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 电势能同步练习2021—2022学年高中物理沪教版（2019）必修第三册
一、选择题（共15题）
1．下列物理量中，用比值定义法定义的是（ ）
A．功 B．电势能 C．加速度 D．位移
2．下列说法正确的是（ ）
A．“库仑定律”和“场”是由库伦发现和提出的
B．同一等势面上各点的电场强度的大小相等
C．电荷在电场中电势高的地方电势能大，在电势低的地方电势能小
D．不论摩擦起电还是感应起电都是电荷的转移，都遵守电荷守恒定律
3．如图所示，Q1和Q2是两个固定的负点电荷，在它们的连线上有a、b、c三点，其中b点的合场强为零．现将另一正点电荷q由a点沿连线移到c点．在移动的过程中，点电荷q的电势能变化的情况是（ ）
A．不断减小 B．不断增大
C．先减小后增大 D．先增大后减小
4．为描述某静电场的电场线，、、是同一条电场线上的三个点，把正点电荷由a点沿电场线移到b点的过程中，关于电场力对电荷所做的功及电荷电势能的变化，下列说法中正确的是（　　）
A．电场力做正功，电势能增加 B．电场力做正功，电势能减少
C．电场力做负功，电势能增加 D．电场力做负功，电势能减少
5．两个等量点电荷M、N固定在x轴上，其产生的电场在两者连线之间的场强E随x的变化关系如图所示其中x1与x3关于x2位置对称，规定x轴正方向为场强的正方向。在x1处静止释放一正电荷带电量为q，由以上可得（　　）
A．M、N为异种电荷，电荷q到x3位置时的速度不为零
B．M、N为异种电荷，电荷q到x3位置时的速度为零
C．M、N为同种电荷，电荷q到x3位置时的速度为零
D．M、N为同种电荷，电荷q到x3位置时的速度不为零
6．关于电场线的下列说法中正确的是（　　）
A．电场中某点的电场强度E与试探电荷大小成正比
B．电场线就是电荷在电场中的轨迹线
C．电场强度大的地方电势一定大
D．沿着电场线方向电势降低
7．如图所示，真空中有一固定正点电荷Q，a、b两点到电荷Q的距离分别为r和2r ，则下列判断正确的是（　　）
A．a点的电势小于b点的电势
B．a点的电场强度大小是b点的2倍
C．同一试探电荷在a点受到的库仑力大小是在b点的4倍
D．将一负电荷由a点移到b点，负电荷的电势能减小
8．带电荷量为2×10-6C的小球A固定在光滑绝缘水平桌面上，在桌面的另一处有质量为4×10-2kg、带电荷量为-5×10-8C的小球B，A、B两小球间的距离为1 m，A、B两小球的半径远小于它们之间的距离，静电力常量k=9×109Nm2/C2．若给B一个沿水平方向且垂直于A、B连线的速度0.2 m/s，则此后的一小段时间内
A．B的动能一定增加
B．A对B的库仑力不做功
C．B球的加速度不变
D．A、B构成的系统电势能增加
9．如图所示，真空中同一平面内MN直线上固定电荷量分别为-9Q和+Q的两个点电荷，两者相距为L，以+Q电荷为圆心，半径为画圆，a、b、c、d是圆周上四点，其中a、b在MN直线上，c、d两点连线过+Q且垂直于直线MN，一电荷量为q的负试探电荷在圆周上运动，比较a、b、c、d四点，则下列说法正确的是
A．b点电场强度最大
B．c、d两处的电场强度相等
C．电荷q在b点的电势能最大
D．电荷q在a点的电势能最大
10．如图所示，实线为等量异种点电荷周围的电场线，虚线为以一点电荷为中心的圆，M点是两点电荷连线的中点，若将一正试探点电荷从虚线上N点移动到M点，则电场力做功（　　）
A．大于0 B．小于0 C．等于0 D．不确定
11．如图所示，有关电场说法正确的是（　　）
A．图甲为等量同种点电荷形成的电场线
B．图乙离点电荷距离相等的a、b两点场强相同
C．图丙中在c点静止释放一正电荷，可以沿着电场线运动到d点
D．图丁中某一电荷放在e点与放到f点，它们的电势能相同
12．如图所示，一竖直放置的足够大金属板正前方O点固定一正点电荷Q，一表面绝缘的带正电小球(可视为质点且不影响Q的电场)从金属板的上端释放由静止开始沿金属板下落先后运动到板面的A、B两位置，OB垂直于金属板，已知小球的质量不可忽略，金属板表面粗糙，则小球在运动过程中
A．小球可能一直做加速运动
B．小球在A、B两点的电势能大小EpB>EpA
C．小球在A、B两点的电场强度大小EBD．小球受到合力的冲量一定为0
13．如图所示，圆心为O的圆周上有两条相互垂直的直径AB和CD，M、N分别为AO和BO的中点，现在A点放置一个电量为+Q的点电荷，在B点放置一个电量为-2Q的点电荷，则下列说法正确的是（　　）
A．C、D两点电场强度相同
B．M点和N点电势相同
C．沿CD连线一电量为+q的点电荷从C移到D，电场力先做正功后做负功
D．若将一电量为+q的点电荷从M点移动到O点过程中，电场力做功W，则从M点移动到N点过程中电场力做功一定为2W
14．对于一个孤立点电荷形成的电场，下述分析中正确的是（　　）
A．电场强度越大的地方，电势一定越低
B．点电荷在该电场中某点所受电场力越大，具有的电势能越大（取无穷远处电势能为零）
C．在该电场中同一个等势面上各点的电场强度一定相同
D．点电荷从该电场中某点自由释放后，将做匀加速直线运动
15．将两金属球P、Q固定，让球P带上正电后，形成的稳定电场如图所示，已知实线为电场线，虚线为等势面，其中A、B、C、D为静电场中的四点，则（ ）
A．C、D两点的电场强度相同，电势相等
B．A、B两点的电势相同，电场强度不同
C．将电子从A点移至B点，电场力做负功
D．将电子从A点移至D点，电势能增大
二、填空题（共4题）
16．如图示，带正电的点电荷固定于Q点，电子在库仑力作用下，做以Q为焦点的椭圆运动。M、P、N为椭圆上的三点，P点是轨道上离Q最近的点。电子在从M经P到达N点的过程中，速率的变化变化情况是______；电场力做功的情况是______；电势能的变化情况是_______。
17．如图所示，绝缘细线AB和BC系一个质量为m的带电量为+q的小球a，AB与竖直方向的夹角为θ，x轴为与ABC同一竖直面内的水平方向，带电小球b从左侧无限远处沿+x方向移动到右侧无穷远处，经过a球正下方h处时水平绝缘细线BC的拉力恰为零．若将带电小球视为点电荷，静电力恒量为k，则b球带_______电，电荷量为_______．b小球在该移动过程中电势能的变化情况是_____．
18．2020年12月4日；中国环流器二号M装置首次实现成功发电。这种利用强磁场约束氘、氚离子产生聚变的过程可以产生巨大的能量。假设在此过程中两正离子相互靠近时，它们间的库仑力逐渐___________；两个粒子组成的系统电势能逐渐___________。（选填“变小”、“变大”或“不变”）
19．.如图所示，实线为电场线，虚线为等势面，且相邻两等势面的电势差相等，一正电荷在等势面φ3上时具有动能60 J，它运动到等势面φ1上时，速度恰好为零，粒子运动到φ2那的动能是__________J, 令φ2＝0，那么，当该电荷的电势能为12 J时，其动能大小为________J.
三、综合题（共4题）
20．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？
21．为了形象的描述静电场，我们引入电场线和等势面；为了定量的研究静电场，我们引入电场强度和电势两个物理量，分别反映了电场的力的性质和能的性质。
（1）若空间的电场为非匀强电场。如图1所示的是该电场的一条电场线，场强方向由a指向b，a和b两点的电势分别为和。现将一个电荷量为的试探电荷由a静止释放，经过一段时间运动到b，求该电荷由a到b的过程中电势能的变化量。
（2）若空间的电场为匀强电场，且方向与纸面平行，具体方向未知。如图2所示，小明同学在纸面内做出互成60°角的Ox、Oy两条直线，然后用仪器从O点开始分别沿Ox和Oy方向探测各点的电势，得到电势随x和y的空间分布分别如图3（a）、（b）所示。
a请在图2中画出经过O点的一条电场线并根据公式计算该匀强电场的场强大小；
b.小华认为 和图线的斜率表示该方向电场强度的负值，然后对这两个方向的场强进行矢量合成也可以求出合场强。你认为小华的想法是否正确，请分析说明。
22．如图，匀强电场的场强为，a、b两点间的距离为0.1m，ab连线与电场方向的夹角为。已知：，，求：
（1）a、b两点间的电势差为多大；
（2）若将电量为的点电荷从a点移到b点，电场力做功为多少。
23．如图所示，质量为的小球a穿在光滑的水平绝缘细杆上小球a带正电，电荷量为，在杆上B点处固定一个电荷量为的带正电小球b，小球a在，水平向右的恒力作用下，由静止开始从A点向B点运动，运动过程中两小球的电荷量不变，整个装置处在真空中，两个小球均可看做点电荷，已知A、B两点间的距离为，静电力常量，重力加速度。
（1）求小球a刚开始运动时加速度的大小；
（2）当小球a的速度最大时，求a、b两小球之间的距离；
（3）已知真空中点电荷周围的电势为，式中k为静电力常量，Q为点电荷的电荷量，r为该点到点电荷的距离，求小球a从A点运动到中点O的过程中电势能变化量为多少。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．D
3．D
4．C
5．A
6．D
7．C
8．D
9．D
10．A
11．D
12．A
13．C
14．B
15．C
16． 速率先增大后减小 电场力先做正功后做负功 电势能先减小后增大
17． 正 先增加后减小
18． 变大 变大
19． 30J 18J
20．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
21．（1）；（2）a.；；b.不对
22．（1）120V；（2）
23．（1）7.2m/s2；（2）；（3）
答案第1页，共2页