鲁科版（2019）高二物理必修第三册寒假复习主观题知识点专项练习：2.1静电力做功与电势能

高二物理鲁科版（2019）必修第三册寒假复习主观题知识点专项练习：2.1静电力做功与电势能
1．如图所示，在光滑绝缘水平面上，质量为m的均匀绝缘棒AB长为L、带有正电，电量为Q且均匀分布。在水平面上O点右侧有匀强电场，场强大小为E，其方向为水平向左，BO距离为x0，若棒在水平向右的大小为的恒力作用下由静止开始运动。求：
(1)棒的B端进入电场时的加速度大小和方向；
(2)棒在运动过程中的最大动能；
(3)如果棒可以完全进入电场中，那么棒的最大电势能。（设O处电势为零）
2．把q1=4×10-9C的试探电荷放在电场中的A点，具有6×10-8J的电势能，求：
(1)A点的电势；
(2)若把q2=2×10-10C的试探电荷放在电场中的A点，电荷所具有的电势能是多少？
3．如图所示，虚线左侧存在非匀强电场，MO是电场中的某条电场线，方向水平向右，长直光滑绝缘细杆CD沿该电场线放置。质量为m1、电荷量为+q1的A球和质量为m2、电荷量为+q2的B球穿过细杆（均可视为点电荷）。当t＝0时A在O点获得向左的初速度v0，同时B在O点右侧某处获得向左的初速度v1，且v1＞v0。结果发现，在B向O点靠近过程中，A始终向左做匀速运动。当t＝t0时B到达O点（未进入非匀强电场区域），A运动到C点，此时两球间距离最小。静电力常量为k。
(1)求0~t0时间内A对B球做的功；
(2)求杆所在直线上AC段非匀强电场场强的最大值；
(3)某同学计算出0~t0时间内A对B球做的功W1后，用下列方法计算非匀强电场CO两点间电势差：设0~t0时间内B对A球做的功为W2，非匀强电场对A球做的功为W3，根据动能定理
W2＋W3＝0
又因为
W2＝－W1
CO两点间电势差
请分析上述解法是否正确，并说明理由。
4．如图所示的匀强电场中，一电荷量q=+2.0×C的点电荷所受电场力F=4.0×。沿电场线方向有、两点，、两点间的距离x=0.1m。求：
(1)匀强电场场强的大小；
(2)将该点电荷从点移至点的过程中，电场力做的功。
5．如图所示的匀强电场中有A、B、C三点，AB＝3cm，BC＝5cm，其中AB沿电场方向，BC和电场方向成60°夹角。一个带电量q＝2×10-9C的正电荷从A移到B，静电力做功为WAB=2.4×10-8J，求：
(1)匀强电场的场强；
(2)将该电荷从B移到C，静电力做的功WBC。
6．一个绝缘的孤立的带负电荷的金属球体，稳定时电荷只分布在球体的外表面请用学过的力和能的知识解释此现象。
7．为使带电量为3×10-5C的负点电荷q在一匀强电场中沿直线匀速地由A运动到B（AB=0.4m），必须对该电荷施加一个大小为F=1.5×10-4N的恒力，如图所示，已知A点电势φA=100V，α=37°，不计电荷的重力。
(1)匀强电场的场强为多少？指出电场线的方向；
(2)B点的电势为多少？A、B间的电势差为多少？
(3)q在由A运动到B的过程中电势能的变化量是多少？
8．带电量为+3×10－6C的粒子先后经过电场中的A、B两点，克服电场力做功6×10－4J，已知B点电势为50V，则
(1)A、B间两点间的电势差是多少？
(2)A点的电势是多少？
(3)电势能变化了多少？
(4)把电量为－3×10－6C的电荷放在A点的电势能是多少？
9．如图所示，在O点放置一个正电荷。在过O点的竖直平面内的A点，自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m=0.5kg、电荷量为q。小球落下的轨迹如图中虚线所示，它与以O为圆心、R=3.6m为半径的圆（图中实线表示）相交于B、C两点，O、C在同一水平线上，∠BOC=30°，A距离OC的竖直高度为h=6m。若小球通过C点的速度为v=10m/s。g=10m/s2，求
(1)小球通过B点的速度大小；
(2)小球由A到C机械能的损失。
10．静息电位是细胞膜未受刺激时，存在于细胞膜两侧的电势差。如图所示，某神经纤维的静息电位为0.04V，细胞膜厚度为8×10－9m。若膜中的电场视为匀强电场，钾离子K+所带电荷量为1.6×10－19C，从膜外穿入膜内的过程中，求：
(1)钾离子K+所受电场力F的大小；
(2)电场力对钾离子K+所做的功W。
11．如图所示，光滑绝缘细杆轨道由水平MN部分和半圆形NP部分平滑连接而成，其中半圆轨道NP在竖直平面内，半径R=20cm。整个轨道所在的空间内有竖直向上的匀强电场，电场强度E=2.0×103V/m。一个带孔小球（可以看成质点）穿在轨道上以某一初速度从距离N点L=40cm处的A点开始向左运动，经过半圆轨道的最高点P点后恰好能落在A点位置，已知小球的质量m=80g，所带正电荷量q=2.0×10－4C，取g=10m/s2，不计空气阻力，求：
(1)小球经过P点时的速度大小；
(2)小球经过半圆轨道上N点时对轨道的压力大小。
12．由相互作用的物体所组成的系统中，能量和动量可以相互转化或传递，但其总量往往可以保持不变。
(1)质量为m1的正点电荷A和质量为m2的负点电荷B，仅在彼此间电场力的作用下由静止开始运动，已知两者相遇前某时刻A的速度大小为v1。
a.求此时B的速度大小v2；
b.求此过程中A、B系统电势能的减少量ΔEp。
(2)在地球表面附近，质量为m的物体自高为h处自由下落，根据重力势能的减少量等于动能的增加量有，可得出物体落地时的速度大小。然而，表达式中的是下落过程中地球和物体所组成系统的重力势能减少量，这样处理即认为系统减少的势能单独转化为物体的动能。请通过计算说明这样处理的合理性。
13．如图所示带有等量异种电荷相距10cm的平行板A和B之间有匀强电场，电场强度E为2×104
V/m方向向下。电场中D点距A板2cm，C点距B板3cm。（已知电子电量1.6×10-19C）求：
（1）D、C两点的电势差UDC，并说明哪一点电势高；
（2）把一个电子从D点移动到C点，静电力做多少功？
（3）如果使电子从D点先移到P点，再移到C点，静电力做的功是否会发生变化？做了多少功？
14．如图所示,a、b、c三点处在某一匀强电场中，该电场方向与a、b两点的连线平行,已知ab的长度L1=5
cm,ac
的长度L2=16cm,ab与ac间的夹角θ=
120°。现把带电荷量为
C的点电荷从a点移到b点，电场力做功为J。求:
(1)a、b两点间的电势差Uab
(2)把该电荷从a点移到c点，电场力做的功
15．如图所示，电子在一条电场线上从a点运动到b点，电势能增加，试判断a、b两点电势的高低.
16．在电场中有A、B两点，它们的电势分别为，，把电荷量的点电荷从A点移到B点，是电场力做功还是点电荷克服电场力做功？做了多少功？
17．把带电荷量的正点电荷从无穷远处移到电场中A点，要克服电场力做功，若把该电荷从无穷远处移到电场中B点，需克服电场力做功，取无穷远处电势为零．求：
（1）A点的电势；
（2）A、B两点的电势差．
18．如图所示，三条曲线表示三条等势线，其电势φC＝0，φA＝φB＝10
V，φD＝－30
V，将电荷量q＝1.2×10－6
C的电荷在该电场中移动．
(1)把这个电荷从C移到D，静电力做功多少？
(2)把这个电荷从D移到B再移到A，电势能变化多少？
19．如图所示，空间某区域存在水平方向的匀强电场E=2×104N/C，将一长为L=500cm的不可伸长的绝缘细线一端固定于O点，另一端连接一个质量为m=0.5kg的小球（可视为质点），小球带电量q=1.6×10-4C，现将绝缘细线AO拉至与电场线平行位置，且细线刚好拉直，让小球从A处静止释放，取g=10m/s2，求：
（1）小球第一次到达O点正下方的B点时电场力做的功；
（2）A、B两点的电势差UAB．
20．如图所示，匀强电场的电场强度E=2.0×104N/C，沿电场线方向有A、B两点，A、B两点间的距离s=0.10m．将电荷量q=+2.0×10-8C的点电荷从A点移至B点．求：
（1）电荷从A点移至B点的过程中，电势能变化了多少．
（2）若将A点的电势规定为0，则B点的电势是多少？
参考答案
1．(1)，方向向右；(2)；(3)，，
2．(1)15V；(2)3×10-9J
3．(1)；(2)；(3)错误，理由见解析
4．(1)；(2)
5．(1)
；(2)
6．见解析
7．(1)5N/C，电场线的方向与力F的方向相同；(2)98.4V，1.6V；(3)
4.8×10-5J
8．(1)；(2)；(3)；(4)
9．(1)8m/s；(2)5J
10．(1)；(2)
11．(1)；(2)2.4N
12．(1)a.；b.；(2)合理，理由见解析
13．（1）1000V；（2）-1.6×10-16J；（3）不变化，-1.6×10-16J
14．(1)4V
(2)
15．
16．电场力做功，
17．（1）400V，（2）300V
18．（1）3.6×10-5?J．（2）电势能增加了4.8×10-5?J．
19．（1）16J（2）
20．（1）4.0×10-5?J
（2）2.0×103V