2.2电场力做功的特点电势能同步练习（Word版含答案）

2.2电场力做功的特点电势能
一、选择题（共15题）
1．下列说法中正确的是（ ）
A．摩擦起电，是因为摩擦导致质子从一个物体转移到另一个物体而形成的
B．在电场中无论移动正电荷还是负电荷，只要电场力做正功，电荷电势能一定要减少
C．在地毯中夹杂导电纤维是为了利用人在地毯上行走时摩擦产生的静电
D．电势降低的方向，一定就是场强方向
2．一电场的电场线分布如图所示，电场中有A、B、C三点，且AB=BC，则下列关系中正确的是（　　）
A．电场强度大小关系为EA=EC>EB
B．电势
C．将一带负电粒子由A经B移至C点过程中，电场力先做负功再做正功
D．将一带正电粒子由A经B移至C点过程中，电势能先增大再减小
3．关于电势和电势能，下列说法中正确的是（　　）
A．在电场中，电势高的地方，电荷在该点具有的电势能就大
B．在电场中，沿着电场线移动电荷，电势能将增加
C．在电场中的任何一点上，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷具有的电势能
D．在负的点电荷所产生的电场中任何一点上，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能
4．如图所示，椭圆（虚线）的中心和圆（实线）圆心重合，A、B两点是两几何图形的交点。在圆心处固定一点电荷Q，现用外力使一正的试探电荷q（图中未画出）沿椭圆从A点运动到B点，则电荷q在从A点运动到B点的过程中，下列说法一定正确的是（　　）
A．库仑力先变大后变小 B．加速度先变大后变小
C．动能先变小后变大 D．电势能先变小后变大
5．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
6．如图，ABC为等边三角形，电荷量为+Q的点电荷固定在A点。将一电荷量为+q的检验电荷Q1从无穷远处（电势为0）移到B点，此过程中电场力做功为-W。下列说法正确的是（　　）
A．Q1移入之前，B点的电势为
B．将Q1从B点移到C点，所受电场力先做正功、后做负功
C．移除Q1，将另一个电荷量为-2q的检验电荷Q2从C点移到无穷远处，此过程中Q2所受电场力做的功为2W
D．移除Q1，将另一个电荷量为-2q的检验电荷Q2从无穷远处移到C点，Q2在C点的电势能为-2W
7．如图所示,A、B两个带电小球的质量均为m,所带电量分别为+3q和-q,两球间用绝缘细线连接,A球又用绝缘细线悬挂在天花板上,细线长均为L．现在两球所在的空间加上一方向向左的匀强电场,电场强度,A、B两球最后会达到新的位置平衡,则在这个过程中,两个小球构成的系统
A．重力势能增加了
B．重力势能增加了
C．电势能减少了
D．电势能减少了
8．质量为的带电物体在重力和恒定电场力作用下，从高处以的加速度由静止竖直下落到地面，为当地的重力加速度大小。则下列说法中错误的是（　　）
A．物体的机械能增加
B．物体的重力势能减少
C．物体的动能增加
D．电场力做功为
9．用电场线能直观方便地描绘电场，图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是电场中的一些点：O 点是两点电荷连线的中点，E、F 是连线垂直平分线上关于 O 点对称的两点，B、C 和 A、D 是两点电荷连线上也关于 O 点对称的点，则下列认识不正确的是（　　）
A．BC 两点场强大小和方向都相同
B．AD 两点场强大小相等，方向相反
C．EF 两点场强大小和方向都相同
D．将一正电荷从B 点移动到 C 点，该正电荷的电势能减小
10．在竖直平面内有一个半径为的圆周，空间内有一平行于竖直面的匀强电场。如图所示，A、B、C为圆周上三点，A、B位于过圆心的水平直径上，C为圆周的最高点。现一质量为，带电量为的小球依次通过A、C、B三点，粒子在A、B两点的速率均为，在C点的速率为。则（　　）
A．场强方向沿方向由指向
B．微粒在点的电势能最小
C．场强大小为
D．场强大小为
11．一个孤立的正点电荷的电场线和等势面分布如图所示。实线表示电场线，虚线表示等势面，a、b是其中的两个点，则（　　）
A．正电荷在a点的电势能大于在b点的电势能
B．b点电势高于a点电势
C．a、b两点电场强度的方向相同
D．将一正电荷从b点移到a点电场力做负功
12．如图（甲），粗糙、绝缘的水平地面上，一质量的带负电小滑块（可视为质点）在处以初速度沿x轴正方向运动，滑块与地面间的动摩擦因数。整个区域存在沿水平方向的电场，滑块在不同位置所具有的电势能Ep如图（乙）所示，P点是图线最低点，虚线AB是经过处的切线，并且AB经过（0，3）和（3，0）两点，，则（　　）
A．处的电势最低
B．滑块向右运动过程中，速度先增大后减小
C．滑块运动至处时，速度最大
D．滑块向右一定不能经过处的位置
13．如图所示，阴极射线示波管的聚焦电场是由电极A1、A2形成，实线为电场线，虚线为等势线，x轴为该电场的中心轴线，P、Q、R为一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点，则下列说法不正确的是( )
A．电极A1的电势低于电极A2的电势
B．电子在P点处的动能大于在Q点处的动能
C．电场中Q点的电场强度小于R点的电场强度
D．电子从P至R的运动过程中，电场力对它一直做正功
14．如图所示，圆形虚线表示固定于O点的某点电荷电场中的部分等势线，实线为某个电子的该电场中由a点经b点和c点的运动轨迹，该轨迹与其中一条等势线相切于b点。若电子只受该电场的作用，则下列说法正确的是（　　）
A．O点的电电荷带正电
B．a点的电势高于c点的电势
C．电子在a点的加速度大于在c点的加速度
D．电子运动过程中，在b点的电势能最大
15．如图所示，带正电的小球Q固定在倾角为θ的光滑固定绝缘细杆下端，让另一穿在杆上的质量为m、电荷量为q的带正电的小球M从A点由静止释放，M到达B点时速度恰好为零，若A、B间距为L，C是AB的中点，两小球都可视为质点，重力加速度为g，则下列判断正确的是（　　）
A．在从A点至B点的过程中，M的机械能守恒
B．在B点M受到的库仑力大小是
C．在从A点至C点和从C点至B点的过程中，前一过程M的电势能的增加量较小
D．在Q产生的电场中，B、A两点间的电势差为
二、填空题
16．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到______时静电力所做的功。
17．如图，A、B位于x轴上，C，D位于y轴上，它们到坐标原点的距离相等，E、F在A、B之间，且关于O点对称。将两个等量同种正电荷分别固定于A、B两点。则将正试探电荷q沿直线由E移至F，其所受电场力_____________，将正试探电荷q沿直线由C移至D，其电势能将_____________（均选填“增大”、“减小”“先增加后减小”、“先减小后增加”或者“不变”）。
18．如图所示虚线为电场中的一簇等势面A、B两等势面间的电势差绝对值为8V，相邻两等势面电势差相等；一个电子在电场中通过的轨迹如图中实线所示，电子过M点的动能为8eV，它经过N点时的动能为_____eV，电子在M点的电势能比在N点的电势能________（填大或小）。
19．如图所示，匀强电场中沿场强方向相距0.5m的a、b两点间的电势差为50V，则电场强度E的大小为_________V/m；把一个电荷量为3×10－8 C的正点电荷，从a点移动到b点，电场力做功为_________J，该点电荷的电势能将________（填“变大” 、“变小”或“不变”）。
三、综合题
20．在如图所示的匀强电场中，沿电场线方向有A、B两点，A、B两点间的距离x=0.10 m．一个电荷量C的点电荷所受电场力的大小N． 求：
(1)电场强度E的大小；
(2)将该点电荷从A点移至B点的过程中，电场力所做的功W．
21．如图所示，在电场强度为4×105N/C的匀强电场中，将一个电子从A点移动到B点。已知A、B间的距离为20cm，连线AB与电场线方向成30°角，请补充条件，求出电子电势能的变化。
22．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。
23．如图ABCD是竖直放在E=103V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，BCD是直径为20cm的半圆环，AB=15cm，一质量m=10g，带电量q=10-4C的小球由静止在电场力作用下自A点沿轨道运动，求:
（1）它运动到C点速度多大？
（2）此时对轨道的压力多大？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
试题分析：A、由于不同物质的原子核对核外电子的束缚本领不同，在两个物体相互摩擦的过程中，束缚核外电子能力强的物体得电子带负电，束缚核外电子能力弱的失电子带正电．所以摩擦起电是因为摩擦导致电子从一个物体转移到另一个物体而形成的．故A错误．B、在电场中无论移动正电荷还是负电荷，根据功能关系可知：只要电场力做正功，电荷电势能一定要减少．故B正确．C、人在地毯上行走后，通过摩擦起电，从而使人有触电的感觉．在地毯中夹杂导电纤维是为了将人在地毯上行走时摩擦产生的静电导入大地，消防静电的危害．故C错误．D、电势降低的方向，不一定是场强方向，电势降低最快的方向，一定才是场强方向．故D错误．故选B
2．D
【详解】
A．由电场线分布可知EA=ECB．根据等势面与电场线垂直，以及电场的对称性作出等势面，可知A、C在同一等势面上，B点电势高于A、C点电势，B错误；
C．故，，将一带负电粒子由A经B移至C点过程中，电场力先做正功再做负功，C错误；
D．将一带正电粒子由A经B移至C点过程中，电场力先做负功再做正功，电势能先增大再减小，D正确。
故选D。
3．D
【详解】
A．根据电势能公式
可判断正电荷放在电势越高的位置电势能越大，而负电荷放在电势越高的位置电势能越小，故A错误；
B．沿着电场线方向电势降低，沿着电场线移动正电荷，电势能将减小，故B错误；
C．根据电势能公式可知， 在电场中的任何一点上，电势能的大小由电量的大小，电性及该点的电势来共同决定。所以在电场中的任何一点上，正电荷所具有的电势能不一定大于负电荷具有的电势能，故C错误；
D．规定无穷远处电势为零，在负点电荷电场中任意一点的电势为负值，则正电荷具有的电势能一定小于负电荷具有的电势能，故D正确。
故选D。
4．A
【详解】
A．从A到B，试探电荷离Q的距离先减小再增大，库仑力先增大后减小，A正确；
BCD．由于Q电性不知，外力情况不明，所以，试探电荷的加速度、动能、电势能的变化不能确定，BCD错误；
故选A。
5．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。
6．D
【详解】
A．电荷从无穷远处移到B点，则
则
选项A错误；
B．将Q1从B点移到C点，则Q1先靠近A点后远离A点，则所受电场力先做负功、后做正功，选项B错误；
C．移除Q1，则C点的电势为
将另一个电荷量为-2q的检验电荷Q2从C点移到无穷远处，此过程中Q2所受电场力做的功为
选项C错误；
D．移除Q1，将另一个电荷量为-2q的检验电荷Q2从无穷远处移到C点，则
则电势能减小2W，即Q2在C点的电势能为-2W，选项D正确。
故选D。
7．C
【详解】
AB．球带正电，受到的电场力水平向左，B带负电，受到的电场力水平向右。以整体为研究对象，整体所受的电场力大小为2qE，方向水平向左，则上面绳子应向左偏转，分析受力如图
设上面绳子与竖直方向的夹角为α，则由平衡条件得
则
以B球为研究对象，受力如图上图。设AB间的绳子与竖直方向的夹角为β，则由平衡条件得
解得
所以根据几何知识可知，B球在悬点的正下方，则系统重力势能增加了
故AB错误；
CD．系统电势能减小量
故C正确，D错误。
故选C。
8．A
【详解】
B．根据功能关系，重力做功为，所以重力势能减少。B正确，不符合题意；
C．根据动能定理，合外力做功为，物体的动能增加。C正确，不符合题意；
A．根据选项BC可知，物体机械能增加为，A错误，符合题意；
D．根据功能原理，电场力做功等于机械能的增量，故电场力做功为。D正确，不符合题意。
故选A。
9．B
【详解】
根据对称性看出，B、C两处电场线疏密程度相同，则B、C两点场强大小相同，这两点场强的方向均由B→C，方向相同，故A正确；根据对称性看出，A、D两处电场线疏密程度相同，则A、D两点场强大小相同．由图看出，A、D两点场强方向相同，故B不正确；同理，E、F 两点场强大小和方向都相同，故C正确；将一正电荷从B 点移动到C 点，即正电荷从高电势到低电势，该正电荷的电势能减小，故D正确；本题选不正确的，故选B．
10．C
【详解】
AB．由能量守恒知，A、B在同一等势面上，所以的方向在竖直方向上，但与的大小未知，的方向是竖直向上还是竖直向下不能确定，粒子电势能高低也就无法比较出来了，故AB错误；
CD．若电场方向竖直向下，对粒子从C到B的过程，由动能定理
得
若电场方向竖直向上，对粒子从C到B的过程，由动能定理
得
所以电场强度的大小为，故C正确，D错误。
故选C。
11．B
【详解】
A．因a点电势低于b点，则正电荷在a点的电势能小于在b点的电势能，A错误；
B．沿电场线电势逐渐降低，可知b点电势高于a点电势， B正确；
C．场强方向沿电场线的切线方向，可知a、b两点电场强度的方向不相同，C错误；
D．将一正电荷从b点移到a点电场力做正功，D错误。
故选B。
12．D
【详解】
A．由图乙可知滑块在x=3m处电势能最低，因为滑块带负电，所以x=3m处的电势最高，选项A错误；
BC．Ep-x图像斜率的绝对值表示滑块所受电场力的大小，所以滑块在x=1m处所受电场力大小为
滑块所受滑动摩擦力大小为
在1~3m区间内，滑块所受电场力与滑动摩擦力方向相反，且不断减小，则滑块所受合外力方向与速度方向相反；在x=3m之后，滑块所受电场力与滑动摩擦力同向，且不断增大，则滑块所受合外力方向也与速度方向相反。综上所述可知滑块向右运动过程中，速度始终减小，在x=1m处速度最大，选项BC错误；
D．滑块在x=1m处的电势能与在x=4m处的电势能相等，根据能量守恒定律，若滑块能够经过x=4m处，则应满足
根据题中数据可知实际情况并不满足上式，所以滑块一定无法经过x=4m处的位置，选项D正确。
故选D。
13．BC
【详解】
A．沿电场线电势降低，因此电极的电势低于电极，A正确；
B．沿电场线电势降低，P点处的电势低于Q点处的电势，由
可知，电子在P点处的电势能大于在Q点的电势能，电子从P至 Q的运动过程中，电势能一直在减小，即电场力一直在做正功，所以动能一直在增加，B错误；
C．等势线密的地方电场线也密，因此Q点电场线比R点电场线密，故Q点的电场强度大于R点的电场强度，C错误；
D．沿电场线电势降低，R点处的电势高于P点处的电势，由
可知，电子在R点处的电势能小于在P点的电势能，电子从P至R的运动过程中，电势能一直在减小，即电场力一直在做正功，D正确。
故选BC。
14．BD
【详解】
A．由图可知电子受力方向远离场源电荷，故电子受到排斥力，所以场源电荷带负电，故A选项错误；
B．场源负电荷周围电场线由无穷远指向O点，沿电场线方向电势逐渐降低，所以a点的电势高于c点的电势，故B选项正确；
C．离场源电荷越近场强越大，电子在a点所受电场力小于c点所受电场力，由牛顿第二定律知电子在a点的加速度小于在c点的加速度，故C选项错误；
D．电子从a到b电场力做负功电势能增大，从b到c电场力做正功电势能减小，所以在b点电势能最大，故D选项正确。
故选BD。
15．CD
【详解】
A．在从A点至B点的过程中，M所受的电场力做负功，故M的机械能不守恒，选项A错误；
B．小球q下滑过程中，沿杆的方向受到重力的分力和库仑力，两力方向相反，根据库仑定律知道，库仑力逐渐增大．库仑力先小于，后大于，q先做加速度减小的变加速运动，后做加速度增大的变减速运动，当库仑力与大小相等时速度最大．因q从C到B做减速运动，在B点时加速度沿杆向上，故库仑力大于，故B错误；
C．下滑过程，AC间的场强小，CB间场强大，由定性分析，A、C间的电势差值小于C、B间的电势差值，根据电场力做功公式得知，从A至C电场力做功较小，则电势能的增加量较小．故C正确；
D．从A到B，根据动能定理得
又
解得
故D正确。
故选CD。
16．零势能位置
【详解】
电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时静电力所做的功。
17． 先减小后增加 先增加后减小
【详解】
解：将两个等量同种正电荷分别固定于A、B两点，由两个等量同种正电荷的电场线特点如图所示，可知在O点的场强是零，电场线的疏密表示场强大小，因此可知将正试探电荷q沿直线由E移至F，其所受电场力先减小后增加。
沿电场线方向电势降低，正试探电荷在电势高的地方电势能大，所以将正试探电荷q沿直线由C移至D，其电势能将先增加后减小。
18． 2 小
【详解】
A、B间电势差为8V，根据图可知相邻的两个等势面间的电势差为2 V，由轨迹弯曲方向可知，电场力大致向左，运动方向大致向右，可知M到N电场力做功为
动能减少，所以N点动能为；因为电场力做负功所以电势能增加，电子在M点的电势能比在N点的电势能小。
19． 100 变小
【详解】
电场强度E的大小为
根据公式，可得电场力做功为
一带正电荷从a点运动到b点，电场力做正功，则该点电荷的电势能变小。
20．解：（1）电场强度E的大小
（2）电场力所做的功
【详解】
试题分析：（1）电场强度E的大小 ①
（2）（3分）电场力所做的功 ②
21．电子电势能增加1.1×10-14J
【详解】
电子所受的电场力与电场强度方向相反，水平向左，因电子带电量为e=-1.6×10-19C，则电子从A点移动到B点的过程中，电场力对电子做负功，为
由功能关系可知，电子电势能增加1.1×10-14J。
22．（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。
23．（1）3m/s（2）0.4N
【详解】
（1）小球从A经B到C的过程中，电场力做功，克服重力做功，根据动能定理得
代入数据，解得
（2）在C点，支持力提供向心力，根据牛顿第二定律
则
根据牛顿第三定律小球对轨边C点的压力为0.4N。
答案第1页，共2页