2.1电场力做功与电势能 课后练习（word解析版）

2021-2022学年鲁科版选修3-1
2.1电场力做功与电势能
课后练习（解析版）
1．正方形的四个顶点处分别固定了电荷量均为q、电性如图所示的点电荷，A、B、C、D分别是正方形四边的中点，下列说法中正确的是（　　）
A．A点和C点的电场强度相同
B．B点和D点的电场强度相同
C．一电子沿图中虚线BD从B点运动到D点的过程中，受到的电场力先减小后增大
D．一电子沿图中虚线BD从B点运动到D点的过程中，其电势能先减小后增大
2．下列哪组物理量的正负号表示的涵义一致（　　）
A．某物体速度变化，某力对物体做功
B．某力对物体做功，某电荷在电场中电势能为
C．某物体加速度为，某电荷在电场中受力
D．某物体的重力势能为，某力对物体做功
3．一带电小球在空中由A点运动到B点的过程中，只受重力、电场力和空气阻力三个力的作用．若重力势能增加5J，机械能增加1.5J，电场力做功2J，则小球（　　）
A．重力做功为5J
B．电势能增加2J
C．空气阻力做功0.5J
D．动能减少3.5J
4．在某次暴雨前，空中有一很大带电云团（可近似看作带电绝缘体），此时野外地面附近有一带电体受云团电场作用被缓慢吸近云团。已知该带电体在上升过程中，电场力做功W1，克服重力做功W2。若空气阻力不计，则下列说法中错误的是（　　）
A．动能增加W1-W2
B．重力势能增加W2
C．电势能增加W1
D．机械能增加W1
5．某区域的电场线分布如图所示，将一带负电的粒子从A点移到B点，此过程中（　　）
A．电场力做正功，粒子电势能减少
B．电场力做正功，粒子电势能增加
C．电场力做负功，粒子电势能减少
D．电场力做负功，粒子电势能增加
6．一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6J的正功，那么（　　）
A．电荷在B处时将具有5×10－6J的电势能
B．电荷在B处时将具有5×10－6J的动能
C．电荷的电势能增加了5×10－6J
D．电荷的动能增加了5×10－6J
7．如图为某种电场的一条电场线，线上有a、b两点，下列说法正确的是（　　）
A．如果电场为匀强电场，则场强Ea＞Eb
B．如果电场是正点电荷场源产生的，则场强Ea＜Eb
C．如果电场是负点电荷场源产生的，则电势
D．如果把一个电量+q的试探电荷置于a、b两点，则电势能Epa＞Epb
8．下列说法中不正确的是（　　）
A．当两正点电荷相互靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能也增大
B．当两负点电荷相互靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能也增大
C．当一个正点电荷与一个负点电荷相互靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能增大
D．当一个正点电荷与一个负点电荷相互靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能减小
9．某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹是图中虚线，由M运动到N，以下说法正确的是（　　）
A．粒子是负电荷
B．粒子在M点的加速度大于N点的加速度
C．粒子在M点的速度小于N点的速度
D．粒子在M点的电势能小于N点的电势能
10．如图中MN为电场中某一条电场线方向向右，在线取两点a、b今将一电荷＋q从a移到b则（　　）
A．电场力做正功，＋q的电势能增加
B．电场力做负功，＋q的电势能增加
C．电场力做正功，＋q的电势能减少
D．电场力做负功，＋q的电势能减少
11．一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10-3J的功，那么（　　）
A．电荷在B处时将具有5×10-3J的电势能
B．电荷在B处将具有5×10-3J的动能
C．电荷的电势能减少了5×10-3J
D．电荷的动能减少了5×10-3J
12．一个带电小球在空中从点运动到点的过程中，重力做功5
J，电场力做功2J，克服阻力做功1J。由此可判断下列有关能量变化的说法中正确的是（　　）
A．重力势能减少5
J
B．电势能增大2
J
C．动能增大6
J
D．机械能减少3
J
13．如图所示，在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点，M、N、P为等边三角形的三个顶点，F为MN的中点，M、N、P、F四点处的电势分别用、、、表示，电场强度大小分别用、、、表示，已知，，点电荷Q在M、N、P三点所在平面内。下列说法正确的是（　　）
A．点电荷Q在MP的连线上
B．将正试探电荷从P点搬运到N点，电场力做正功
C．
D．
14．如图所示，实线是一簇未标明方向的匀强电场的电场线，虚线是一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用，则下列说法正确的是（　　）
A．粒子带正电
B．粒子运动过程中，电场力对粒子做负功
C．粒子从a点运动到b点的过程中，其电势能减小
D．粒子从a点运动到b点的过程中，其动能变大
15．如图所示为一匀强电场，某带电粒子从A点运动到B点，在这一运动过程中重力做的功为-3.0J，电场力做的功为2J。则下列说法正确的是（　　）
A．粒子带负电
B．粒子在A点的电势能比在B点多2J
C．粒子在A点的动能比在B点少1J
D．粒子在A点的重力势能比在B点少3J
16．如图所示，匀强电场的场强E为，，，e是边的中点（图中未标出）试求：
（1）将的点电荷沿路径从移动到，静电力做的功；
（2）将的点电荷沿任意路径从a移动到e，静电力做的功；
（3）将的点电荷沿路径移动一周，静电力做的功。
17．如图所示，在匀强电场中，A、B为同一条电场线上的两点。已知电场的电场强度E=2.0104N/C，A、B两点间的距离d=0.20m。将电荷量q=1.0108C的试探电荷由A点移到B点。求：
(1)该试探电荷在电场中所受静电力的大小F；
(2)在此过程中静电力对试探电荷所做的功W。
18．在电场强度为的匀强电场中，放置一个电量为的正点电荷。求：
（1）该点电荷所受的电场力F；
（2）如果把该电荷沿电场方向移动0.1m，电场力所做的功W。
参考答案
1．C
【详解】
A．可以认为A、B、C、D分别处于等量异种电荷的中垂线上，其场强方向都是平行指向负电荷的，A点合场强方向向下，C点合场强方向向上，根据对称性可知场强大小相等，但是电场强度为矢量，所以不能说A点和C点的电场强度相同，故A错误；
B．同理B点的场强方向向右，D点的场强方向向左，故B点和D点的电场强度也不相同，故B错误；
C．B、D两点中点处场强为0，所以电荷从B点运动到D的过程中，受到的电场力先减小后增加，故C正确；
D．由于A、B、C、D四点在同一等势面上，所以电子从B点运动到D的过程中，电势能始终为0，故D错误；
故选C。
【点睛】
2．C
【详解】
A．物体速度变化是?3m/s，负值表示速度变化方向与正方向相反，某力对物体做功是?3J，表示该力对物体做?3J的功，两者正负号的涵义不一致，A错误；
B．某力对物体做功是?3J，负值表示该力对物体做负功，某电荷在电场中电势能是?3J，表示该电荷相对于零电势能位置所具有的能量是?3J，两者正负号的涵义不一致，B错误；
C．某物体加速度是?3m/s2，加速度是负值表示加速度方向与正方向相反，某电荷在电场中受力是?3N，力是负值表示该力方向与正方向相反，两者正负号的涵义一致，C正确；
D．某物体的重力势能是?3J，负值表示物体在零势能面的下方，某力对物体做功是?3J，负值表示该力对物体做负功，两者正负号的涵义不一致，D错误。
故选C。
3．D
【详解】
A．小球的重力势能增加5J，则球克服重力做功5J，选项A错误；
B．电场力对小球做功2J，则小球的电势能减小2J，选项B错误；
C．小球共受到重力、电场力、空气阻力三个力作用．小球的机械能增加1.5J，则除重力以外的力做功为1.5J，电场力对小球做功2J，则知空气阻力做功为-0.5J，即小球克服空气阻力做功0.5J，选项C错误；
D．重力、电场力、空气阻力三力做功之和为-3.5J，根据动能定理，小球的动能减小3.5J，选项D正确。
故选D。
4．C
【详解】
A．由动能定理，增加的动能为，A正确；
B．重力势能增加W2，B正确；
C．电场力做正功，电势能减少，C错误；
D．机械能增加W1，D正确。
本题选错误的，故选C。
5．A
【详解】
根据沿电场线方向电势逐渐降低可知，A点的电势低于B点的电势，电场力做功
已知q<0，UAB＝φA-φB<0，故有WAB>0，即电场力做正功，由电场力做功与电势能的变化关系可知，电场力做正功，电势能减小。
故选A。
6．D
【详解】
由于只受电场力作用，电势能和动能的和保持不变，因此从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6J的正功，电势能减少5×10－6J，动能增加5×10－6J，但由于在A点具有的电势能未知，因此在B处的电势能大小未知。在A点具有的动能未知，因此在B处的动能大小也未知。
故选D。
7．D
【详解】
A．如果电场为匀强电场，则场强相等，A错误；
B．如果电场是正点电荷场源产生的，则场源在a的左侧，根据
则
B错误；
C．场源电荷无论是正电荷还是负电荷，沿电场线方向电势逐渐降低，则
C错误；
D．如果把一个电量+q的试探电荷置于a、b两点，根据
则
D正确。
故选D。
8．C
【详解】
A．当两正点电荷相互靠近时，距离减小，根据库仑定律可知，库仑力增大，靠近过程中，库仑力做负功，电势能增大，故A正确，不符合题意；
B．当两负点电荷相互靠近时，距离减小，根据库仑定律可知，库仑力增大，靠近过程中，库仑力做负功，电势能增大，故B正确，不符合题意；
CD．当一个正点电荷与一个负点电荷相互靠近时,
距离减小，根据库仑定律可知，库仑力增大，靠近的过程中，库仑力做正功，电势能减小，故D正确，不符合题意，C错误，符合题意。
故选C。
9．C
【详解】
A．由电荷的运动轨迹可知，电荷的受力沿着电场线的方向向上，与电场强度方向相同，所以电荷为正电荷，故A错误；
B．电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，由图可知，N点的场强大于M点的场强，在N点所受的电场力大于M点的电场力，所以粒子在M点的加速度小于N点的加速度，故B错误；
CD．电场力对粒子做正功，电荷的电势能减小，所以粒子在M点的电势能大于它在N点的电势能，则粒子在M点的动能小于N点的动能，即M点的速度小于N点的速度。故D错误，C正确。
故选C。
10．C
【详解】
电场方向向右，正电荷受力向右，由a到b运动时，电场力做正功，电势能减小。故ABD错误，C正确。
故选C。
11．C
【详解】
BD．一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10-3J的功，根据动能定理知，动能增加了5×10-3J，由于A处的动能未知，所以无法确定B处的动能，故BD错误；
AC．根据电场力做功与电势能的关系知，电势能减小了5×10-3J，由于A处的电势能未知，则无法确定在B处的电势能，故C正确，A错误。
故选C。
12．AC
【详解】
A．重力做功等于重力势能的减小量，重力做功5J，故重力势能减小5J，故A正确；
B．电场力做功等于电势能的减小量，电场力做功2J，故电势能减小2J，故B错误；
C．合力做功等于动能的增加量，合力做功等于各个分力做的功，总功为
故动能增大6J，故C正确；
D．除重力外的各个力做的总功等于机械能的增加量，除重力外，电场力做功2J，与克服空气阻力做功l
J，故机械能增加1J，故D错误；
故选AC。
13．BCD
【详解】
A．点电荷的等势面是一系列的同心圆，对于圆、圆弧上任意两点的连线的中垂线一定通过圆心，故场源电荷Q在MN的中垂线和FP的中垂线的交点O上，不在MP的连线上，如图所示，
交点O恰好为PF中点，故A错误；
B．在正的点电荷的电场中，离场源越远，电势越低，将正试探电荷从P点搬运到N点，电势能降低，故电场力做正功，故B正确；
C．由图可知点电荷到M点与到N点的距离相等，由点电荷场强公式
可知
故C正确；
D．由几何关系可知
点电荷场强公式
可知
故D正确。
故选BCD。
14．CD
【详解】
A．由题意可知，带电粒子做曲线运动，所以合外力指向轨迹的弯曲方向。由
可知，电场力的方向一定与电场强度方向平行，即沿着电场线方向，所以电场力的方向一定为竖直向下。由于电场线的方向没有标明，所以无法判断带电粒子的电性，所以选项A不正确；
B．由于题中没有给出带电粒子运动方向，所以无法判断电场力对带电粒子做正功还是做负功，所以选项B错误；
CD．若粒子从a点运动到b点，则电场力的方向与速度方向间的夹角为锐角，由
可知，电场力对带电粒子做正功，所带电粒子的电势能减小，动能变大，所以选项C、D正确。
故选CD。
15．BD
【详解】
A．由运动轨迹上来看，垂直电场方向射入的带电粒子向电场的方向偏转，说明带电粒子受到的电场力与电场方向相同，所以带电粒子应带正电，A错误；
B．从A到B的过程中，电场力做功为2J，则电势能减少2J，即粒子在A点的电势能比在B点时的电势能多2J，B正确；
C．从A到B的过程中，重力做的功为-3.0J，电场力做功2J，总功为-1.0J，由动能定理可知，粒子在A点的动能比在B点的动能多1J，C错误；
D．从A到B的过程中，重力做的功为-3.0J，即克服重力做功3.0J，所以重力势能增加3J，即粒子在A点的重力势能比在B点少3J，D正确。
故选BD。
16．（1）；（2）；（3）0
【详解】
(1)根据静电力做功的特点可得点电荷从a移动到c，静电力做的功
（2）根据静电力做功的特点可得点电荷从a移动到e，静电力做的功
（3）根据静电力做功的特点可得，点电荷移动一周，静电力做的功为零。
17．(1)；(2)
【详解】
(1)试探电荷在电场中所受静电力的大小为
(2)此过程中静电力对试探电荷所做的功为
18．（1），方向沿电场方向；（2）
【详解】
（1）该点电荷所受的电场力
方向沿电场方向。
（2）如果把该电荷沿电场方向移动，电场力所做的功