高中物理选修3-1：第1章第4节时同步训练及解析
高中物理选修3-1 同步训练
(2011·高考海南卷)关于静电场，下列说法正确的是( )
A．电势等于零的物体一定不带电
B．电场强度为零的点，电势一定为零
C．同一电场线上的各点，电势一定相等
D．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加
解析：选D.零电势的位置是人为选定的，与物体是否带电无关，A错误．电场强度是电势随空间的变化率，二者的大小之间无直接联系，B错误．沿电场线的方向电势是逐渐降低的，C错误．由于负电荷在电势越低处电势能越大，故D正确．
设电荷只受电场力的作用，则下列说法正确的是( )
A．负电荷只能朝着电势能减小的地方运动
B．正电荷只能朝着电势低的地方运动
C．初速度为零的负电荷一定朝着电势能减小的地方运动
D．初速度为零的正电荷一定朝着电势降低的地方运动
解析：选CD.电荷初速度为零时，运动方向由所受静电力的方向决定，负电荷大体是逆着电场强度的方向运动，静电力做正功，电势能减小，正电荷顺着电场强度的方向运动，沿着运动的方向，电势降低，C、D正确．电荷初速度不为零时，运动方向由初速度方向和所受静电力的方向决定，可能做加速运动，也可能做减速运动，可能朝电势低的地方运动，也可能朝电势高的地方运动，A、B错误．
图1－4－9
某静电场的电场线分布如图1－4－9所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为φP和φQ，则( )
A．EP
EQ，φP<φQ
C．EPφQ
D．EP>EQ，φP>φQ
解析：选D.P处电场线比Q处密，所以EP>EQ.P、Q在同一条电场线上，沿电场线的方向电势降低，所以φP>φQ，故D正确．
图1－4－10
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(2012·清华附中高二检测)在如图1－4－10所示的负点电荷产生的电场中，一检验电荷从A点分别移到B、C、D、E(在以O为圆心的圆周上)，则下列情况正确的是( )
A．从A到B电场力做功最多
B．从A到E电场力做功最多
C．电场力做功一样多
D．A点比D点电势高
解析：选C.B、C、D、E在同一等势面上，所以检验电荷在这四点时的电势能相等，由WAB＝EpA－EpB可知，C正确；在－Q的电场中，D点离源电荷远，所以D点的电势比A点高，故D错．
将带电荷量为1×10－8C的电荷，从无限远处移到电场中的A点，要克服静电力做功1×10－6 J，(取无限远处电势为零)问：
(1)电荷的电势能是增加还是减少？电荷在A点具有多少电势能？
(2)A点的电势是多少？
解析：(1)因静电力做负功，则电荷的电势能增加．因无限远处电势能为零，所以电荷在A点具有的电势能为1×10－6 J.
(2)A点电势为φA＝＝ V＝100 V.
答案：(1)增加 1×10－6 J (2)100 V
一、单项选择题
在电场中，把电荷量为4×10－9C的正点电荷从A点移到B点，克服静电力做功6×10－8J，以下说法中正确的是( )
A．电荷在B点具有的电势能是6×10－8J
B．B点的电势是15 V
C．电荷的电势能增加了6×10－8J
D．电荷的电势能减少了6×10－8J
解析：选C.电荷在电场中某点的电势能具有相对性，只有确定零势能点，B点的电势、电势能才有确定的值，所以A、B错．克服静电力做功6×10－8J，则电势能增加6×10－8J，所以C对D错．
图1－4－11
(2010·高考上海卷)三个点电荷电场的电场线分布如图1－4－11所示，图中a、b两点处的场强大小分别为Ea、Eb，电势分别为φa、φb，则( )
A．Ea>Eb，φa>φb
B．EaEb，φa<φb
D．Eaφb
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解析：选C.根据电场线的疏密表示场强的大小可知，Ea>Eb，顺着电场线电势降落(最快)，φa<φb.选项C正确．
图1－4－12
如图1－4－12所示，在矩形ABCD的AD边和BC边的中点M和N处各放一个点电荷，它们带等量异种电荷．E、F分别是AB边和CD边的中点，P、Q两点在MN的连线上，且MP＝QN，则电场强度和电势都相同的两点是( )
A．E和F B．P和Q
C．A和B D．C和D
解析：选A.由等量异种点电荷形成的电场特点知E、F两点的电场强度和电势都相同；P、Q两点的电场强度相同，但P点的电势比Q点的高；A、B两点的电场强度的大小相等，但方向不同，若无穷远处电势为0，则A点的电势为正，B点的电势为负，A点的电势高于B点，同理D、C两点的场强和电势也不同．
图1－4－13
如图1－4－13所示，P、Q是两个电荷量相等的正的点电荷，它们连线的中点是O，A、B是中垂线上的两点，OAφB，综上所述，选项B正确．
二、双项选择题
a、b为电场中的两点，且a点电势高于b点，则( )
A．把负电荷从a点移到b点，电场力做负功，电势能增加
B．把正电荷从a点移到b点，电场力做正功，电势能减少
C．无论移动的是正电荷还是负电荷，电荷的电势能都要减少
D．无论有无电荷移动，a点的电势能总是大于b点的电势能
解析：选AB.无论正电荷还是负电荷，电场力做正功则电势能减少，
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电场力做负功则电势能增加，因此选项A、B正确，C错误．对于选项D，我们首先要清楚，在电场中某点放入电荷，这个电荷就具有电势能，像重力势能属于物体和地球构成的系统一样，电势能是由放入电场的电荷和电场共同决定的．不明确放在a、b点的电荷性质，就不能比较其电势能的高低；若a、b两点不放入电荷，单就电场中的某点而言，不存在电势能问题．因此选项D错误．
图1－4－14
(2012·汕头实验中学高二测试)如图1－4－14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到达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
解析：选AC.根据轨迹可知：电子从M到P静电力做正功，电势能减小，动能增加；电子从P到N静电力做负功，电势能增加，动能减小．
图1－4－15
如图1－4－15所示，某区域电场左右对称分布，M、N为对称线上的两点，下列说法正确的是( )
A．M点电势一定高于N点电势
B．M点场强一定大于N点场强
C．正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能
D．将电子从M点移动到N点，静电力做正功
解析：选AC.沿电场线方向电势逐渐降低，M点电势一定高于N点电势，故选项A正确；因电场线越密的区域场强越大，由题图可知N点场强大于M点场强，故选项B错．由Ep＝qφ可知，正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能，故选项C正确；电子从M点移到N点的过程中，受到的静电力与移动方向相反，静电力做负功，故选项D错．
下图1－4－16中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹．粒子先经过M点，再经过N点，则可以判定( )
图1－4－16
A．M点的电势高于N点的电势
B．粒子在M点的电势能小于N点的电势能
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C．粒子在M点的加速度大于在N点的加速度
D．粒子在M点的速度小于在N点的速度
解析：选AD.由粒子的运动轨迹和电场线的方向，可判断出粒子带正电，由M至N过程中电场力做正功，电势能减少，动能增加，速度增加，故B错，D对．由电场线的方向和疏密程度可判断电势φM>φN，场强EM
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