10.1 《电势能和电势》 筑基提能同步练习 高中物理必修第三册（人教版2019）（含答案）

第第页10.1《电势能和电势》筑基提能同步练习高中物理必修第三册（人教版2019）一、单项选则题（一）1．静电场中某点电势的数值等于（）A．试验电荷q0置于该点时具有的电势能B．单位试验电荷置于该点时具有的电势能C．单位正电荷置于该点时具有的电势能D．把单位正电荷从该点移到电势零点外力所作的功2．在A、B两点放置电荷量分别为+q1和−qA．qB．C点的电势高于D点的电势C．若将一正电荷从C点移到无穷远点，电场力做负功D．若将另一负电荷从C点移到D点，电荷电势能减小3．某静电场中x轴上的电势随x坐标变化的图像如图所示，φ−x图像关于中轴对称，a、b两点到O点的距离相等，将一电荷从x轴上的a点由静止释放后粒子沿x轴运动到bA．该电荷一定带负电B．电荷从a到b点过程中的加速度先增大后减小C．从O到b，电荷的电势能减小D．从a到b电场力对电荷先做正功，后做负功4．空间中存在一静电场，一电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能EP随位置x的变化关系如图所示，则电子从x1向x3A．在x1处电子速度最大 B．在x2处电子加速度最大C．在x3处电场强度最大 D．在x2处电势最高5．如图所示，a，c、b为同一条电场线上的三点，c为ab中点，a、b电势分别为ϕa=5VA．c点的电势一定为4VB．a点的场强一定比b场强大C．正电荷从c点运动到b点电势能一定减少D．负电荷从a点运动到b点动能一定增加二、多项选择题（一）6．在x轴上的O点和A点分别固定有点电荷q1和点电荷q2,x轴上O、A点之间各点的电势φ随x变化的图像如图所示，M为OAA．在x轴上O、A点之间，M点的电场强度最小B．点电荷q1C．将电子从M点移动到A点的过程中，电子的电势能减小D．O、A点之间电场强度的方向沿x轴正方向7．带电粒子M只在电场力作用下由P点运动Q点，在此过程中克服电场力做了2.6×10-4J的功．那么（）A．M在P点的电势能一定小于它在Q点的电势能B．P点的场强一定小于Q点的场强C．P点的电势一定高于Q点的电势D．M在P点的动能一定大于它在Q点的动能8．人体的细胞膜由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位），使得只有带特定电荷的粒子才能通过细胞膜进入细胞内。如图，初速度为零的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从细胞膜外A点运动到细胞膜内B点，则下列说法正确的是（）A．A点电势高于B点电势B．钠离子的电势能增大C．若膜内的电场可看作匀强电场，钠离子的加速度变大D．若膜电位上升但细胞膜厚度不变，钠离子进入细胞内的速度增大三、单项选择题（二）9．已知地球是电荷的良导体（如图甲所示），若取地球表面电势为零，将地球视为带电的导体球，地球周围某点的电势φ随该点到球心的距离r的变化如图乙所示，R0A．地球可能带正电B．在0≤r≤RC．在r>RD．负电荷在离地球越远的地方，电势能越大10．空间某一静电场的电势φ随x变化情况如图所示，下列说法中正确的是（）A．空间各点场强的方向均与x轴垂直B．电荷沿x轴从O移到x1的过程中，电场力不做功C．正电荷沿x轴从x1移到x2的过程中，电场力做正功，电势能减小D．负电荷沿x轴从x1移到x2的过程中，电场力做正功，电势能减小11．真空中存在平行于x轴方向的电场，一试探电荷在x轴各点的电势能Ep随x的分布如图所示。根据EA．x1B．x2处的电势大于xC．x3处的电场强度大于xD．试探电荷从x3处运动至x2四、多项选择题（二）12．电子墨水是一种无光源显示技术，它利用电场调控带电颜料微粒的分布，使之在自然光的照射下呈现出不同颜色，透明面板下有一层胶囊，其中每个胶囊都是一个像素。如图所示，某一像素胶囊中有带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒，当胶囊下方的电极极性由负变正时，微粒在胶囊内迁移（每个微粒电量保持不变），像素由黑色变成白色。下列说法正确的是（）A．像素由黑变白的过程中，黑色微粒向下迁移过程中电势能减小B．像素由黑变白的过程中，电场力对黑色微粒做负功，对白色微粒做正功C．像素呈黑色时，黑色微粒所在区域的电势低于白色微粒所在区域的电势D．无论人眼看见的透明面板是白色还是黑色，黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势13．如图所示，正方体ABCD−EFGH上下底面的中心为O、O'。A、C两点固定有电荷量为+Q的点电荷，F、H两点固定有电荷量为A．正方体中心处电场强度大小为0B．面ABCD中心O处电场强度方向竖直向下C．电子沿直线OO'从O点运动到D．点E与点G处电场强度相同14．在x轴上固定两个带电荷量分别为+4q、−q的点电荷，以其中的某一电荷为原点，两电荷所形成的电场的电势φ在x轴正半轴上的分布如图所示，下列说法正确的是（）A．正电荷在坐标原点，负电荷在x=xB．负电荷在坐标原点，正电荷在x=−xC．在x轴上x>D．一带负电试探电荷从O处移到x2五、实验与探究15．静电喷涂技术在现代工业部件的制造中被广泛应用，图是对某一工件的静电喷漆过程示意图，被喷涂的工件带正电并接地，喷枪连接涂料管道与高压直流电源的负极连接，图中虚线表示电场线。喷出的涂料微粒带（填“正”或“负”）电，涂料微粒向工件运动过程中电势能逐渐（填“减少”或“增大”）。16．某同学提出“电荷在电场中电势高的地方，具有较大的电势能”，你认为此说法。（选填“正确”或“错误”），理由是。六、应用与解答17．如图，带电量Q=+4.8×10−4C的A球固定在足够长的光滑绝缘斜面上，斜面的倾角α=37°，质量m=0.1kg、带电量q=+2×10−7C的B球在离A球L=0.1（1）A球在B球释放处产生的电场强度E的大小和方向；（2）B球的速度最大时两球间的距离r；（3）B球从开始运动到速度最大时，其电势能改变了7.92J．求B球运动的最大速度。（结果可用根号表示）18．在如图所示的水平方向的匀强电场中，一个电荷量q=+2×10-8C，质量为m=1.0×10-5kg的带电小球放置在光滑水平面上，所受静电力F=4×10-4N，在电场力作用下沿电场线方向从静止由A运动到B，A、B两点间的距离x=0.20m，求：（1）匀强电场场强E的大小；（2）小球加速度a的大小；（3）小球从A运动到B静电力做的功W。

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】ABC、由

φ=Epq

可知，静电场中某点电势的数值等于单位正电荷置于该点时具有的电势能，而试验电荷不一定是单位正电荷，单位试验电荷也不一定是单位正电荷，故AB错误，C正确；

D、根据电势差的公式

UAO=WAOq

而A、O间电势差

UAO=φA-φ2．【答案】B【解析】【解答】A．电场线越密电场强度越大，A点电场强度大于B点附近的电场强度，C点的场强大于D点的场强，由E=kqr2，则q1>q2，故A错误；

BD．电场线与等势面垂直，画出过C点的等势线，如图

沿电场线方向电势逐渐降低，C点的电势大于D点的电势，故负电荷从C点移到D点，电荷电势能增大，B正确，D错误；

C．A点的正电荷电荷量大于B点的负电荷电荷量，故C点电势大于零，若将一正电荷从C点移到无穷远点，电场力做正功，C错误。

故选：B。

【分析】电场线越密电场强度越大，同时结合公式E=3．【答案】D【解析】【解答】A、电荷从x轴上的a点由静止释放后只在电场力作用下由高电势点向低电势点运动，则小球带正电，A错误；

B、由图可知，图像的斜率表示场强，斜率是先减小后增大，所以加速度是先减小后增大，B错误；

C、从O到b，电场力做负功，电势能增大，C错误；

D、从a到b电场力对电荷先做正功，后做负功，D正确.

故答案为D

【分析】本题考查φ−x图像，4．【答案】C【解析】【解答】A、电子仅在电场力作用下运动，根据能量守恒定律可知动能与电势能之和是恒定的，则电子从x1向x3运动的过程中，在x3处的电势能最小，则动能最大，速度最大，故A错误；

B、Ep-x图象的斜率绝对值表示电子受到的电场力大小，在x2处图象的斜率为0，则电场力为0，故电子的加速度为0，故B错误；

C、电子从x1向x3运动的过程中，x3处的图象斜率绝对值最大，则电场力最大，电场强度最大，故C正确；

D、电子从x1向x3运动的过程中，电子在x2处电势能最大，但由于电子带负电，故在x2处电势最低，故D错误；

故答案为：C。

【分析】粒子沿x轴正方向运动的过程，电势能先增大后减小，可知电场力先做负功后做正功，沿电场线方向电势降低，由斜率分析电场强度的变化，即可分析粒子的加速度变化。5．【答案】C6．【答案】A,C【解析】【解答】本题考查φ-x图像问题，关键是要知道φ-x图像的斜率代表场强，顺着电场线方向电势逐渐降低。A．φ−x图像的斜率大小等于电场强度大小，所以M点的电场强度最小，选项A正确；BD．分析题中图像可知，点电荷q1带的是负电荷，点电荷q2带的是正电荷，O、A点之间电场强度的方向沿C．电子带负电，由于M点到A点电势升高，因此将电子从M点移动到A点的过程中电子的电势能减小，选项C正确。故选AC。

【分析】φ-x图像的斜率大小等于电场强度大小，由斜率大小分析电场强度大小；根据O、A点之间电势变化情况判断电场强度方向，确定点电荷q1、q2的电性；根据Ep=qφ分析电子电势能的变化情况。7．【答案】A,D8．【答案】A,D9．【答案】B【解析】【解答】A．沿着电场线电势逐渐降低，电势φ随r的增大逐渐升高，地球带负电，故A错误；BC．结合匀强电场电势差与场强关系，可知φ−x图像的斜率表示电场强度，在0≤r≤R0时，φ−x图像斜率为零，地球内部电场强度为零，在r>RD．根据电势能

Ep=qφ故选B。

【分析】根据电势φ的变化分析地球的电性，根据电势能的计算公式分析解答。10．【答案】C11．【答案】C12．【答案】A,D【解析】【解答】A．像素由黑变白的过程中，黑色微粒在电场力的作用下向下运动，则黑色微粒受到的电场力向下，位移向下，电场力对黑色微粒做正功，电势能减小，白色微粒在电场力的作用下向上运动则白色微粒受到的电场力向上，位移向上，电场力对白色微粒做正功，电势能减小，故A正确；B．像素由黑变白的过程中，根据微粒运动的方向可以得出：电场力对黑色微粒和白色微粒均做正功，故B错误；C．像素呈黑色时，胶囊下方的电极带负电，像素胶囊里电场线方向向下，根据电场线的方向可以得出黑色微粒所在的区域的电势高于白色微粒所在区域的电势，故C错误；D．透明面板为黑色时，电场向下，根据电场线的方向可以得出黑色微粒处电势高，透明面板为白色时，电场向上，根据电场线的方向可以得出黑色微粒处电势高。故D正确。故选AD。

【分析】利用像素由黑变白的过程中，利用微粒的运动方向可以判别电场力方向，结合运动的方向可以判别电场力做功；利用电场线方向可以比较电势的高低。13．【答案】B,C14．【答案】B,C【解析】【解答】A、根据图像可知x=0处电势趋向无穷小，故x=0处为负电荷，故A错误。

B、根据图像可知x轴正半轴方向电势没有趋向无穷大的点，x轴正半轴无正电荷，且x=x2处电场强度为为零，则根据点电荷场强决定式E=kqr2，得正电荷在x=−x2的位置，故B正确。

C、x>x2区域内沿x轴正方向电势逐渐降低，故电场强度沿x轴正方向，C正确。

D、根据15．【答案】负；减少16．【答案】错误；根据Ep【解析】【解答】“电荷在电场中电势高的地方，具有较大的电势能”这个说法错误错误。根据Ep=qφ可知电势能不仅和电势有关，还和电荷量及电性的正负有关，正电荷在电场中电势高的地方，具有较大的电势能；负电荷在电场中电势高的地方，具有较小的电势能。17．【答案】解：（1）A球在B球释