人教版高中物理选修3-1第一章第四节电势能和电势同步习题(附详解答案)

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第一章第四节电势能和电势同步习题（附详解答案）

1.在静电场中下列说法正确的是

() A．电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零

B．电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同

C．电场强度的方向总是跟等势面垂直

D．沿着电场强度的方向，电势总是不断降低的

答案：CD

解析：针对A：当静电场中的导体处于静电平衡时，其内部电场强度处处为零，但该导体为等势体，其电势不为零，故A错．

针对B：在匀强电场中，电场强度处处相等，但电势沿电场线方向降低，故B错．

针对C：电场线方向处处与等势面垂直，即电场线上各点的切线方向与等势面垂直，各点电场强度方向就是电场线各点切线方向，故C正确．

针对D：电场强度方向是电势降落最快的方向，故D正确．

2．(2009·德州高二检测)如图所示，在点电荷的电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，先把＋q的试探电荷依次放在三点上，然后把－q的试探电荷依次放在三点上，关于电荷的电势能的说法正确的是

()

A．放上＋q时，E p A>E p B>E p C

B．放上＋q时，E p A

C．放上－q时，E p A>E p B>E p C

D．无论放＋q，还是－q，E p A

答案：A

3．(2009·河南宝丰一中高二检测)如图所示，实线是一个电场中的电场线，虚线是一个负试探电荷在这个电场中的轨迹，若电荷是从a处运动到b处，以下判断正确的是()

A．电荷从a到b加速度减小

B．b处电势能大

C．b处电势高

D．电荷在b处速度小

答案：BD

解析：由题图可知b处的电场线比a处的电场线密，说明b处的场强大于a处的场强．根据牛顿第二定律，试探电荷在b处的加速度大于在a处的加速度，A选项错．由题图可知，电荷做曲线运动，必受到不等于零的合外力，

即F ≠0，且F 的方向应指向运动轨迹的凹向．因为试探电荷带负电，所以电场线指向是从疏到密．再利用“电场线方向为电势降低最快的方向”判断a 、b 处电势高低关系是φa >φb ，C 选项不正确．根据试探电荷的位移与所受电场力的夹角大于90°，可知电场力对试探电荷做负功．功是能量变化的量度，可判断由a →b 电势能增加，B 选项正确．又因电场力做功与路径无关，系统的能量守恒，电势能增加则动能减小，即速度减小，D 选项正确．

4．(2009·长沙市一中高二检测)如图所示，虚线表示电场的一族等势面且相邻等势面电势差相等，一个带正电的粒子以一定的初速度进入电场后，只在电场力作用下沿实线轨迹运动，粒子先后通过M 点和N 点．在这一过程中，电场力做负功，由此可判断出

( )

A ．N 点的电势高于M 点的电势

B ．粒子在N 点的电势能比在M 点的电势能大

C ．粒子在M 点的速率小于在N 点的速率

D ．粒子在M 点受到的电场力比在N 点受到的电场力大 答案：AB

5．如图所示，虚线为某电场的等势面，今有两个带电粒子(重力不计)，以不同的速率，沿不同的方向，从A 点飞入电场后，沿不同的轨迹1和2运动，由轨迹可以断定

( )

A ．两个粒子带电量一定不同

B ．两个粒子的电性一定不同

C ．粒子1的动能和粒子2的电势能都是先减少后增大

D ．经过B 、C 两点，两粒子的速度可能不等 答案：BCD

解析：由等势线的形状知，这是一个位于圆心的点电荷产生的电场，两个粒子与点电荷的作用情况是相反的，所以两个粒子电性一定不同．粒子1的动能先减小后增大，粒子2的电势能先减小后增大．到B 、C 两点时两个粒子的速度可能相同也可能不同，无法确定．

6．如图所示，在场强为E 的匀强电场中有相距为L 的A 、B 两点，连线AB 与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q 的正电荷从A 点移到B 点，若沿直线AB 移动该电荷，电场力做的功W 1＝________；若沿路径ACB 移动该电荷，电场力做的功W 2＝________；若沿曲线ADB 移动该电荷，电场力做功W 3＝______.由此可知电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是________．

答案：qEl cos θ qEL cos θ qEL cos θ 电场力做功的大小与路径无关，只与始末位置有关

解析：路径AB 、ACB 、曲线ADB 在电场线方向上的投影都是BC ＝L cos θ，因此沿这三条路径电荷由A 运动到B ，电场力做的功都是qEL cos θ，因此电场力做功的特点是：与路径无关，只与始末位置有关．

7．在场强为4×105V/m 的匀强电场中，一质子从A 点移动到B 点，如图所示．已知AB 间距离为20cm ，AB 连线与电场线成30°夹角，求电场力做的功以及质子电势能的变化．

答案：1.1×10

－14

J ，减小了1.1×10

－14

J

解析：电场力对质子做的功为W ＝qEd cos θ＝1.6×10

－19

×4×105×0.2×

32

J ＝1.1×10－

14J

质子电势能减小了1.1×10－14J.

8．某实验小组在研究检验电荷所受电场力跟所带电荷量的关系时，利用测得的数据画出A、B两点的F－q图象如图乙所示，O、A、B为x轴上的三点，位置关系如图甲所示，电场力的正方向与x轴正方向一致，但实验时忘记了验证场源电荷的电性，也忘记了记下场源电荷在x轴上的具体位置．请分析能否判断场源电荷的电性、大致位置及A、B两点电势高低．

解析：由图乙可知，正的检验电荷放在A点负的检验电荷放在B点所受电场力方向均沿x轴正方向，说明场源电荷为负电荷，且放在AB之间，由F－q图线的斜率可知A点场强E A＝2×103N/C，B点场强E B＝5×102N/C，说明场源电荷离A点较近，所以A点的电势低于B点的电势.

1.如图所示，一带正电的粒子进入一点电荷＋Q的电场中，初速度为v0，轨迹如图所示，则

()

A．N点电势高于M点电势

B．N点电势低于M点电势

C．该粒子在M点动能比在N点动能大

D．该粒子在M点电势能比在N点电势能大

答案：AC

解析：由于带正电的粒子，进入＋Q的点电荷所形成的电场中，粒子受到的排斥力一定指向轨迹的凹侧．从曲线的弯曲情况看，M点曲率半径大，N点曲率半径小，说明N点更接近形成电场的点电荷＋Q，因此，N点电势高，粒子由M到N电场力做负功，电势能增大，动能减小．

2．如图所示某区域电场线关于O1、O2对称，正方形ABCD也关于O1O2对称．关于A、B、C、D四点场强的大小和电势的高低关系中，正确的是

()

A．E A＝E B＝E C＝E D

B．E A＝E B>E C＝E D

C．φA＝φD>φB＝φC

D．φA>φD>φC>φB

答案：BD

解析：根据电场线的分布情况可知，该区域的电场是等量异种点电荷形成的电场，由对称性可知：E A＝E B，E C ＝E D，由电场线的疏密程度可知：E A>E D，E B>E C，故A错B对，根据沿电场线电势降低得φA>φB，φD>φC，又由等势面与电场线垂直得：φA>φD，φC>φB.所以C错D对．

3．(2009·贵州兴义市清华实验中学高二检测)在真空中A、B两点分别放有等量异号点电荷＋q和－q，在电场中通过A、B两点的竖直平面内，于对称位置取一个矩形路径abcd，如图所示，现将一个电子沿abcd移动一周，则正确的结论是

()

A．由a→b，电势降低，电子的电势能减小