1.4电场力的功 电势能 课时检测（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 课时检测（解析版）
1．如图，在M、N处固定两个等量同种点电荷，两电荷均带正电。O点是MN连线的中点，直线PQ是MN的中垂线。现有一带正电的试探电荷q自O点以大小是v0的初速度沿直线向Q点运动。若试探电荷q只受M、N处两电荷的电场力作用，则下列说法正确的是(　　)
A．q将做匀速直线运动 B．q的加速度将逐渐减小
C．q的动能将逐渐减小 D．q的电势能将逐渐减小
2．如图，一对正的带电量相同的点电荷相距为L，O为两点电荷连线之中点，MN为它们连线的中垂线， MN足够长，一带电量为q的正检验电荷从O点沿着中垂线往M端移动过程中，则
A．电场力对q不做功，电势能不变， q所受的电场力增加
B．电场力对q做负功，电势能增加， q所受的电场力减小
C．电场力对q做正功，电势不变， q所受的电场力先增加后减小
D．电场力对q做正功，电势降低， q所受的电场力先增加后减小
3．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．一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能减小
D．一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们之间的库仑力减小，它们的电势能增大
4．如图所示，A、B是一条电场线上的两点，若在A点释放一初速为零的电子，电子仅受电场力作用，沿电场线从A运动到B。则( )
A．电场强度的方向向左
B．A点场强一定大于B点场强
C．电场力做负功
D．电势能增加
5．关于做功，下列说法中正确的是
A．滑动摩擦力阻碍物体的相对运动，一定做负功
B．静摩擦力和滑动摩擦力都可以做正功
C．一负电荷在电场中移动时，克服电场力做功，则其电势能减少
D．作用力与反作用力大小相等方向相反，所做功的代数和一定为零
6．下列说法正确的是
A．万有引力定律适用于星体之间的相互作用，不适用于地面上的物体之间的相互作用
B．开普勒认为所有行星绕太阳运动的轨道是椭圆，行星离太阳越远时运行速度越快
C．库仑定律适用于点电荷，点电荷就是体积很小的带电球体
D．电场中某点的电势等于电荷在该点的电势能与它的电荷量的比值
7．A、B二点放等量正负电荷，O为AB连线中点，ADB为以O为圆心的半圆，OD连线垂直AB，C点位于OB之间．下列说法正确的是（ ）
A．O点的电势大于D点的电势
B．O点的电场强度大于C点的电场强度
C．保持正电荷A位置不变，负电荷从B点移到D点，O点的电场强度不变
D．保持正电荷A位置不变，负电荷从B点移到D点，O点的电势保持不变
8．如图所示，A、B为一条电场线上的两点，则 ( )
A．A处的电场强度比B处大
B．A、B两点的电场强度可能相等
C．将某一试探电荷从A点移到B点，电场力对该试探电荷做正功
D．同一试探电荷在A点的电势能比它在B点的电势能多
9．对电场力和电势能的说法下列正确的是（ ）
A．沿着电场线移动电荷电场力一定做正功
B．电场力对电荷做正功，电荷的电势能一定减小
C．电荷在电场中移动其电势能一定变化
D．电荷沿着电场线运动其电势能一定减小
10．如图所示，一个电量为+Q的点电荷甲，固定在绝缘水平面上O点，另一个电量为-q、质量为m的点电荷乙从A点以初速度沿它们的连线向甲运动，到B点时速度最小，且为v，已知静电力常量为k，点电荷乙与水平面的动摩擦因数为，AB间距离为L，则以下说法正确的是
A．OB间的距离为
B．从A到B的过程中，电场力对点电荷乙做的功为
C．从A到B的过程中，电场力对点电荷乙做的功为
D．从A到B的过程中，乙的电势能增加
11．如图所示，Q1和Q2是在真空中固定的两个等量同种电荷，A和B是Q1和Q2连线上关于中点O对称的两点．一电子从A点由静止开始运动，运动中仅受电场力作用，此电子就以O为中心在A、B之间来回往复运动．一面说法中正确的是（ ）
A．Q1和Q2都带正电
B．电子在O点的速度最大
C．A、O、B三点中，O点的电势最低
D．电子在O点具有的电势能最大
12．直线CD是某电场中的一条电场线，若将一电子从A点处静止释放，电子沿电场线从A到B运动过程中的速度随时间变化的图线如图所示．则A、B两点的电势φA、φB的高低、场强EA、EB及电子在A、B两点的电势能εA、εB的大小关系是
A．εA＞εB；EA＞EB B．φA＞φB；EA＞EB
C．εA＜εB；EA＜EB D．φA＜φB；EA＜EB
13．在场强大小为E的匀强电场中，一质量为m、带电量为+q的物体以某一初速沿电场反方向做匀减速直线运动，其加速度大小为0.8qE/m，物体运动S距离时速度变为零．则( )
A．物体克服电场力做功qES
B．物体的电势能减少了0.8qES
C．物体的电势能减少了qES
D．物体的动能减少了0.8qES
14．一正电荷在电场中仅在电场力作用下，从A点运动到B点，速度大小随时间变化的图象如图所示，tA tB分别是电荷在A B两点对应的时刻，则下列说法中正确的有（　　）
A．A处的场强一定小于B处的场强
B．A处的电势一定高于B处的电势
C．电荷在A处的电势能一定小于B处的电势能
D．A至B过程中，电场力一定对电荷做正功
15．如图所受，三根完全相同的细绝缘棒连接成等边三角形，P点为三角形的内心，Q点与三角形共面且与P点相对AC棒对称，三棒带有均匀分布的正电荷，此时测得P、Q两点的电势各为、．现将BC棒取走，而AB、AC棒的电荷分布不变，则下列说法正确的是
A．P点的电势变为
B．P点的电场强度方向由P指向A
C．Q点的电势变为
D．在没有把BC棒取走时，把+q检验电荷由P点移到Q点，电场力做正功
16．写出比较电荷在电场中两点具有的电势能大小的方法有哪些？
17．对比电场力做功和重力做功的特点，它们有什么相同之处？重力做功引起重力势能的变化，电场力做功引起什么能的变化？
参考答案
1．D
【详解】
AB．两等量正电荷周围部分电场线如图所示，其中P、Q连线的中垂线MN上，从无穷远到O过程中电场强度先增大后减小，且方向始终指向无穷远方向，故试探电荷所受的电场力是变化的，q由O向Q的运动做非匀加速直线运动，加速度先增大后减小，故AB错误；
CD．从O到Q过程，电场力做正功，电势能减小，则动能增大，故C错误，D正确。
故选D。
2．D
【详解】
两个等量同种正电荷连线中点O的电场强度为零，等量同种正点电荷的连线的中垂线的电场方向由O点指向远处，所以O点的电势高于无穷远处，所以正电荷是MN上运动的过程中受到的电场力的方向沿MN背离O点，所以q从O点向M点运动的过程中电场力做正功，电势能减小；同时由于两个等量同种电荷连线中点O的电场强度为零，无穷远处电场强度也为零，故从O点沿着中垂线向上到无穷远处电场强度先增大后减小，q受到的电场力也是先增大后减小．故只有选项D正确．故选D.
点睛：对于等量同种和等量异种电荷电场线、等势面的分布情况要掌握，这是考试的热点．特别是抓住电荷连线的中垂线电场线与等势面的特点．
3．D
【详解】
当两正点电荷相互靠近时，距离变小，根据可知：它们之间的库仑力增大，而电场力做负功，所以它们的电势能也增大，故A正确；当两负点电荷相互靠近时，距离变小，根据可知：它们之间的库仑力增大，而电场力做负功，所以它们的电势能也增大，故B正确；一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，距离变小，根据可知：它们之间的库仑力增大，而电场力对正负电荷都做正功，所以它们的电势能减小，故C正确，D错误．此题选择不正确的选项，故选D．
【点睛】
本题主要考查了库仑定律公式的直接应用，知道电场力做正功电势能减小，电场力做负功电势能增大．
4．A
【详解】
试题分析：根据电子的运动方向判断出电场的方向，从而可知电场力做功的正负，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增大．
A、电子仅受电场力作用，沿电场线从A运动到B，可知电场力方向水平向右，负电荷所受电场力的方向与电场强度的方向相反，所以电场强度的方向向左；正确
B、不知周围电场线的分布情况，故无法知道电场的强弱；错误
CD、从A运动到B，电场力做正功，电势能减小；错误
故选A
考点：电场力做功与电势能
点评：解决本题的关键掌握电场强度方向的规定，与正电荷所受电场力方向相同，与负电荷所受电场力方向相反．以及知道电场力做功与电势能的变化关系，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增大．
5．B
【详解】
A、恒力做功的表达式，滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，但与运动方向可以相同，也可以相反，物体受滑动摩擦力也有可能位移为零，故可能做负功，也可能做正功，也可以不做功，A错误；
B、恒力做功的表达式，静摩擦力的方向与物体相对运动趋势方向相反，但与运动方向可以相同，也可以相反，还可以与运动方向垂直，故静摩擦力可以做正功，也可以做负功，也可以不做功，结合A的分析，B正确；
C、无论是正电荷还是负电荷，只要克服电场力做功，其电势能一定增加，C错误；
D、一对相互作用力大小相等，方向相反，作用的两个物体位移不同，做功就不同，其代数和不一定为零，D错误；
故选B．
6．D
【详解】
A.万有引力定律既适用与星体之间的相互作用，也适用于其它物体之间的相互作用，故A错误；
B.由开普勒定律可知，所有行星绕太阳运动的轨道是椭圆，行星离太阳越远时运行速度越慢，故B错误；
C.库仑定律适用于真空中两静止点电荷之间的作用力；当带电体的形状、大小及电荷的分布状况对它们之间的作用力影响可以忽略时，可以看成点电荷，不是体积小就能看成点电荷，故C错误；
D.电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势，故D正确.
7．D
【详解】
A．因OD是等量异种电荷连线的中垂线，可知OD是等势面，即O点的电势等于D点的电势，选项A错误；
B．因C点的电场线较O点密集，可知O点的电场强度小于C点的电场强度，选项B错误；
C．开始时O点的场强为，保持正电荷A位置不变，负电荷从B点移到D点，O点的电场强度变为，选项C错误；
D．开始时O点的电势为零；保持正电荷A位置不变，负电荷从B点移到D点，O点的电势仍为零，选项D正确；
8．B
【详解】
试题分析：电场线越密的地方电场强度越大，由于只有一条电场线，无法看出电场线的疏密，故A错误、B正确；无论正、负电荷初速度与电场线共线，可以从A点向B点运动，也可以从A点向B点运动，选项C错误、D正确．沿着电场线电势降低，故A点的电势比B点的电势高，若试探电荷为正，在A点的电势能比它在B点的电势能多，若若试探电荷为负，在A点的电势能比它在B点的电势能小，选项D错误．
考点：电场线
【名师点睛】电场强度的大小看电场线的疏密程度，电场线越密的地方电场强度越大，电势的高低看电场线的指向，沿着电场线电势一定降低．
9．B
【详解】
A、沿着电场线移动正电荷，电场力一定要做正功，而沿着电场线移动负电荷，电场力一定要做负功，故A错误；
B、电场力对电荷做正功，电荷的电势能一定减小，故B正确；
C、电荷在同一个等势面上移动电势能不变化，故C错误；
D、正电荷沿着电场线运动电场力做正功，电势能一定减小；负电荷沿着电场线移动，电场力做负功，电势能增大，故D错误．
点睛：沿着电场线移动正电荷，电场力一定要做正功，电荷沿电场线移动，其电势能可能减少，也可能增大．同一电荷在电场线密的地方电势能不一定大，电场力大．
10．A
【详解】
试题分析：因为两个电荷电性是相反的，所以两者之间存在吸引力，即当乙从A点以初速度v0沿它们的连线向甲运动的过程中电场力做正功，所以电势能一直减小，D错误；从A到B过程中电场力做正功，摩擦力做负功，根据动能定理可得，而，代入可得，BC错误；两球靠近过程中库仑力逐渐增大，小球先减速后加速，当到达B点时满足电场力和摩擦力相等，故有，解得，A正确
考点：考查了电场力做功，动能定理
【名师点睛】本题首先要正确分析物体受力特点，明确力和运动的关系，在本题中注意滑动摩擦力的大小方向不变，两球靠近过程中库仑力逐渐增大，小球先减速后加速，在使用动能定理解题时，需要注意一是在选定的过程中有哪些力做正功，哪些力做负功，二是在选定过程中动能的变化，
11．B
【详解】
电子带负电，仅受电场力作用由静止开始从A向B运动，所以Q1和Q2都应该带负电，故A错误；电场力对电子先做正功后做负功，动能先增大后减小，O点电场力为零，动能最大，所以O点速度最大，故B正确；电场力对电子先做正功后做负功，电场力做功等于电势能的减小量，故电势能先减小后增加，故电子在O点的电势能最小；根据，O点的电势最高；故C D错误；故选B．
【点睛】
本题主要是对带电粒子在电场中运动的考查，还要知道两个等量同种点电荷产生的电场的特点，能根据功能关系定性分析电势能和动能的变化情况.
12．A
【详解】
由v-t图象中图线的斜率表示加速度，从图象看出电子的加速度越来越小，由牛顿第二定律：，可知电场力越来越小，所以有则EA＞EB，而电子的速度越来越大，动能越来越大，电势能越来越小，电子从低电势到高电势，则εA＞εB，，故A正确，BCD错误．
13．AD
【详解】
正电荷所受电场力与场强方向相同，沿电场反方向运动，电场力做负功，,电势能增加，AC对B错．据动能定理，合外力做功等于动能增量，合外力，物体做匀减速直线运动，动能减少，合外力做功，即物体的动能减少了，D对．
14．ABD
【详解】
A．由速度图象可知，正电荷的加速度逐渐增大，所受电场力逐渐增大，B处电场强度大于A处电场强度，选项A正确；
D．正电荷从A点运动到B点，在电场力作用下，正电荷速度增大，电场力做正功，所以D正确；
BC．电势能减小，电荷在A处的电势能一定大于B处的电势能，A处的电势一定大于B处的电势，选项B正确，C错误。
故选ABD。
15．ACD
【详解】
三根棒在三角形中心P处产生的电势都相等，总的电势值为φP，将BC棒取走后，电势变为φP．故A正确．三带电棒完全相同，相对P点位置对称，故三带电棒在P点产生的电场强度大小相同，另由于每个带电棒关于P点轴对称，所以每个带正电的棒在P点的电场方向都是沿着棒的垂直平分线从P点向外方向，三个电场方向互成120°角，所以将BC棒取走后，P点的电场强度方向由A指向P，故B错误．将BC棒取走前，设AB棒和BC棒在Q处的电势为φ，根据对称性知，AC棒在P点和Q点的电势相等，则有 φQ=φP+2φ，得 φ=φQ-φP，将BC棒取走后，Q点的电势变为 φQ′=φ+φP=φQ+φP，故C正确．在没有把BC棒取走时，P点的场强为零，PQ间的场强方向由P指向Q，把+q检验电荷由P点移到Q点，电场力做正功，故D正确．故选ACD.
点睛：本题考查学生对电场强度、电势概念的理解和应用能力，要知道三个电棒完全相同，相对P点位置对称，故三带电棒在P点产生的电场强度大小相同，产生的电势也相等；要掌握电场的叠加原理，分析时要抓住对称性．
16．①正电荷在电势高处电势能大；②负电荷在电势低处电势能大；③利用电场力做功与电势能之间的关系判断；④利用进行计算然后比较．
【详解】
试题分析：比较电荷在电场中两点的电势能的大小，应看从该点将电荷移动至零电势能点，电场力做功的大小，电场力作正功电势能减小、电场力做负功电势能增大；正电荷所受电场力的方向与场强方向一致，从电势高的等势面指向电势低的等势面，故正电荷从电势高处向电势低处运动电场力做正功，其电势能将减小，故正电荷在电势高处电势能大；同理负电荷在电势低处电势能大；利用进行计算然后比较，是前述方法的数学表达方法．
考点：本题考查了电势能的概念
17．电场力做功和重力做功都与物体的运动路径无关，只与初末位置有关，电场力做功引起电势能的变化
【详解】
电场力做功和重力做功都与物体的运动路径无关，只与初末位置有关；重力做功引起重力势能变化，电场力做功引起电势能的变化。