1.4电场力的功 电势能 同步作业（Word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第三册
1.4电场力的功 电势能 同步作业（解析版）
1．一个带电小球从空中的a点运动到b点的过程中，重力做功3J，电场力做功1J，克服空气阻力做功0.5J，则小球：①在a点的重力势能比在b点大3J；②在a点的电势能比在b点大1J；③在a点的动能比在b点大3.5J；④在a点的机械能比在b点小1J ( )
A．①②正确 B．①③正确 C．②④正确 D．③④正确
2．把电荷从电场中的A点移到B点,电场力做正功,则下列说法中正确的是( )
A．A、B两点的电场强度一定均不为零
B．A、B两点的电场强度一定相等
C．A点电势一定比B点电势高
D．A、B两点不一定在同一条电场线上
3．某电场区域的电场线如图所示．把一个电子从A点移到B点时，下列判断中正确的是
A．电子所受的电场力减小，电势能减小
B．电子所受的电场力减小，电势能增大
C．电子所受的电场力增大，电势能减小
D．电子所受的电场力增大，电势能增大
4．图示是某电场中的一条直电场线，一电子从a点由静止释放，在静电力作用下沿直线向b点运动，下列有关该电场情况的判断正确的是（ ）
A．场强Ea一定小于Eb
B．该电场一定是匀强电场
C．a点电势一定低于b点电势
D．电子具有的电势能Epa一定小于Epb
5．在 x轴上O、P两点分别放置电荷量为 q1 、q2的点电荷，一带正电的试探电荷在两电荷连线上的电势能EP随x变化关系如图所示，其中A 、B两点电势能为零，B D段中 C点电势能最大，则下列说法正确的是（　　）
A．q1带负电，q2带正电
B．q1的电荷量小于 q2的电荷量
C．C点的电场强度为零，且BC 间电场强度方向沿x轴正方向
D．将一负点电荷从B点移到D点，电场力先做正功后做负功
6．在如图所示的匀强电场中，一带负电的点电荷从点运动到点，下列说法正确的是（　　）
A．、两点的电势相等
B．点的电势比点的高
C．该点电荷在、两点的电势能相等
D．该点电荷在点的电势能大于其在点的电势能
7．空间某区域内存在电场，电场线在某竖直平面内的分布如图所示．一个质量为m、电量为q的小球在该电场中运动，小球经过A点时的速度大小为，方向水平向右，运动至B点时的速度大小为，运动方向与水平方向之间的夹角为．若A、B两点之间的高度差为H，水平距离为H，则以下判断中正确的是（ ）
A．A、B两点的电场强度和电势大小关系为、
B．如果，则说明电场力一定做正功
C．小球运动到B点时所受重力的瞬时功率P=mgv2
D．小球从A运动到B点的过程中电场力做的功为
8．电场中有a、b两点，已知φa＝－500 V，φb＝1 500 V，将电荷量为q＝－4×10－9 C的点电荷从a移到b时，电场力做功为（　　）
A．负功　8×10－6 J B．正功　8×10－6 J
C．负功　4×10－6 J D．正功　4×10－6 J
9．如图所示，MN为两个等量异种点电荷连线的中垂线，O为两点电荷连线的中点，A、B、C、D到O的距离相等，则下列说法正确的是(　　)
A．A、D两点的电势相同
B．B、D两点的电场强度相同
C．将电子沿直线AOC移动，电势能先增加后减小
D．将电子沿圆弧ADC移动，电场力先做正功后做负功
10．一带电小球在从空中的P点运动到Q点的过程中，重力做功6 J，克服电场力做功1 J，克服空气阻力做功2 J，则下列判断正确的是
A．在P点的动能比在Q点大3 J
B．在P点的重力势能比在Q点小6 J
C．在P点的电势能比在Q点大1 J
D．在P点的机械能比在Q点大3 J
11．空间中有一试探电荷处在一区域电场中沿某方向建立一x轴，该试探电荷在x轴各点的电势能随x的分布如图所示。根据Ep—x图像，下列说法正确的是（　　）
A．处的电场强度大于0
B．沿x轴正方向电势逐渐降低
C．处的电场强度大于处的电场强度
D．试探电荷从处运动至处的过程中，电场力做功为
12．点电荷在电场中只受电场力的作用，从a 点运动到 b 点的过程中，点电荷的电势能改变量为零，则下列说法正确的是
A．点电荷一定沿等势面运动
B．电场力对点电荷做的功一定为零
C．a 点的电势一定等于 b 点的电势
D．a 点的场强一定等于 b 点的场强
13．在光滑的绝缘水平面上，有一个正方形abcd，顶点a、c处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图所示，若将一个带负电的粒子置于b点，自由释放，粒子将沿着对角线bd往复运动，粒子从b点运动到d点的过程中（ ）
A．先作匀加速运动，后作匀减速运动
B．先从低电势到高电势，后从高电势到低电势
C．电势能与机械能之和先增大，后减小
D．电势能先减小，后增大
14．如图所示，在光滑绝缘水平面上两点，各静止放有带正电的完全相同的金属球A、B质量均为m。在某时刻，给A一初速度v0向B运动，同时释放B，若它们始终没有接触，则在整个运动过程中（　　）
A．A、B系统的机械能守恒
B．A、B系统的电势能先增大后减小
C．A的最小速度为
D．动能转化为电势能的最大值为
15．如图所示，在同一条电场线上有A、B、C三点，三点的电势分别是φA=5V、φB=-2V、φC=0，将电荷量q=-6×10-6C的点电荷从A移到B，再移到C。
（1）该电荷在A点、B点、C点具有的电势能各是多少？
（2）将该电荷从A移到B和从B移到C，电势能分别变化了多少？
（3）将该电荷从A移到B和从B移到C，静电力做功分别是多少？
16．将一个电荷量为－2×10－8 C的点电荷，从零电势点S移到M点要克服电场力做功4×10－8 J，则M点的电势能EpM为多少？M点的电势φM为多少？若将该电荷从M点移到N点，电场力做功14×10－8 J，则N点的电势φN大小为多少？
参考答案
1．A
【详解】
①重力做功等于重力势能的变化量，重力做功3J，重力势能减小3J，所以a点重力势能比b点大3J，故①正确；
②电场力做功等于电势能的变化量，电场力做功1J，电势能减小1J，所以a点电势能比b点大1J，故②正确；
③合力做功等于动能的变化量，合力做功等于各个分力做的功，总功为3J+1J 0.5J=3.5J，故动能增加3.5J，所以a点动能比b点小3.5J，故③错误；
④除重力外的各个力做的总功等于机械能的变化量，除重力外，电场力做功为1J，克服空气阻力做功0.5J，故机械能增加1J 0.5J=0.5J，所以a点机械能比b点小0.5J，故④错误．
故选A．
点睛：根据功能关系分析：重力做功等于重力势能的变化量；电场力做功等于电势能的变化量；合力做功等于动能的变化量；除重力外的各个力做的总功等于机械能的变化量．
2．D
【详解】
试题分析：把电荷从电场中的A点移到B点,电场力做正功,若是移动正电荷，可知A点电势高于B点，若移动的是负电荷，则A点电势低于B点；表明AB两点有电场，但是两点场强不一定相等，两点也不一定在同一电场线上，故选项D正确．
考点：场强、电势、电场线．
3．C
【详解】
试题分析：电场线的疏密程度表示电场强度大小，电场线越密，电场强度越大，故A点的电场强度小于B点的电场强度，电子从A点移到B点时，电场力增大，过程中电场力做正功，电势能减小，C正确；
考点：考查了电场线，电场力做功
【名师点睛】根据电场线的物理意义：疏密表示场强的大小，及电子的电场力与电场线相反，判断电场力做功正负，都是应具备的基本能力
4．C
【详解】
试题分析：电场线的疏密表示场强的大小，由于图中只有一根电场线，所以无法判断场强的大小，故A、B错；电子从a点由静止释放，在静电力作用下沿直线向b点运动，电子受力指向b，所以电场方向由b指向a，沿电场线电势降低，所以a点电势低于b点电势，故C对；电子带负电，在电势低的地方电势能大，所以电子具有的电势能Epa大于Epb．
考点：电荷在电场中的加速
5．D
【详解】
A．根据题图可知，带正电的试探电荷在靠近O时电势能变大，靠近P时电势能变小，因此q1 带正电，q2带负电，故A错误；
B．由于试探电荷在B点的电势能为0，则B点的电势为0，而B点距离q1较远，则q1 的电荷量大于 q2 的电荷量，故B错误；
C．由于正电荷在某点的电势能与该点的电势成正比，则由B到C电势越来越大，沿着电场线方向电势降低，则BC 间电场强度方向沿x轴负方向，故C错误；
D．从B点到D点，电势先升高后降低，则将一负点电荷从B点移到D点，负点电荷的电势能先减小后增大，则电场力先做正功后做负功，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
AB．如图所示，作出过P、Q的等势面，沿电场方向电势降低，故Q点电势较高，AB错误；
CD．据
可知，负电荷在电势较高的Q点具有的电势能较小，C错误，D正确。
故选D。
7．D
【详解】
试题分析：由电场线的疏密可知B点的电场强度大于A点的电场强度，由电场线的方向可断定正电荷从A到B电场力做正功电荷电势能减小电势降低，故A项错误；小球运动到B点时所受重力的瞬时功率为，故C错误；小球从A运动到B点的过程中电场力做的功为，如果，电场力做的功不一定大于0，故B错误、D正确．
考点：本题考查了电场强度、电势、瞬时功率、电场力做功
8．B
【详解】
将电荷量为q＝－4×10－9 C的点电荷从a移到b时，电场力做功为
故ACD错误，B正确。
故选B。
9．B
【详解】
A、等量异种点电荷连线的中垂线是一条等势线，可知A、O两点的电势相等．根据顺着电场线方向电势逐渐降低，知O点的电势高于D点的电势，所以A点的电势高于D点的电势，故A错误．B、根据电场线分布的对称性可知，B、D两点的电场强度相同，故B正确．C、将电子沿直线AOC移动，电势逐渐降低，由公式Ep=qφ知电子的电势能先减小后增加，故C错误．D、将电子沿圆弧ADC移动，电势先降低后升高，则电子的电势能先增大后减小，电场力先做负功后做正功．故D错误．故选B.
【点睛】对于等量同种电荷与等量异种电荷电场线、等势线的分布图要抓住特点，加深记忆，也是高考经常命题的内容．
10．D
【详解】
A、合力做功等于动能的变化量，合力做功等于各个力做的功代数和，总功为3J，故动能增加3J，即小球在P点的动能比在Q点小3J，A错误；
B、重力做功等于重力势能的变化量，重力做功6J，重力势能减小6J，所以P点重力势能比Q点大6J，B错误；
C、电场力做功等于电势能的变化量，克服电场力做功1J，电势能增加1J，所以P点电势能比Q点小1J，C错误；
D、除重力外的各个力做的总功等于机械能的变化量，除重力外，克服电场力做功1J，克服空气阻力做功2 J，故机械能减小3J，所以P点机械能比Q点大3J，D正确；
故选D．
11．C
【详解】
AB．因为试探电荷的电性未知，所以由图像不能判断出沿x轴方向电势的升降，无法判断出电场方向，不能得出处的电场强度大于零还是小于零，故AB错误；
C．根据电场力做功与电势能变化的关系可知，Ep—x图像的斜率表示电场力的大小，电场力越大表示电场强度越大，由图可知，处的斜率大于处的斜率，故处的电场强度大于处的电场强度，故C正确；
D．试探电荷从处运动至处的过程中，电势能增加，电场力做负功为，故D错误。
故选C。
12．BC
【详解】
从a 点运动到 b 点的过程中，点电荷的电势能改变量为零，电场力对点电荷做的功一定为零，根据可知a 点的电势一定等于 b 点的电势，但是点电荷不一定沿等势面运动，a 点的场强不一定等于 b 点的场强，故选项BC正确，AD错误；故选BC.
13．BD
【详解】
A．由等量正电荷连线的中垂线上电场分布可知，bd连线上的电场不是匀强电场，由于负电荷受到的电场力是变力，加速度是变化的，A错误；
B．由等量正电荷的电场分布知道，在两电荷连线的中垂线O点的电势最高，所以从b到d，电势是先升高后降低，B正确；
C．由于只有电场力做功，所以只有电势能与动能的相互转化，故电势能与机械能的和守恒，C错误；
D．由b到ac连线的中点O的过程中，电场力做正功，电势能减小，由O到d电场力做负功，电势能增加，D正确；
故选BD。
14．BD
【详解】
A．系统内有电势能参与转化故机械能不守恒，A错误；
B．两球间的距离先减小后增大，电场力先做负功再做正功，电势能先增大后减小，B正确；
C．经分析，电场力始终对A做负功，A球向右减速的最小速度为0，C错误；
D．当两球向右达到共速时，动能转化为电势能最大。根据系统动量守恒定律得
可解得，动能转化为电势能的最大值
D正确。
15．（1）-3×10-5J；1.2×10-5J；0；（2）增加4.2×10-5J；减少1.2×10-5J；（3）-4.2×10-5J；1.2×10-5J
【详解】
（1）根据公式
可得
所以该电荷在A点、B点、C点具有的电势能分别为
EpA=qφA=-6×10-6×5J=-3×10-5J
EpB=qφB=-6×10-6×（-2）J=1.2×10-5J
EpC=qφC=-6×10-6×0J=0
（2）将该电荷从A移到B，电势能的变化量为
ΔEpAB=EpB-EpA=1.2×10-5J-（-3×10-5）J=4.2×10-5J
即电势能增加了4.2×10-5J
将该电荷从B移到C，电势能的变化量为
ΔEpBC=EpC-EpB=0-1.2×10-5J=-1.2×10-5J
即电势能减少了1.2×10-5J
（3）将该电荷从A移到B，静电力做的功为
WAB=EpA-EpB=-4.2×10-5J
将该电荷从B移到C，静电力做的功为
WBC=EpB-EpC=1.2×10-5J
16．4×10－8 J；－2 V；5 V
【详解】
由功能关系
WSM＝EpS－EpM
得
EpM＝EpS－WSM＝4×10－8 J。
由
EpM＝qφM
得
φM＝＝V＝－2 V
由功能关系
WMN＝EpM－EpN
得
EpN＝EpM－WMN＝－10×10－8 J
由
EpN＝qφN
得
φN＝＝V＝5 V