场的电场线分布如图所示，A、B两点的场强大小分别为EA和EB，则下列判断正确的是（）A．EA>EBB．EA=EBC．将正电荷从A点移到B点电场力做负功D．将正电荷从A点移到B点电场力做正功【答案】D【解析】【详解】AB．电场线越密集的位置，电场强度越大，越稀疏的位置，电场强度越小，因此EA<EBA、B错误；CD．正电荷受力的方向沿着电场线，因此将正电荷从A点移到B点电场力做正功，C错误，D正确。故选D。3．如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是（）A．电势>，场强EA>EBB．电势>，场强EA<EBC．将+q电荷从A点移动到B点电场力做负功D．将-q电荷分别放在A、B两点时具有的电势能EPA>EPB【答案】B【解析】【详解】AB．电场线的疏密表示电场的强弱，所以场强EA<EB，沿电场线电势降低，所以电势>，故A错误，B正确；C．电场的方向就是正电荷受力方向，所以将+q电荷从A点移动到B点电场力做正功，故C错误；D．根据电势能的定义式可知，将-q电荷分别放在A、B两点时具有的电势能EPA<EPB，故D错误。故选B。4．两带电小球，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，杆与场强方向平行，其位置如图所示。若此杆绕过O点垂直于杆的轴线顺时针转过90°，则在此转动过程中，电场力做的功为（）A．0 B．qEl C．2qEl D．πqEl【答案】B【解析】【详解】+q受到的电场力水平向右，-q受到的电场力水平向左，电场力对两电荷都做正功。设+q离O点距离为x，则-q离O点的距离为。在杆顺时针转过90°的过程中，电场力对两球做的功分别为所以总功为故选B。5．如图所示，实线MN是某匀强电场中的一条电场线。一带负电粒子射入电场后，仅在电场力作用下沿虚线ABC运动。下列说法中正确的是（）A．M点的电势高于N点的电势B．粒子在A点的电势能比在C点的电势能大C．粒子在A点的加速度比在C点的加速度大D．电场线的方向水平向左【答案】A【解析】【详解】AD．粒子受力方向指向粒子运动轨迹凹的一侧，故粒子在B点受电场力方向向左，负电荷受力方向与场强方向相反，所以电场线的方向水平向右。根据沿电场线电势逐渐降低，可得故A正确；D错误；B．粒子从A到C的过程中电场力做负功，粒子的电势能增大，即粒子在A点的电势能比在C点的电势能小。故B错误；C．带电粒子在匀强电场中，所受电场力恒定，根据可知粒子在A点的加速度和在C点的加速度一样大。故C错误；故选A。6．某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是（）A．a点场强小于c点场强B．a点电势高于c点电势C．若在b点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至c的过程中，电势能增加D．若在b点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至c的过程中，电势能减少【答案】C【解析】【详解】A．电场线的密的地方场强大，a点比c点电场线密，所以a点场强大，故A错误；B．沿着电场线方向电势降低，c点电势高于a点电势，故B错误；CD．若在b点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至c的过程中，原来的电场力和点电荷－Q对试探电荷＋q做功均为负，电势能增加，故C正确，D错误。故选C。7．某区域电场线分布如图所示。将同一负的试探电荷先后置于a、b两点，电势能分别为和，电荷所受电场力大小分别为和，则（）A．， B．，C．， D．，【答案】D【解析】【详解】依题意，由于a点电场线较b点电场线密，可知a点场强大于b点场强，则同一负的试探电荷先后置于a、b两点，可知有；将负电荷从a点移至b点，从题图可知，电场力做负功，则电势能变大，则可知，故ABC错误，D正确。故选D。8．如图，A、B是一条电场线上的两点，其电场强度大小分别为，电势分别为，则下列说法正确的是（）A． B． C． D．【答案】A【解析】【详解】AB．沿电场线电势逐渐降低，则选项A正确，B错误；CD．电场线的疏密反映场强的大小，但是一条电场线不能比较疏密，则无法比较AB两点的场强关系，选项CD错误。故选A。9．（多选）如图所示，在真空中有两个固定的等量异种点电荷+Q和-Q。O是两荷连线与它们的中垂线MN的交点，a、b、c、d为以O点为圆心的圆周上的四等分点，且a、b关于直线MN对称。则下列说法正确的是（）A．a、b两点的电场强度相同 B．b、d两点的电场强度相同C．b、c两点的电势相同 D．b点电势比d点电势高【答案】BC【解析】【详解】A．由对称性可知，a、b两点的电场强度大小相同，但是方向不同，选项A错误；

B．由对称性可知，b、d两点的电场强度大小和方向都相同，选项B正确；C．b、c两点在同一等势线上，两点的电势相同，选项C正确；

D．b点距离负点电荷较近，d点距离正点电荷较近，则b点电势比d点电势低，选项D错误。故选BC。10．如图甲，A、B是一条电场线上的两点，若将带负电的点电荷从A点静止释放，其沿电场线从A向B运动过程中图像如图乙所示。关于A、B两点场强和电势，下列说法中正确的是（）A．， B．，C．， D．，【答案】C【解析】【详解】负电荷所受电场力与电场强度方向相反，因此电场强度方向由B指向A，沿电场线方向电势降低，因此根据图像可知，从A到B加速度在逐渐增大，则电场力逐渐增大，即电场强度在逐渐增大，因此故C正确，ABD错误。故选C。11．（多选）如图所示的实线为一簇未标明方向的点电荷电场的电场线，虚线是一个不计重力的带负电的粒子从a点运动到b点的运动轨迹，则由图可知（

）A．场源点电荷带负电B．带电粒子在a点的加速度较大C．带电粒子运动过程中电场力做负功D．带电粒子在a点的动能较大【答案】BCD【解析】【详解】A．根据电场力位于粒子运动轨迹凹侧，且粒子带负电，粒子在电场中的受力和电场方向如图所示根据电场方向可知场源点电荷带正电，A错误；B．根据电场的疏密程度，可知a点的电场强度较大，带电粒子在a点受到的电场力较大，带电粒子在a点的加速度较大，B正确；C．粒子从a点运动到b点的过程，电场力方向与速度方向的夹角大于，可知带电粒子运动过程中电场力做负功，C正确；D．粒子从a点运动到b点的过程，电场力做负功，动能减小，故带电粒子在a点的动能较大，D正确。故选BCD。12．如图所示，真空中等量的异种点电荷甲、乙所形成的电场中，一试探电荷丙的运动轨迹是图中的虚线，A、B是运动轨迹上的两个点，下列说法正确的是（）A．试探电荷丙一定从A点运动到B点 B．丙带正电荷C．丙在A点的动能大于在B点的动能 D．丙在A点的电势能大于在B点的电势能【答案】D【解析】【分析】【详解】A．试探电荷丙可能从A点运动到B点，也可能从B点运动到A点，故A错误；B．由曲线运动的条件可知，点电荷甲、乙对丙的电场力一定指向曲线的凹侧，甲是负电荷、乙是正电荷，则丙一定是负电荷才能满足上述条件，故B错误；C．若丙从A点运动到B点，电场力与速度的夹角是锐角，电场力对丙做正功，由动能定理，丙的动能增加，丙在A点的动能小于在B点的动能，同理若丙从B点运动到A点，电场力与速度的夹角是钝角，电场力对丙做负功，由动能定理，丙的动能减小，丙在A点的动能小于在B点的动能，故C错误；D．只有电场力做功，丙的动能与电势能之和守恒，丙在A点的动能小于B点的动能，丙在A点的电势能大于B点的电势能，故D正确。故选D。培优第二阶——拓展培优练1．一质量为m的带电小球，在竖直方向的匀强电场中以水平速度抛出，小球的加速度大小为g/4，方向竖直向下，不计空气阻力，小球在下落h的过程中，下列计算结果正确的是（

）A．动能增加mgh/4B．重力势能减少mgh/4C．机械能增加3mgh/4D．电势能增加mgh/4【答案】A【解析】【详解】A.根据动能定理：小球动能的变化量等于合力做功故A正确．B.重力势能减小等于重力做的功，所以重力势能减小mgh，故B错误．C.重力势能减小mgh，动能增加，所以机械能减小了，故C错误．D.根据能量守恒可知，小球机械能减小了，所以小球电势能增加了，故D错误．2．如图所示，一带正电的粒子沿某椭圆轨道运动，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．电场力做负功，q的速度增大B．电场力做负功，q的电势能增大C．电场力做正功，q的速度减小D．电场力做正功，q的电势能减小【答案】D【解析】【分析】【详解】在带电粒子由a点运动到b点的过程中，因电场力方向与速度方向夹角小于90°，可知电场力做正功，q的电势能减小。故选D。3．真空中两个点电荷产生的电场，其电场线分布如图所示，则（）A．两个点电荷一定带同种电荷 B．a点的电场强度比b点的大C．a点的电势比b点的高 D．试探电荷在a点和b点所受电场力一样大【答案】B【解析】【详解】A．电场线始于正电荷，终于负电荷，可知两个点电荷带异种电荷，A错误；BD．电场线的疏密表示场强的大小，由图可知，a点的电场线较密，电场强度较大，同一试探电荷在a点所受电场力较大，B正确，D错误；C．沿着电场线电势降低，故a点的电势比b点的低，C错误。故选B。4．如图所示，竖直放置的劲度系数为k的轻质弹簧，上端与质量为m的小球连接，下端与放在水平桌面上的质量为M的绝缘物块相连，小球与弹簧绝缘，小球带正电，带电荷量为q，物块、弹簧和小球组成的系统处于静止状态。现突然加上一个竖直向上，大小为E的匀强电场，某时刻物块对水平面的压力为零，则从加上匀强电场到物块对水平面的压力为零的过程中，小球电势能改变量的大小为（）A． B．C． D．【答案】A【解析】【详解】开始小球压着弹簧，则弹簧被压缩了当加入一个竖直向上，大小为E的匀强电场后，弹簧又被物块M拉长了小球电势能改变等于静电力做功，由于电场力恒定，则电场力做功为故选A。5．（多选）如图甲所示，A、B是某电场中一条电场线上的两点，将一点电荷从A点由静止释放，仅在静电力的作用下沿电场线从A点运动到B点，其运动的加速度a随时间t变化的规律如图乙所示，下列说法正确的是（）A．A点的电势一定高于B点的电势B．电场线的方向一定从A指向BC．从A点到B点该电场的电场强度一直在减小D．该点电荷在A点的电势能一定大于其在B点的电势能【答案】CD【解析】【详解】AB．题干中仅给出了点电荷从A点运动到B点，但点电荷电性未知，所以电场线方向不一定从A指向B，那么A点的电势也不一定高于B点的电势，AB错误；C．根据图乙，点电荷从A点运动到B点的过程中加速度在逐渐减小，由可判断出点电荷所受电场力在逐渐减小，根据可判断出电场强度在一直减小，C正确；D．点电荷从A点运动到B点，加速度一直减小，但速度一直在增加，那么动能一直在增大，说明电场力做正功，电势能降低，所以点电荷在A点的电势能一定大于其在B点的电势能，D正确。故选CD。6．（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．一正试探电荷仅在电场力的作用下以一定的初速度沿直线从b点开始经a点向远处运动，其速度图象如图乙所示．则（

）A．Q2带负电B．Q2带正电C