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2020-2021学年高二物理：电势能与电势专题训练题组1电场力做功与电势能1.如图所示的匀强电场中，一个电荷量为q的正点电荷，沿电场线方向从A点运动到B点，A、B两点间的距离为d.在此过程中电场力对电荷所做的功为W，则A点的电场强度的大小为（）A.B.qWdC.D.【答案】C【解析】根据电场力做功的表达式W＝qEd可得电场强度的大小为E＝，故C正确.2.在静电场中，让电子逆着电场线的方向由A点移到B点，如图所示，则（）A.电场力做正功，A点电势高于B点B.电场力做正功，A点电势低于B点C.电场力做负功，A点电势高于B点D.电场力做负功，A点电势低于B点【答案】B【解析】电场强度方向水平向右，电子带负电在电场中受力方向与电场强度方向相反，故受到从A指向B的电场力，故从A至B的过程中电子受力方向与运动方向相同，故电场力做正功，根据电场力做功与电势能变化的关系知，电场力做正功，电场线方向从B向A，因为沿着电场线方向电势逐渐降低，故A点电势低于B点电势，故A错误，B正确；由AB分析知，电场力做正功，故CD错误.3.（多选）下列说法正确的是（）A.电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同，电场力做功的大小就可能不同B.电荷从电场中的某点出发，运动一段时间后，又回到了该点，则说明电场力做功为零C.正电荷沿着电场线运动，电场力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，电场力对负电荷做正功D.电荷在电场中运动，因为电场力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立【答案】BC【解析】电场力做功和电荷运动路径无关，故A错误；电场力做功只和电荷的初、末位置有关，所以电荷从某点出发又回到了该点，电场力做功为零，故B正确；正电荷沿电场线的方向运动，则正电荷受到的电场力和电荷的位移方向相同，故电场力对正电荷做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，电场力对负电荷做正功，故C正确；电荷在电场中运动虽然有电场力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转化满足能量守恒定律，故D错误.4.（多选）如图所示，带正电的点电荷固定于Q点，电子在库仑力作用下，做以Q为焦点的椭圆运动.M、P、N为椭圆上的三点，P点是轨道上离Q最近的点，电子在从M经P到N点的过程中（）A.速率先增大后减小B.速率先减小后增大C.电势能先减小后增大D.电势能先增大后减小【答案】AC【解析】正点电荷形成电场的等势面是以点电荷为圆心的一系列同心圆，且越靠近点电荷电势越高，所以电子从M点到P点电场力做正功，电势能减小，动能增加；电子从P点到N点电场力做负功，电势能增加，动能减小，故A、C正确.5.（多选）静电喷涂时，喷枪喷出的涂料微粒带电，在带正电被喷工件的静电力作用下，向被喷工件运动，最后吸附在其表面.在涂料微粒向工件靠近的过程中（）A.涂料微粒带负电B.离工件越近，所受库仑力越小C.电场力对涂料微粒做负功D.涂料微粒的电势能减小【答案】AD【解析】工件带正电，则在涂料微粒向工件靠近的过程中，涂料微粒带负电.故A正确.离工件越近，根据库仑定律得知，涂料微粒所受库仑力越大.故B错误.涂料微粒所受的电场力方向向左，其位移方向大体向左，则电场力对涂料微粒做正功，其电势能减小.故C错误，D正确.6.如图所示，在电场强度为E的匀强电场中有间距为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，静电力做的功W1＝________；若沿路径ACB移动该电荷，静电力做的功W2＝________；若沿曲线ADB移动该电荷，静电力做的功W3＝________.由此可知，电荷在电场中移动时，静电力做功的特点是________.【答案】qElcosθqElcosθqElcosθ与路径无关，只与初、末位置有关7.如图所示，在场强为E的水平匀强电场中，一根长为l的绝缘杆，两端分别固定着带有电荷量＋q和－q的小球（大小不计）.现让绝缘杆绕中点O逆时针转动α角，求转动中带电小球克服电场力所做的功.【答案】qEl（1－cosα）【解析】每个带电小球的初、末位置沿电场线方向的距离均为d＝（1－cosα）；每个带电小球克服电场力做功W＝Fd＝qE（1－cosα）；故两个带电小球克服电场力做功W′＝2W＝qEl（1－cosα）.题组2对电势的理解8.如图是某一电场中的一簇电场线，现把一个正电荷分别放在AB两点下列说法正确的是（）A.此正电荷在A点受到的电场力比B点大B.此正电荷在A点的电势能比B点大C.电场中B点的电势高于A点的电势D.若把此正电荷从A点静止释放，它将沿电场线运动到B点【答案】B【解析】根据电场线的疏密知，A点的场强小于B点，则正电荷在A点所受电场力小于B点，故A错误；沿着电场线方向电势逐渐降低，A点电势高于B点，则正电荷在A点电势能比B点大，故B正确，C错误；将正电荷从A点静止释放，运动轨迹不沿电场线方向，故D错误。9.在静电场中，下列有关电势能、电势判断正确的是（）A.电势能、电势都是仅有电场本身因素决定，与处于电场中的电荷无关B.电势高的地方，电荷的电势能一定大C.电势能等于两点的电势差D.某点电势的大小等于单位电荷在该点与在参考点的电势能差的大小【答案】D【解析】根据电势能与电势的关系Ep=qφ，可知电势能既与电场有关，又与电荷有关.电势仅由电场本身因素决定，与处于电场中的电荷无关，故A错误.电势高的地方，正电荷的电势能一定大，而负电荷的电势能一定小，故B错误.电势能与电势差是两个不同概念，故C错误.根据电势的定义式φ=知，某点电势的大小等于单位电荷在该点的电势能大小，而电势能大小等于电荷在该点与在参考点的电势能差的大小，故D正确.10.将一正电荷从无穷远处移至电场中M点，电场力做功为6.0×10－9J，若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处，电场力做功为7.0×10－9J，则M、N两点的电势φM、φN有如下关系（）A.φM＜φN＜0B.φN＞φM＞0C.φN＜φM＜0D.φM＞φN＞0【答案】C【解析】取无穷远处电势φ∞＝0.对正电荷：W∞M＝0－EpM＝－qφM，φM＝＝；对负电荷：WN∞＝EpN－0＝－qφN，φN＝＝；所以φN＜φM＜0，选项C正确.11.（多选）关于电势，下列说法正确的是（）A.电场中某点的电势，其大小等于单位正电荷从该点移动到零电势点时，静电力所做的功B.电场中某点的电势与零电势点的选取有关C.由于电势是相对的，所以无法比较电场中两点的电势高低D.电势是描述电场能的性质的物理量【答案】ABD【解析】由电势的定义可知A正确.由于电势是相对量，电势的大小与零电势点的选取有关，故B正确.虽然电势是相对的，但电势的高低是绝对的，故C错误.电势与电势能相联系，它是描述电场能的性质的物理量，故D正确.12.（多选）关于电势的高低，下列说法正确的是（）A.沿着电场线的方向电势逐渐降低B.电势降低的方向一定是电场线的方向C.正电荷只在电场力的作用下，一定向电势低的地方移动D.负电荷只在电场力的作用下，由静止释放，一定向电势高的地方移动【答案】AD【解析】沿着电场线的方向电势逐渐降低，故A正确；电势降低的方向不一定是电场线的方向，故B错误；若正电荷具有初速度，即使只受电场力作用，也可由低电势点向高电势点移动，故C错误；负电荷只在电场力的作用下由静止释放，一定向电势高的地方移动，故D正确.13.如果把q＝1.0×10－8C的电荷从无限远移到电场中的A点，需要克服静电力做功W＝1.2×10－4J，那么，（1）q在A点的电势能和A点的电势各是多少？（2）q未移入电场前，A点的电势是多少？【答案】（1）1.2×10－4J1.2×104V（2）1.2×104V【解析】（1）静电力做负功，电势能增加，无限远处的电势为零，电荷在无限远处的电势能也为零，即φ∞＝0，Ep∞＝0.由W∞A＝Ep∞－EpA得EpA＝Ep∞－W∞A＝0－（－1.2×10－4J）＝1.2×10－4J.再由φA＝得φA＝1.2×104V.（2）A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电荷存在无关，所以q未移入电场前，A点的电势仍为1.2×104V.题组3等势面14.如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面，下列判断正确的是（）A.2、3两点的电势相等B.2、3两点的场强相同C.1、2两点的电势相等D.1、2两点的场强相等【答案】A【解析】顺着电场线，电势降低，所以1点的电势高于2点处的电势，2与3处于同一条等势线上，所以2与3两点的电势相等.故A正确，C错误；电场线的疏密表示电场的强弱，由图可得，1与2比较，1处的电场线密，所以1处的电场强度大，2、3两点的场强的方向不同，2、3两点的场强不相同，故BD错误.15.关于静电场的等势面，下列说法正确的是（）A.两个电势不同的等势面可能相交B.电场线与等势面处处相互垂直C.同一等势面上各点电场强度一定相等D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功【答案】B【解析】静电场中的电场线不可能相交，等势面也不可能相交，否则的话会出现一个点有两个电场强度和两个电势值的矛盾，A错误；根据等势面的特点，电场线与等势面垂直，B正确；同一等势面上各点电势相等，但电场强度不一定相等，C错误；对于负电荷，当沿某一电场线运动从电势高的点移到电势低的点，电场力的方向与运动方向相反，电场力做负功，D错误.16.（多选）如图所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把＋q和－q的试探电荷依次放在三点上，关于它们所具有的电势能的正确说法是（）A.放上＋q时，它们的电势能EpAEpBEpCB.放上＋q时，它们的电势能EpAEpBEpCC.放上－q时，它们的电势能EpAEpBEpCD.放上－q时，它们的电势能EpAEpBEpC【答案】AD【解析】点电荷在电场中的电势能Ep＝qφ，正点电荷附近，φ为正值，当q为正电荷时，EpAEpBEpC；当q为负电荷时，EpAEpBEpC.故A、D正确.题组4电势与电场强度的综合17.图甲中AB是某电场中的一条电场线.若将一负电荷从A点处由静止释放，负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度图像如图乙所示.关于A、B两点的电势高低和场强大小关系，下列说法中正确的是（）A.φAφB，EAEBB.φAφB，EAEBC.φAφB，EAEBD.φAφB，EAEB【答案】C【解析】负电荷从A释放（初速为0）后，能加速运动到B，说明负电荷受到的电场力方向是从A指向B，那么电场方向就是由B指向A，由于沿电场线方向电势逐渐降低，所以AB两点的电势关系是，负电荷从A运动到B的过程中，它的加速度是逐渐减小的（乙图中的“斜率”表示加速度），由牛顿第二定律知，负电荷从A移动到B时，受到的电场力是逐渐减小的，由知，，C正确.18.下列四个电场中，a、b两点电场强度与电势均相同的是（）A.以正点电荷为圆心的圆周上的两点B.负点电荷电场中同一电场线上的两点C.与匀强电场电场线垂直的直线上的两点D.等量异种点电荷连线中垂线上的两点【答案】C【解析】a、b是同一等势面上的两点，电势相同，场强大小相等，但方向不同，则电场强度不同.故A错误.a处电场线比b处电场线密，则a处场强较大，顺着电场线方向，电势降低，则b点的电势较高，故B错误.a、b是匀强电场中的两点，电场强度相同，a、b又在同一等势面上，电势相等，故C正确.等量异种电荷连线的中垂线是一条等势线，则a、b的电势相同.根据电场线的分布可知：a处场强较大.故D错误.19.在光滑的绝缘水平面上，有一个正三角形abc，顶点a、b、c处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图所示，D点为正三角形外接圆的圆心，E、G、H点分别为ab、ac、bc的中点，F点为E点关于c电荷的对称点，不计空气阻力.下列说法中正确的是（）A.D点的电场强度为零、电势为零B.E、F两点的电场强度等大反向、电势相等C.E、G、H三点的电场强度和电势均相同D.若释放c电荷，c电荷将一直做加速运动【答案】D【解析】D点到a、b、c三点的距