10.1电势能和电势——2024--2025学年高二物理人教版（2019）必修第三册同步练习
一、单选题
1．类比思想在物理教学中有着广泛和重要的应用，如静电力对电荷做功与重力做功有相似之处，根据所掌握的知识判断①②两部分的内容全部正确的是( )
静电力做功与路径①.
静电力做功可以度量电势能的变化，静电力做正功，电势能②.
A.无关，减少 B.无关，增加 C.有关，减少 D.有关，增加
2．2020年9月21日，《自然·天文学》在线发表了中国慧眼卫星最新观测结果：在高于200 keV以上的能段发现了黑洞双星系统的低频QPO，这是迄今为止发现的能量最高的低频QPO现象。其中eV指的是一个电子经过1伏特电势差加速后获得的能量，则“200 keV”的能量是( )
A. B. C. D.
3．一带电粒子从电场中的A点运动到B点，该过程中粒子受到的电场力做的功为，粒子除了受到电场力外，还受到了其他力的作用，下列说法正确的是( )
A.带电粒子的电势能一定减小 B.带电粒子的电势能一定增加
C.A点的电势一定高于B点的电势 D.B点的电势一定高于A点的电势
4．如图为某电场在x轴上电势随距离变化的图像，将一电子从x轴上A点移到B点，关于原点O对称，则电子的电势能随x变化的关系图像是( )
A. B.
C. D.
5．如图所示，两个等量异种点电荷分别位于P、Q两点，P、Q两点在同一竖直线上，水平面内有一正三角形ABC，且PQ连线的中点O为三角形ABC的中心，M、N为PQ连线上关于O点对称的两点，则下列说法中正确的是( )
A.A、B、C三点的场强大小相等但方向不同
B.A、B、C三点的电势相等
C.M点场强小于A点场强
D.将一正点电荷从N点移到B点，电场力做正功
6．人体的细胞膜模型图如图所示，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），现研究某小块均匀的细胞膜，厚度为d，膜内的电场可看作匀强电场，简化模型如图b所示，初速度可视为零的一价正钾离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，下列说法正确的是( )
A.钾离子的电势能增大
B.A点电势等于点电势
C.若膜电位增加，则钾离子进入细胞内的速度更大
D.若膜电位不变，膜的厚度越大，则钾离子进入细胞内的速度越大
7．如图所示是两个等量异种点电荷，周围有1、2、3、4、5、6各点，其中1、2之间距离与2、3之间距离相等，2、5之间距离与2、6之间距离相等，两条虚线互相垂直且平分，那么关于各点电场强度和电势的叙述错误的是( )
A.1、3两点电场强度相同 B.5、6两点电场强度相同
C.4、5两点电势相同 D.1、3两点电势相同
8．如图甲所示，平安大厦尖顶安装了避雷针，雷雨天带负电的云层靠近避雷针上方。尖顶周围虚线表示电场中的等势线，如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.尖顶端感应出大量的负电荷 B.a点的电势小于b点的电势
C.a点的电场强度大于b点的电场强度 D.电子在a点的电势能小于在b点的电势能
9．高大建筑物上通常都装有避雷针，雷雨天气时避雷针通过尖端放电，中和空气中的电荷，达到避免雷击的目的.如图所示是某时刻避雷针周围的电场线，.下列说法正确的是( )
A.电场强度
B.电势
C.电势差
D.d处的正离子从静止释放只在电场力的作用下将沿电场线向着避雷针运动
10．如图中a、b、c是匀强电场中同一平面上的三个点，各点的电势分别是，，，则在下列各示意图中能表示该电场强度方向的是( )
A. B.
C. D.
11．如图所示为负点电荷的电场线的分布图，A和B分别为该负点电荷产生的电场中的两点。下列关于A、B两点电场强度E的大小和电势φ的高低说法正确的是( )
A. B. C. D.
二、多选题
12．如图所示，虚线代表电场中的三个等势面，相邻两等势面之间的电势差相等，实线为一带正电的粒子只在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P和Q是这条轨迹上两个点，相比( )
A.P点的电势高 B.带电微粒通过P点时的加速度大
C.带电微粒通过P点时的速度大 D.带电微粒在P点时的电势能较大
13．如图所示，虚线代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，是这条轨迹上的三点，R同时在等势面b上，下列说法正确的是( )
A.P点的电场强度大于Q点的电场强度
B.带电质点在R点受到的电场力垂直于b向下
C.b的电势比c的电势高
D.带电质点在P点的动能比在Q点的动能大
三、填空题
14．如图所示，a、b是匀强电场中的两点，把电子从a点移到b点，电子的电势能将______（选填“增大”“减小”或“不变”）。
15．如图所示，为电场中的三点，其中C点的场强________________，若将某点电荷分别放置在三点，该点电荷放置在A点时受到的电场力________________。（均填“最大”或“最小”）
16．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”）。
参考答案
1．答案：A
解析：静电力对电荷做功与重力做功有相似之处，重力做功与路径无关，只与初末位置的高度有关，重力做正功，重力势能减小。同理静电力做功与路径无关，只与初末位置有关，静电力做正功，电势能减小。
故选A。
2．答案：A
解析：根据题意得
故选A。
3．答案：A
解析：AB.电场力做正功，电势能一定减小，故A正确;B错误;CD.电势能减小，则因为粒子带电性质不确定，所以无法判断电势高低，故CD错误。故选A.
4．答案：B
解析：根据，电子带负电，可知图B符合要求。故选B。
5．答案：B
解析：AB.由题意可知三角形ABC位于连线的垂直平分面上，即三点位于同一等势面上，电势相等，根据几何关系可知三点到O点的距离相等，根据等量异种电荷电场分布规律以及对称性可知，三点的场强大小和方向均相同，故A错误，B正确;C.A点比M点更远离P，根据等量异种电荷电场分布规律可知M点附近电场线比A点附近电场线密集，所以M点场强大于A点场强，故C错误;D.根据沿电场线方向电势升高，可知N点点电势低于O点电势，则N点电势低于B点电势，将一正点电荷从N点移到B点，根据可知正点电荷电势能升高，电场力做负功，故D错误。故选B。
6．答案：C
解析：A.初速度可视为零的一价正钾离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，可知钾离子运动中电场力做正功，所以钾离子的电势能减小，故A错误；
B.初速度可视为零的一价正钾离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，则电场线从A到B，沿电场线电势降低，所以A点电势大于B点电势，故B错误；
CD.由动能定理可知
若膜电位不变时，即电压U不变时，钾离子进入细胞内的速度不变；电压U增加时，速度增大，故C正确，D错误。
故选C。
7．答案：D
解析：由等量异种电荷周围的电场分布特点可知，在其连线上电势从正电荷向负电荷降落，所以3的电势高于1，所以选项D错误;中垂线即该电场的零势面，所以4、5、6三点电势相等，均为零，所以选项C正确;根据对称性可知，1、3两点电场强度相同，5、6两点电场强度相同，故选项AB均正确;题目问不正确的选项，故此题选D。
8．答案：B
解析：A.由“近异远同”可知尖顶端感应出大量的正电荷，故A错误；B.在避雷针和云层之间，电场线油避雷针指向云层，沿电场线的方向电势降低，可知b点的电势高于a点的电势，故B正确；C.由图可知b点电场线比a点电场线密，根据电场线越密，电场强度越大，可知b点电场强度大于a点电场强度大小，故C错误；D.由因为试探电荷带负电，所以试探电荷在a点的电势能大于其在b点的电势能，故D错误，故选B。
9．答案：C
解析：A.a点的电场线密集，所以
故A错误;
B.沿着电场线方向，电势越低，所以
故B错误;
C.根据
当d一定时，电场强度越大，电势差越大，根据图可知，ab之间的电场强度大于bc之间的电场强度，所以
故C正确;
D.正离子受到的电场力与电场方向相同，由于不是匀强电场，所以d处的正离子从静止释放只在电场力的作用下不会沿电场线向着避雷针运动，故D错误。
故选C。
10．答案：D
解析：由题意可知，各点的电势分别为，，，则ab连线上离a点处的电势为4V，所以该点与c点的连线即为等势线.由于沿着电场线方向，电势降低.故D正确，ABC错误；故选D.
11．答案：A
解析：AB.因A点电场线较B点密集，可知A点场强较大，即选项A正确，B错误;CD.沿电场线电势逐渐降低，距离负电荷越近则电势越低，可知选项CD错误。故选A。
12．答案：ABD
解析：A.粒子所受电场力指向轨迹内侧，由于粒子带正电，因此电场线指向右下方，根据沿电场线电势降低，可知P的电势最高，故A正确；
B.等势线密的地方电场线密电场强度大，故P点电场强度大，试探电荷受到的电场力大，根据牛顿第二定律，加速度也大，故B正确；
CD.根据质点受力情况可知，从P到Q过程中电场力做正功，电势能降低，动能增大，故P点的电势能大于Q点的电势能，P点的速度小于Q点的速度，故C错误；D正确。
故选ABD。
13．答案：AB
解析：A.根据等差等势面越密电场强度越大，可知P点的场强比Q点的场强大，故A正确；B.负电荷做曲线运动，电场力指向曲线的内侧，且与等势线垂直，因此带电质点在R点受到的电场力垂直于b向下，B正确；C.电场力指向曲线的内侧，根据轨迹弯曲的方向和负电荷可知，电场方向切线向上，如图所示
沿电场线方向，电势降低，所以c点电势最高，故C错误；D.负电荷在电势高处电势能小，P点电势低，Q点电势高，所以P点电势能大，运动过程中，只受电场力作用，动能与电势能之和保持不变，带电质点在P点的动能比在Q点的动能小，故D错误。故选AB。
14．答案：增大
解析：电子所受电场力与电场强度方向相反，从a点移到b点，电场力做负功，电子的电势能将增大。
15．答案：最大；最小
解析：电场线的疏密反映电场强度的相对大小，电场线越密，场强越大，由图可知，C点处电场线较密，C点的电场强度最大;根据可知，可知A点的电场强度最小，同一点电荷放在A点受到的电场力最小。
16．答案：负；减少
解析：由图知，工件带正电，则在涂料微粒向工件靠近的过程中被吸附在工件上，所以涂料微粒带负电；涂料微粒在运动过程中电场力对它做正功，则电势能逐渐减少。
