高中物理课时作业选修3-1教科版第四节电势能电势与电势差(含答案及解析)

学案5 电势能 电势与电势差

1．关于电势差U AB 和电势φA 、φB 的理解，正确的是( ) A ．U AB 表示B 点与A 点之间的电势差，即U AB ＝φB －φA B ．U AB 和U BA 是不同的，它们有关系：U AB ＝－U BA C ．φA 、φB 都有正负，所以电势是矢量 D ．零电势点的规定虽然是任意的，但人们常常规定大地和无穷远处为零电势点 2．下列关于电场的描述，正确的是( ) A ．电场中某点电势的大小、正负与零电势点的选取有关 B ．电场中某两点间的电势差与零电势点的选取有关 C ．同一点电荷处于电场中的不同位置时，具有的电势能越大，说明那一点的电势越高 D ．同一点电荷在电场中任意两点间移动时，只要静电力做的功相同，那么两点间的电势差一定相同 3．将一正电荷从无穷远处移至电场中M 点，电场力做功为6.0×10－9 J ，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7.0×10－9 J ，则M 、N 两点的电势φM 、φN 有如下关系( ) A ．φM ＜φN ＜0 B ．φN ＞φM ＞0 C ．φN ＜φM ＜0 D ．φM ＞φN ＞0 4．位于A 、B 处的两个带有不等量负电荷的点电荷在平面内的等势线分布如图2所示，图中实线表示等势线，则( ) A ．a 点和b 点的电场强度相同 B ．正电荷从c 点移到d 点，静电力做正功 C ．负电荷从a 点移到c 点，静电力做正功 D ．正电荷从e 点沿图中虚线移到f 点，电势能先减小后增大 5.如图3所示，两个等量的正点电荷分别置于P 、Q 两位置，在P 、Q 连线的垂直平分线上有M 、N 两点，另有一试探电荷q ，则( )

A ．若q 是正电荷，q 在N 点的电势能比在M 点的电势能大

B ．若q 是负电荷，q 在M 点的电势能比在N 点的电势能大

C ．无论q 是正电荷，还是负电荷，q 在M 、N 两点的电势能都一样大

D ．无论q 是正电荷还是负电荷，q 在M 点的电势能都比在N 点的电势能小

6．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 班 姓 座 。

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7．对于电场中A、B两点，下列说法正确的是()

A．电势差的定义式U AB＝W AB/q，说明两点间的电势差U AB与静电力做的功W AB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比

B．A、B两点间的电势差等于将电荷从A点移到B点静电力所做的功

C．将1 C电荷从A点移到B点，静电力做1 J的功，这两点间的电势差为1 V

D．电荷由A点移到B点的过程中，除受静电力外，若还受其他力的作用，电荷电势能的变化就不再等于静电力所做的功

8．在静电场中，一个电子由a点移到b点时静电力做功为5 eV(1 eV＝1.6×10－19 J)，则以下说法中正确的是()

A．电场强度的方向一定由b沿直线指向a B．a、b两点间电势差U ab＝5 V

C．电子的电势能减少5 eV D．电子的电势能减少

5 J

9.如图4所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的

电势分别为φa、φb和φc，且φa＞φb＞φc.一带电粒子射入电场中，

其运动轨迹如实线KLMN所示，由图可知()

A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功

B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功

C．粒子从K到L的过程中，电势能增大

D．粒子从L到M的过程中，动能减小

10.如图5所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知MQ

＜NQ.下列叙述正确的是()

A．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做正功，

电势能减小

B．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则该电荷克服静电力做功，电势能增大C．若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做正功，电势能减小D．若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则该电荷克服静电力做的功等于静电力对该电荷所做的功，电势能不变

11.如图6所示，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的检验电荷q1、

q2分别置于A、B两点，虚线为等势线．取无穷远处为零电势点，若将q1、

q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的

是()

A．A点电势高于B点电势

B．A、B两点的电场强度相等

C．q1的电荷量小于q2的电荷量

D．q1在A点的电势能小于q2在B点的电势能

12.如图7所示，虚线为电场中的一簇等势面，A、B两等势面间的电势

差为10 V，且A的电势高于B的电势，相邻两等势面间电势差相等，

一个电子仅在电场力作用下从电场中M点运动到N点的轨迹如图中实

线所示，电子经过M点的动能为8 eV，则电子经过N点时的动能为

________，电子从M点运动到N点，电势能变化了________．

13.如图1所示，a、b、c是氢原子的核外电子绕核运动的三个可能轨道，

取无穷远电子的电势能为零，电子在a、b、c三个轨道时对应的电势能

分别为－13.6 eV，－3.4 eV，－1.51 eV，由于某种因素(如加热或光照)

的影响，电子会沿椭圆轨道跃迁到离核更远的轨道上运动，则：

(1)φa ＝________，φb ＝________，φc ＝________.

(2)U ab ＝________，U bc ＝________.

14．已知将电荷量为2.0×10－7 C 的正点电荷从电场中的M 点移到N 点时，电场力做功为

5.0×10－5 J ，将此点电荷从N 点移到无限远处时，电场力做功为1.5×10－5 J ，则M 点的电势为多大？N 点的电势为多大？

1．答案 BD

2．答案 AD

解析 电场中某两点间的电势差与零电势点的选取无关；对负电荷而言，它在电场中具有的电势能越大，说明该点电势越低，故B 、C 错，A 、D 对．

3.答案 (1)13.6 V 3.4 V 1.51 V (2)10.2 V 1.89 V

解析 (1)电子的带电荷量q ＝－e ，据电势的定义φ＝E p q 得，φa ＝E p a q ＝－13.6 eV －e

＝13.6 V ， 同理φb ＝3.4 V ，φc ＝1.51 V .(2)U ab ＝φa －φb ＝(13.6－3.4) V ＝10.2 V U bc ＝φb －φc ＝1.89 V .

4．答案 C

解析 取无穷远处电势φ∞＝0.对正电荷：W ∞M ＝0－E p M ＝－qφM ，φM ＝－W ∞M q ＝－6×10－9

q

； 对负电荷：W N ∞＝E p N －0＝－qφN ，φN ＝W N ∞－q

＝－7×10－9q ；所以φN ＜φM ＜0，选项C 正确． 5．答案 CD

解析 等差等势面越密的地方，电场线越密，电场线的疏密表示电场的强弱；正电荷从c 点移到d 点，静电力做负功；负电荷从a 点移到c 点，静电力做正功；正电荷从e 点沿图中虚线移到f 点，静电力先做正功，后做负功，故电势能先减小后增大．

6.答案 AB

解析 由两个等量的正点电荷周围的电场线的分布情况可知，两点电荷连线的中垂线上的电场方向是：由连线的中点沿中垂线指向无穷远处．正电荷从N 点移到M 点，电场力做正功，电势能减小；负电荷从N 点移到M 点，电场力做负功，电势能增大．故选A 、B.

7．答案 BC

解析 电场力做功和电荷运动路径无关，所以选项A 错误；电场力做功只和电荷的电荷量、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，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，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，D 错．

8．答案 C

解析 根据电势差的定义，电场中两点间的电势差在数值上等于将单位正电荷从一点移到另一点静电力所做的功，仅由电场及两点位置决定，与移动电荷的电荷量及做功的多少无关，

即U AB ＝W AB q

是比值定义式，所以A 、 B 错，C 对．电势能的变化唯一决定于静电力做的功，与其他力是否做功、做多少功无关，D 错．

9．答案 C

解析 电场强度的方向与运动路径无关，A 错；U ab ＝

W ab q ＝5 eV －e

＝－5 V ，B 错；静电力做5 eV 的正功，电势能减少5 eV ，C 对，D 错．

10.答案 AC

11.答案 AD

解析 由正点电荷产生的电场的特点可知，M 点的电势高，N 点的电势低，所以正电荷从M 点到N 点，静电力做正功，电势能减小，故A 对，B 错；负电荷由M 点到N 点，克服静电力做功，电势能增加，故C 错；静电力做功与路径无关，负点电荷又回到M 点，则整个过程中静电力不做功，电势能不变，故D 对．

12.答案 C

解析 由于电场力做负功，所以Q 应带负电荷，由负点电荷产生电场的电场线的分布规律

可判断出φB >φA ，故A 项错误；由E ＝k Q r 2，r 不相等可知E A ≠E B ，B 项错误；由φA ＝W A →∞q 1

、φB ＝W B →∞q 2，因为W A →∞＝W B →∞<0，φA <φB <0，所以1q 1>1q 2

，即q 1

13.答案 0.5 eV 7.5 eV

14．答案 325 V 75 V

解析 U MN ＝W MN q ＝5.0×10－52.0×10－7 V ＝250 V ，φN ＝W q ＝1.5×10－

52.0×10－7 V ＝75 V ，由U MN ＝φM －φN ＝250 V 得φM ＝325 V .