2.2电场力做功的特点 电势能 自主提升过关练(Word版含答案)

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名称 2.2电场力做功的特点 电势能 自主提升过关练(Word版含答案)
格式 docx
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资源类型 教案
版本资源 沪科版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-01-27 21:29:31

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文档简介

2.2电场力做功的特点 电势能 自主提升过关练(解析版)
一、选择题
1.粒子加速器可以使带电粒子获得高能量,当带电粒子经过加速器的电场时,电场力一直对它做正功,则粒子在电场中的电势能(  )
A.减小 B.增大 C.保持不变 D.先增大后减小
2.某区域的电场线如图所示,左右对称分布,、为区域内的两点.下列说法正确的是(  )
A.点的电场强度一定小于点的电场强度
B.点的电势一定高于点的电势
C.将电子从点移动到点,电场力做正功
D.正电荷在点的电势能小于其在点的电势能
3.匀强电场中有一与电场方向平行的扇形AOB区域,如图所示,圆心角=120°,半径R=1m,其中C、D、F将圆弧AB四等分。已知=9V,=0,=3V,以下说法正确的是(  )
A.电场场强的大小为6V/m
B.
C.电子在D点的电势能比在F点高3eV
D.电场方向沿AB连线方向
4.如图所示,在正方体空间内的b点和点分别放置等量异种点电荷和,已知a点、c点、点电势为20V,点、点、d点电势为V,则以下说法正确的(  )
A.平面对角线上各点电势都是20V
B.a点和点的电场强度相同
C.粒子从a点沿不同路径到达点,电场力做功相同,其大小为40eV
D.粒子在a点的电势能为20eV
5.如图1所示,足够长固定绝缘光滑斜面倾角为θ,以斜面底端为坐标原点,沿斜面建立x轴,斜面所在空间存在电场。质量为m、电量为+q可视为质点的滑块在斜面底端由静止释放,空气阻力不计,滑块对原电场无影响,滑块向上运动的一段过程机械能E随位移x变化图像如图2所示,曲线A点处切线斜率最大,以下说法正确的是(  )
A.滑块运动到点时所受到的电场力最大
B.在过程中,滑块做匀速直线运动
C.当运动到点时,滑块的动能大小为
D.在过程中,滑块电势能和重力势能之和先减小后增大
6.如图所示,带电小球a、b、c分别固定在圆周的三等分点上,点O为圆心。球a带负电电量为q;球b、c带正电,电荷量均为Q;则下列说法正确的是(  )
A.圆周上可能存在电场强度为零的点
B.若q=Q,若小球b受库仑力大小为F,则小球a受力大小为2F
C.若q=Q,若小球a受库仑力大小为F,则小球c受力大小为F
D.带电小球a沿aO向O点移动过程中,电势能先减小后增大
7.电场的电场线分布如图所示,电场中有,两点,则以下判断正确的是(  )
A.点的电场强度大于点的电场强度,点的电势高于点的电势
B.若将一个电荷由点移到点,电荷克服电场力做功,则该电荷一定为负电荷
C.若将一个正电荷由点释放,该电荷将在电场中做加速度减小的加速运动
D.一个负电荷处于点的电势能小于它处于点的电势能
8.如图所示某电场等势面分布关于图中虚线上下对称,F点在虚线上。下列说法正确的是(  )
A.在电场中的A、B两点放置电荷量相等的试探电荷,它们所受静电力FAB.电子在B点电势能小于在A点电势能
C.把电子从b等势面移动到e等势面,静电力做功为15eV
D.在F点给电子一个沿虚线向左的初速度,将做曲线运动
9.如图所示,电场中有A、B两点,则下列说法正确的是(  )
A.电势,电场强度 B.电势,电场强度
C.将电荷从A点移到B点静电力做了负功
D.将电荷分别放在A、B两点时具有的电势能
10.下列物理量中,与检验电荷有关且是矢量的是(  )
A.电场强度 B.电势能 C.电势 D.电场力
11.如图所示,仅在电场力作用下,一带电粒子沿图中虚线从A运动到B,则(  )
A.加速度减小 B.粒子带正电
C.电场力做正功 D.电势能增加
12.对静电场有关知识的理解,下列说法正确的是(  )
A.点电荷的电荷量一定很小
B.和中的q都是场源电荷
C.某点的电势不为零,则该点的电场强度一定不为零
D.电场力对某负电荷做负功,该电荷的电势能一定增大
13.某带电金属棒所带电荷均匀分布,周围的电场线分布如图所示,在金属棒的中垂线上的两条电场线上有A、B两点,电场中另有一点C。已知A点到金属棒的距离大于B点到金属棒的距离,C点到金属棒的距离大于A点到金属棒的距离,则(  )
A.B点的电势高于A点的电势
B.B点的电场强度小于C点的电场强度
C.负电荷在A点的电势能大于其在B点的电势能
D.将正电荷沿AC方向从A点移动到C点,电场力做负功
14.有一个负点电荷只受电场力的作用,分别从两电场中的a点由静止释放,在它沿直线运动到b点的过程中,动能EK随位移s变化的关系图象如图中的①、②图线所示,则能与图线相对应的两个电场的电场线分布图分别是如图中的(  )
A. B.
C. D.
15.如图所示,a、b是两个带有同种电荷的小球,用绝缘细线悬挂于同一点,两球静止时,它们距水平面的高度相等,绳与竖直方向的夹角分别为a、β,且。若同时剪断两根细线,空气阻力不计,两球所带电荷量不变,则(  )
A.a的电量一定大于b的电量
B.a、b两球一定同时落地
C.落地时两球重力的功率一定是a球的大
D.运动过程中a球电势能一定增大
二、解答题
16.如图所示,可视为质点的三物块A、B、C放在倾角为30°、长L=2m的固定斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数μ=,A与B紧靠在一起,C紧靠在固定挡板上,三物块的质量分别为mA=0.80kg、mB=0.64kg、mC=0.50kg,其中A不带电,B、C的带电量分别为qB=+4.0×10-5C、qC=+2.0×10-5C且保持不变,开始时三个物块均能保持静止且与斜面间均无摩擦力作用.如果选定两点电荷在相距无穷远处的电势能为0,则相距为r时,两点电荷具有的电势能可表示为。现给A施加一平行于斜面向上的力F,使A在斜面上作加速度a=1.5m/s2的匀加速直线运动,经过时间t0,力F变为恒力,当A运动到斜面顶端时撤去力F。已知静电力常量k=9.0×109N·m2/C2,g=10m/s2。求:
(1)未施加力F时物块B、C间的距离;
(2)t0时间内A上滑的距离;
(3)t0时间内库仑力做的功;
(4)力F对A物块做的总功.
17.在图所示的非匀强电场中,如果已知带电量的点电荷由A点移动到B点,电场力所做的功,则电荷的电势能如何变化?A、B两点的电势差等于多少?
参考答案
1.A
【详解】
电场力一直对它做正功,则粒子在电场中的电势能一直减小,故A正确,BCD错误。
故选A。
2.B
【详解】
A.电场线越密,场强越大,则A点场强一定大于B点场强,故A错误;
B.因为顺着电场线方向电势降低,则A点电势一定高于B点电势,故B正确;
C.因为A点电势高于B点电势,即电子在A点的电势能小于在点的电势能,所以电场力做负功,故C错误;
D.因为A点电势高于B点电势,所以正电荷在A点的电势能大于其在点的电势能,故D错误。
故选B。
3.A
【详解】
连接AB、OC、OD、OE,交点分别为I、H、G,为等边三角形,、为等腰三角形,如图所示
由几何关系可得
AI=IG=GB
即I、G为AB的三等分点,由于匀强电场电势均匀变化,可得

故OF为电势3V的等势面,由几何关系可得DI连线垂直于OA,与OF平行,为电势6V的等势面,即

所以,根据
可知电子在D点的电势能比在F点低3eV;根据电场方向垂直于等势面且指向电势较低一侧,所以场强方向沿AO连线方向,场强大小为
故选A。
4.B
【详解】
A.根据等量异种电荷电场的特点可知,电势为20V的点构成的是一个曲面,曲面与平面的交线不是直线,即平面对角线上各点的电势不都等于20V,A错误;
B.根据电场强度矢量合成法则可知,正、负电荷分别在a点、点产生的电场强度大小相等为
方向相同,正、负电荷分别在点、a点产生的电场强度大小相等为
方向相同,则a点、点场强大小相等为
方向相同,B正确;
C.根据电场力做功特点可知,电场力做功多少与运动路径无关,粒子从a点沿不同路径到达点,电场力做功相同,其大小为
C错误;
D.粒子在a点的电势能
D错误。
故选B。
5.D
【详解】
A.图像斜率等于电场力在x轴上的分力,故不能判断点电场力是否最大。故A错误;
B.在过程中,物体机械能守恒,动能转化为重力势能,故减速,故B错误;
C.由动能定理得,在处滑块动能大小应为
故C错误;
D.只有电场力和重力做功,物体的重力势能、电势能和动能守恒,0~过程中,动能先增大后减小,故重力势能和电势能之和先减小后增大,故D正确。
故选D。
6.A
【详解】
A.若 时,在aO与圆周交点处该点的电场强度如图
根据电场强度的叠加,电场强度可能为零,A正确;
B.若q=Q,设小球a对小球b存在库仑引力作用,大小为F1,小球c对小球b存在库仑斥力作用,大小也为F1,两个力的夹角为120°,所以
同理,小球b、c对a球均引力,大小均为F1,夹角为60°,所以
即小球a受力大小为
B错误;
C.同理,小球c受到的力为,C错误;
D.aO线上,根据电场强度的叠加,带电球b、c 在aO线上 的电场强度的方向 ,小球a带负电,带电小球a沿aO向O点移动过程中,电场力做正功,电势能一直减小,D错误。
故选A。
7.A
【详解】
A.电场线密的地方电场的强度大,电场线疏的地方电场的强度小,所以A点的场强大于B点的场强,沿电场线的方向,电势降低,所以B点的电势高于A点的电势,故A正确;
B.由题图可知,若电荷由A点移到B点,电荷克服电场力做功,所以电荷受到电场力的方向与场强方向相同,则该电荷一定为正电荷,故B错误;
C.将一个正电荷由B点释放,电荷受到的力的方向向左,电荷向左运动,由电场线的疏密可知电荷受到的电场力逐渐增大,所以加速度增大,故C错误;
D.从B到A的过程中,电场力对负电荷做负功,电势能增加,所以负电荷处于A点的电势能大于它处于B点的电势能,故D错误。
故选A。
8.C
【详解】
A.因A点的等势面较B点密集,可知A处的场强比B处场强大,则在电场中的A、B两点放置电荷量相等的试探电荷,它们所受静电力FA>FB,选项A错误;
B.因AB两点在同一等势面上,则电子在B点电势能等于在A点电势能,选项B错误;
C.把电子从b等势面移动到e等势面,电势升高15V,则电子的电势能减小15eV,则静电力做功为15eV,选项C正确;
D.电场线与等势面正交,则过F点的电场线水平向右,则沿在F点给电子一个沿虚线向左的初速度,将沿虚线做直线运动,选项D错误。
故选C。
9.B
【详解】
AB.根据“沿电场线电势逐渐降低”可知
根据电场线的疏密,可知
故A错误;B正确;
C.将电荷从A点移到B点静电力做了正功。故C错误;
D.根据
可知,将电荷分别放在A、B两点时具有的电势能
故D错误。
故选B。
10.D
【详解】
A.电场强度是矢量,但由电场本身决定的,与检验电荷无关,故A错误;
B.电势能Ep= 与检验电荷有关,但是标量,故B错误;
C.电势与零电势的选取有关,与电场本身有关,但与电荷无关且是标量,故C错误;
D.电场力 ,电场力与电场和检验电荷均有关,且是矢量,故D正确。
故选D。
11.D
【详解】
A.从A到B电场线逐渐变密集,电场强度逐渐增大,带电粒子的加速度增大,故A错误;
B.粒子所受电场力指向轨迹凹侧,与电场线方向相反,所以粒子带负电,故B错误;
CD.粒子所受电场力方向与速度方向的夹角大于90°,电场力做负功,电势能增加,故C错误,D正确。
故选D。
12.D
【详解】
A.点电荷的电荷量不一定很小,A错误;
B.公式
中的q是检验电荷,B错误;
C.等量同种电荷连线中点处,电场强度为零,电势为正,即不为零,C错误;
D.不论点电荷带正电还是带负电,只要电场力对点电荷做负功,该电荷的电势能一定增大,D正确。
故选D。
13.AC
【详解】
A.由图可知,B点电势高于A点电势,A正确;
B.B点的电场线密度大于C点的电场线密度,B点的场强大于C点的场强,B错误;
C.负电荷在电势低的地方的电势能大于在电势高的地方的电势能,C正确;
D.C点电势低于A点电势,故正电荷从A移到C,电场力做正功,D错误。
故选AC。
14.BC
【详解】
AB.电荷的动能增大,电场力做正功,逆着电场线运动,根据动能定理可得
第一条图线的斜率不变,根据上式知场强应不变,所以对应的B图,故A错误,B正确;
CD.第二条图线的斜率增大,场强增大,故C正确,D错误。
故选BC。
15.BC
【详解】
A.两小球间的库仑力F等大,反向,由平衡条件可得,对a、b分别有
由于,可知,据此无法确定两球的电量关系,A错误;
B.竖直方向两球均做自由落体运动,下落高度相同的情况下,由
可知,a、b两球一定同时落地,B正确;
C.落地时小球竖直方向的分速度为
落地时小球重力的功率为
由于,可知落地时a球重力的功率较大,C正确;
D.运动过程中库仑力对a球做正功,故a球电势能一定减小,D错误。
故选BC。
16.(1)1.0m;(2)0.2m;(3)1.2J;(4)6.05J
【详解】
(1)A、B、C处于静止状态时,设B、C间距离为L1,则C对B的库仑斥力
以A、B为研究对象,根据力的平衡
联立解得
L1=1.0m
(2)给A施加力F后,A、B沿斜面向上做匀加速直线运动,C对B的库仑斥力逐渐减小,A、B之间的弹力也逐渐减小.经过时间t0,B、C间距离设为L2,A、B两者间弹力减小到零,此后两者分离,力F变为恒力.则t0时刻C对B的库仑斥力为
以B为研究对象,由牛顿第二定律有
联立①②解得
L2=1.2m
则t0时间内A上滑的距离
(3)设t0时间内库仑力做的功为W0,由功能关系有
代入数据解得
(4)设在t0时间内,末速度为v1,力F对A物块做的功为W1,由动能定理有

联立解得
J
经过时间t0后,A、B分离,力F变为恒力,对A由牛顿第二定律有
力F对A物块做的功
联立解得
则力F对A物块做的功
17.减少,
【详解】
由题意知,电荷从A点移到B点时电场力做正功(),因此电荷的电势能减少。电势能的减少量为
由于移动的是负电荷,因此A、B两点间的电势差为