2023-2024學(xué)年高二上物理：電勢(shì)能和電勢(shì)（附答案解析）

2023?2024學(xué)年高二上物理：10」電勢(shì)能和電勢(shì)B.E∕?>EB>EC

C.A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)φA=<pB>φc

一.選擇題（共8小題）

D.AxB×C三點(diǎn)電勢(shì)φA>φB>φc

1.如圖所示，ABCD是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，已知A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為φA=15V,φB=3V,

5.一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下沿X軸正向運(yùn)動(dòng)，其電勢(shì)能EP隨位移X變化的關(guān)系如圖所示，其中0?X2

φc=-3V,由此可得D點(diǎn)電勢(shì)為（）

段是關(guān)于直線X=Xl對(duì)稱的曲線，X2?X3段是宜線，則下列說法正確的是（）

Λr.................D

B'.................2C

A.6VB.9VC.12VD.15V

2.如圖所示，處于真空的點(diǎn)∣ll荷a、b、c、d的電荷量分別為+q、+q、-q、-q,四邊形abed為菱形，Na=60°.1、

0X|XjXiX

2、3、4分別為所在邊的中點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)邊的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為Ei、E2、E3、E4,對(duì)應(yīng)的電勢(shì)分別為φi?φi.

A.Xi處電場(chǎng)強(qiáng)度最小，但不為零

（P3、φ4,則下列說法正確的是（）

B.粒子在。?X2段做勻變速運(yùn)動(dòng)，X2?X3段做勻速直線運(yùn)動(dòng)

C.在0、XI、X2、X3處電勢(shì)φθ、φi,<p2,（p3,的關(guān)系為φ3>φ2=φo>φi

D.X2?X3段的電場(chǎng)強(qiáng)度大小方向均不變

6.下列哪組物理量的正負(fù)號(hào)表示的涵義一致（）

A.某物體速度變化-3m∕s,某力對(duì)物體做功-3J

C.El=E3、φi>φ3D.E2=E4>φ2>φ4

B.某力對(duì)物體做功?3J,某電荷在電場(chǎng)中也勢(shì)能為-3J

3.如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一平行四邊形ABCD,已知A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為ψA=10V?φB=8V.φc

C.某物體加速度為-3m∕s2,某電荷在電場(chǎng)中受力-3N

=2V,則D點(diǎn)的電勢(shì)為（）

D.某物體的重力勢(shì)能為-3J,某力對(duì)物體做功-3J

A

/'i77.真空中某點(diǎn)電荷的等勢(shì)面示意如圖，圖中相鄰等勢(shì)面間電勢(shì)差相等。下列說法正確的是（）

Dl.......

A.8VB.6VC.4VD.IV

4.球殼內(nèi)部球心放?個(gè)電量為+Q的點(diǎn)電荷，球殼內(nèi)有A點(diǎn)，殼壁中有B點(diǎn)，殼外有C點(diǎn)，下列說法正確的是

（）

A.該點(diǎn)電荷一定為正電荷

B.P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定比Q點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大

C.P點(diǎn)的電勢(shì)一定比Q點(diǎn)的電勢(shì)高

D.正檢驗(yàn)電荷在P點(diǎn)比在Q點(diǎn)的電勢(shì)能大

A.A、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)都為零

8.如圖所示，M、N為真空中同一電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)。一帶電粒子在電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用，以速度Vl經(jīng)過M點(diǎn)A.a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度與b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同

向下運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后返回，以速度V2經(jīng)過N點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，則（）B.a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度與C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同

C.f點(diǎn)電勢(shì)等于i點(diǎn)電勢(shì)

D.f點(diǎn)電勢(shì)高于h點(diǎn)電勢(shì)

11.如圖，距離為2L的A,B兩點(diǎn)分別固定有等量異種點(diǎn)電荷+Q、-Q°O是AB的中點(diǎn)，OCD是以B為圓心、

L為半徑的半圓°E是AB延長(zhǎng)線上的一點(diǎn)，DE間的距離為L(zhǎng)。將一正點(diǎn)電荷q從E點(diǎn)沿EDCO移動(dòng)到O點(diǎn),

A.粒子一定帶正電則下列說法正確的是（）

B.速度V2一定大于VI

C.M點(diǎn)的電勢(shì)?定比N點(diǎn)的高

D.粒子在N點(diǎn)的電勢(shì)能一定比在M點(diǎn)的大

二.多選題（共4小題）

9.一對(duì)等量異種電荷固定于X坐標(biāo)軸上，其中正電荷位于坐標(biāo)原點(diǎn)0,負(fù)電荷位于Xi處，無窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零,K----IL——H<-L→∣<-L→∣

則沿X軸方向上的場(chǎng)強(qiáng)E、電勢(shì)φ分布正確的是（）

A.從E到D的過程中，電荷q的電勢(shì)能一直減小

B.從E到D的過程中，電荷q受到的電場(chǎng)力先減小后增大

C.從D到O的過程中，電荷q的電勢(shì)能?直增加

D.從D到0的過程中，電荷q受到的電場(chǎng)力先增大后減小

12.如圖所示，兩個(gè)距離較大、帶等量正電荷的小球之間連有絕緣的光滑硬質(zhì)桿，O是桿的中點(diǎn)，a、b是桿上關(guān)

于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)。一質(zhì)量為m的均勻帶正電的圓環(huán)套在桿上，圓環(huán)的帶電荷量很少，不影響點(diǎn)電荷產(chǎn)生的

電場(chǎng)的分布，環(huán)的內(nèi)徑略大于桿的外徑。若圓環(huán)經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)，有向右的速度V,則圓環(huán)從a運(yùn)動(dòng)到b的過程中，

下列說法正確的是（）

ΘC?:?

10.如圖所示，空間有兩個(gè)等量異號(hào)點(diǎn)電荷，點(diǎn)a、b、c、d為關(guān)于其連線和中垂線對(duì)稱的一矩形的四個(gè)頂點(diǎn),aOnba

點(diǎn)f、g、h、i到兩點(diǎn)電荷距離分別相等，則下列說法正確的是（）

A.圓環(huán)到達(dá)b的速度仍為V

B.圓環(huán)對(duì)桿的壓力先減小后增大

C.圓環(huán)的加速度先增大后減小

D.圓環(huán)的電勢(shì)能先減小后增大

三.計(jì)算題（共I小題）

13.如圖中A、B、C、D是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)。已知A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為φA=15V,φβ

=3V,φc=-3V,求：

（1）AC的三等分點(diǎn)F點(diǎn)電勢(shì)φκ;

（2）D點(diǎn)電勢(shì)φD?

四.解答題（共2小題）

14.如圖，根據(jù)電場(chǎng)線判斷電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)的高低：

（I）M、N是同一條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，哪點(diǎn)電勢(shì)高？

（2）M、P是同一電場(chǎng)中不在同一條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，哪點(diǎn)電勢(shì)高？

15.將一不帶電空腔導(dǎo)體球殼放入點(diǎn)電荷q所產(chǎn)生的電場(chǎng)中，球心O與電荷q距離為d.求:

（1）導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷在球心處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度及球心處的電勢(shì)；

（2）若將導(dǎo)體球接地，導(dǎo)體球上的凈電荷為多少？

2023-2024學(xué)年高二上物理：10.1電勢(shì)能和電勢(shì)故選：Co

3.如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一平行四邊形ABCD,已知A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為φ,A=10V?（pB=8V、φc

參考答案與試題解析

=2V,則D點(diǎn)的電勢(shì)為（）

選擇題（共8小題）

I.如圖所示，ABCD是勻強(qiáng)電場(chǎng)中?正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，已知A、B、C-:點(diǎn)的電勢(shì)分別為φA=l5V,φij=3V,

φc=-3V,由此可得D點(diǎn)電勢(shì)為（）

Dl..................達(dá)

A............-,D

rA.8VB.6VC.4VD.IV

【解答】解：由于電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，則UAB=UDC,

B'..............."C即φA-φβ=φD-φc.

A.6VB.9VC.I2VD.I5V得φD=4V,所以C選項(xiàng)正確。

【解答】解：連接AC,將AC三等分，標(biāo)上三等分點(diǎn)E、F,則根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿電場(chǎng)線方向相等距離，電故選：Co

勢(shì)差相等可知，E點(diǎn)的電勢(shì)為3V,F點(diǎn)的電勢(shì)為9V.連接BE,則BE為一條等勢(shì)線，根據(jù)幾何知識(shí)可知，4.球殼內(nèi)部球心放一個(gè)電量為+Q的點(diǎn)電荷，球殼內(nèi)有A點(diǎn)，殼壁中有B點(diǎn)，殼外有C點(diǎn)，下列說法正確的是

DF〃BE,則DF也是一條等勢(shì)線，所以D點(diǎn)電勢(shì)UD=9V.故B正確，ACD錯(cuò)誤;（）

故選：Bo

A.A、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)都為零

2.如圖所示，處了真空的點(diǎn)電荷a、b、c、d的電荷量分別為+q、+q、-q、-q,四邊形abed為菱形，∕a=60°.1、

B.E?>EB>EC

2、3、4分別為所在邊的中點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)邊的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為Ei、E2、E3、E4,對(duì)應(yīng)的電勢(shì)分別為φs（p2、Z

C.A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)φA=（pB>φc

D.A>B、C：點(diǎn)電勢(shì)φA>φB>φc

【解答】解：A、+Q在球殼內(nèi)外表面感應(yīng)出等量的異種電荷，即球殼內(nèi)為-Q,球殼外為+Q且均勻分布。靠

近球心處的場(chǎng)強(qiáng)大、遠(yuǎn)離球心處的場(chǎng)強(qiáng)小，A、C兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)都不為零。處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，

所以B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于0,所以EA>EC>EB.故A錯(cuò)誤，B錯(cuò)誤：

C、+Q在球殼內(nèi)外表面感應(yīng)出等量的異種電荷，即球殼內(nèi)為-Q,球殼外為+Q且均勻分布。這時(shí)候的電場(chǎng)線

C.EI=E3、φι>φ3D.E2=E4、φ2>φ4

分布的特點(diǎn)，在球殼的內(nèi)外的場(chǎng)強(qiáng)和沒有球殼一樣的。結(jié)合沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降低可知A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)

【解答】解：ac和bd都是等量異種電荷，電場(chǎng)的分布對(duì)稱，所以合電場(chǎng)也具有對(duì)稱性，則知El=E3、E=

2φA>φB>巾c.故C錯(cuò)誤，D正確

故選：Do

在a、d組成的電場(chǎng)中，4的電勢(shì)為零，2的電勢(shì)是負(fù)值，1的電勢(shì)比3的電勢(shì)高。在b、C組成的電場(chǎng)中，2

5.一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下沿X軸正向運(yùn)動(dòng)，其電勢(shì)能EP隨位移X變化的關(guān)系如圖所示，其中。?X2

的電勢(shì)為零，4的電勢(shì)是正值，1的電勢(shì)比3的電勢(shì)高，由電場(chǎng)的疊加原理得知φ4>φ2,φι>φ3o

段是關(guān)于直線X=Xl對(duì)稱的曲線，X2?X3段是直線，則下列說法正確的是（）

的方向與正方向相反，故C正確；

D、某物體的重力勢(shì)能為-3J,負(fù)號(hào)表示該物體在零勢(shì)能面的下方，某力對(duì)物體做功是-3J,負(fù)號(hào)表示力對(duì)物

體做負(fù)功，故D錯(cuò)誤；

故選：Co

7.真空中某點(diǎn)電荷的等勢(shì)面示意如圖，圖中相鄰等勢(shì)面間電勢(shì)差相等。下列說法正確的是（）

B.粒子在O?X2段做勻變速運(yùn)動(dòng)，X2?X3段做勻速直線運(yùn)動(dòng)

C.在0、xi、X2、X3處電勢(shì)φθ?φι,φ2,φ3,的關(guān)系為φ3>φ2=φo>φι

D.X2?X3段的電場(chǎng)強(qiáng)度大小方向均不變

1解答】解：A,根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系：E=qφ,場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的關(guān)系：E=笑，得：E=>竺?,由數(shù)學(xué)

p該點(diǎn)電荷一定為正電荷

AXqΔXA.

點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定比點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大

知識(shí)可知EP-X圖象切線的斜率等于XI處切線斜率為零，則知XI處電場(chǎng)強(qiáng)度為零，故A錯(cuò)誤。B.PQ

C.P點(diǎn)的電勢(shì)一定比Q點(diǎn)的電勢(shì)高

BD、由圖看出在。?Xi段圖象切線的斜率不斷減小，由上式知場(chǎng)強(qiáng)減小，粒子所受的電場(chǎng)力減小，加速度減

D.正檢驗(yàn)電荷在P點(diǎn)比在Q點(diǎn)的電勢(shì)能大

小，做非勻變速運(yùn)動(dòng)。Xl?X2段圖象切線的斜率不斷增大，場(chǎng)強(qiáng)增大，粒子所受的電場(chǎng)力增大，做非勻變速

【解答】解：ACD,由于題中P、Q兩點(diǎn)的電勢(shì)的大小關(guān)系不確定，所以無法確定電場(chǎng)線的方向，則沒有辦法

運(yùn)動(dòng)。X2?X3段斜率不變，場(chǎng)強(qiáng)不變，即電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向均不變，是勻強(qiáng)電場(chǎng)，粒子所受的電場(chǎng)力不變，

確定點(diǎn)電荷的電性，正檢驗(yàn)電荷在P、Q兩點(diǎn)的電勢(shì)能的大小也無法確定，故ACD錯(cuò)誤；

做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤，D正確。

B、根據(jù)等勢(shì)面的疏密程度可知，P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于Q點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，故B正確C

C、根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系：Ep=qφ,粒子帶負(fù)電，q<0,則知：電勢(shì)能越大，粒子所在處的電勢(shì)越低，所

故選：B,.

以有：φi>φ2=φθ>φ3.故C錯(cuò)誤。

8.如圖所示，M、N為真空中同一電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)。一帶電粒子在電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用，以速度Vl經(jīng)過M點(diǎn)

故選：D。

向下運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后返回，以速度V2經(jīng)過N點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，則（）

6.下列哪組物理量的正負(fù)號(hào)表示的涵義一致（）

以

A.某物體速度變化-3m∕s,某力對(duì)物體做功-3J

B.某力對(duì)物體做功-3J,某電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)能為-3JI

I

Jvlth

C.某物體加速度為-3m∕s2,某電荷在電場(chǎng)中受力-3N

I

D,某物體的重力勢(shì)能為-3J,某力對(duì)物體做功-3J

A.粒子一定帶正電

【解答】解：A、物體速度變化是-3m∕s,負(fù)號(hào)表示物體速度變化方向與正方向相反，某力對(duì)物體做功是-3J,

B.速度V2一定大于Vl

負(fù)號(hào)表示力對(duì)物體做負(fù)功，故A錯(cuò)誤；

C.M點(diǎn)的電勢(shì)一定比N點(diǎn)的高

B、某力對(duì)物體做功是-3J,負(fù)號(hào)表示力對(duì)物體做負(fù)功，某電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)能為-3J,負(fù)號(hào)表示該電荷相對(duì)

D.粒子在N點(diǎn)的電勢(shì)能一定比在M點(diǎn)的大

于零勢(shì)能面位置所具有的能量為-3J,故B錯(cuò)誤；

【解答】解：A、由題知，帶電粒子先向下減速到速度為零，后又反向做加速運(yùn)動(dòng)，所以粒子受到的電場(chǎng)力方

C、某物體的加速度為-3nιH,負(fù)號(hào)表示加速度方向與正方向相反，某電荷在電場(chǎng)中受力-3N,負(fù)號(hào)表示力

向向上，由于不知道電場(chǎng)線的方向，因此不知道粒子的電性，故A錯(cuò)誤：

B、帶電粒子向下過N點(diǎn)的速度大小與向上過N點(diǎn)的速度大小是相等的,均是V2,又粒子由M到N是減速的，

-----L--1?

所以V1>V2,故B錯(cuò)誤；

Cs由于不知道電場(chǎng)線的方向，所以M與N點(diǎn)電勢(shì)的高低無法確定，故C錯(cuò)誤；

D、粒子由M到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，又根據(jù)電場(chǎng)力做負(fù)功，粒子的電勢(shì)能增加，所以粒子在N點(diǎn)的電勢(shì)能

一定比在M點(diǎn)的電勢(shì)能大，故口正確；

A.a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度與b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同

故選：D。

B.a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度與C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同

二.多選題（共4小題）

C.f點(diǎn)電勢(shì)等于i點(diǎn)電勢(shì)

9.一對(duì)等量異種電荷固定于X坐標(biāo)軸上，其中正電荷位于坐標(biāo)原點(diǎn)0,負(fù)電荷位于Xi處，無窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零，

D.f點(diǎn)電勢(shì)高于h點(diǎn)電勢(shì)

則沿X軸方向上的場(chǎng)強(qiáng)E、電勢(shì)φ分布正確的是（）

【解答】解：A、由等量異種電荷形成的電廠可知，a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向不同，故A錯(cuò)誤；

B、由于a點(diǎn)距離正電荷的距離與C點(diǎn)距離負(fù)電荷的距離相等，故二者場(chǎng)強(qiáng)大小相等，二者場(chǎng)強(qiáng)方向均指向右

上方，故方向相同，故B正確；

C、f點(diǎn)在正電荷附近.i點(diǎn)在負(fù)電荷附近，電場(chǎng)線由正電荷出發(fā)指向負(fù)電荷，沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，故f點(diǎn)

電勢(shì)高于i點(diǎn)電勢(shì)，故C錯(cuò)誤；

D、將一正電荷從f點(diǎn)移動(dòng)到。點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功大于將?正電荷從h點(diǎn)移動(dòng)到。點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功，已知。

點(diǎn)電勢(shì)為零，故f點(diǎn)電勢(shì)高于h點(diǎn)電勢(shì)，故D正確，

故選：BDn

11.如圖，距離為2L的A,B兩點(diǎn)分別固定有等量異種點(diǎn)電荷+Q、-Q。O是AB的中點(diǎn)，OCD是以B為圓心、

L為半徑的半圓。E是AB延長(zhǎng)線上的一點(diǎn)，DE間的距離為L(zhǎng)0將一正點(diǎn)電荷q從E點(diǎn)沿EDCO移動(dòng)到O點(diǎn)，

【解答】解：AB、已知等量異種電荷形成的電場(chǎng)中，由點(diǎn)電荷形成的場(chǎng)強(qiáng)公式可得：E=k%則越靠近點(diǎn)

則下列說法正確的是（）

電荷，場(chǎng)強(qiáng)越大，則在正電荷和負(fù)電荷附近處，場(chǎng)強(qiáng)最大，在連線中點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)最小，但連線中點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)不為

零，故A正確，B錯(cuò)誤；

CD、已知在電場(chǎng)中，沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，故電場(chǎng)線是從正電荷指向負(fù)電荷，即從0點(diǎn)處指向Xi處，電

勢(shì)越來越低，故C正確，D錯(cuò)誤：

故選：AC

oK----2L——>∣<-I→∣÷-L→?

10.如圖所示，空間有兩個(gè)等量異號(hào)點(diǎn)電荷，點(diǎn)a、b、c、d為關(guān)于其連線和中垂線對(duì)稱的一矩形的四個(gè)頂點(diǎn)，

A.從E到D的過程中，電荷q的電勢(shì)能一直減小

點(diǎn)f、g、h、i到兩點(diǎn)電荷距離分別相等，則下列說法正確的是（)

B.從E到D的過程中，電荷q受到的電場(chǎng)力先減小后增大

C.從D到O的過程中，電荷q的電勢(shì)能?宜增加

D.從D到0的過程中，電荷q受到的電場(chǎng)力先增大后減小

【解答】解:D.圓環(huán)的電勢(shì)能先減小后增大

【解答】解：A、因ab兩點(diǎn)電勢(shì)相等，圓環(huán)在兩點(diǎn)的電勢(shì)能相同，則根據(jù)能量關(guān)系可知，圓環(huán)到達(dá)b的速度

仍為V,故A正確：

B、ab連線上的電場(chǎng)強(qiáng)度方向始終在水平方向上，在豎直方向上，圓環(huán)時(shí)桿的壓力等于其重力，?直保持不變，

故B錯(cuò)誤：

C、圓環(huán)受電場(chǎng)力先減小后增加，可知圓環(huán)的加速度先減小后增大，故C錯(cuò)誤；