高中物理鲁科版选修3-1课时作业 第2章 第1节 电场力做功与电势能 Word版含解析

第2章 电势能与电势差
第1节 电场力做功与电势能

一、选择题
1．(多选)下列说法中，正确的是(　　)
A．当两个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．当两个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．一个正点电荷与一个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
D．一个正点电荷与一个负点电荷相互靠近时，它们之间的库仑力减小，它们的电势能也减小
解析：两同种电荷靠近时要克服静电斥力做功，系统的电势能增大；两异种电荷靠近时，静电引力做正功，系统的电势能减少．由此判断A、B正确，C、D错误．
答案：AB
2．如图所示，电场中a、b、c三点，ab＝bc，则把点电荷＋q从a点沿直线到b点，从b点沿虚线到c点的过程中，电场力做功的大小关系有(　　)
A．Wab＞Wbc　　　　　　 B．Wab＝Wbc
C．Wab＜Wbc D．无法比较
解析：ab段的平均场强大于bc段的平均场强，所以ab段的平均电场力大于bc段的平均电场力，因为ab＝bc，Wab大于从b点沿直线到c点电场力做功Wbc′，又因为电场力做功与路径无关，所以Wbc＝Wbc′，则A正确．
答案：A
3. (多选)如图所示是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分别落在收集板中央的两侧，对矿粉分离的过程，下列表述正确的是(　　)
A．带正电的矿粉落在右侧
B．电场力对矿粉做正功
C．带负电的矿粉电势能变大
D．带正电的矿粉电势能变小
解析：带正电的矿粉因受到水平向左的电场力作用向左偏转，电场力做正功，电势能变小，落在左侧，选项A错误，D正确；带负电的矿粉因受到水平向右的电场力作用向右偏转，电场力也做正功，电势能也变小，选项B正确，C错误．
答案：BD
4．(多选)如图所示，带正电的小球在重力和电场力的作用下由A点运动到B点，轨迹如图所示，则关于小球，下列说法正确的是(　　)
A．电势能减小
B．重力势能增加
C．减小的重力势能小于增加的动能
D．小球的机械能不变
解析：重力做正功，重力势能减小，B错；电场力做正功，电势能减小，A对；除重力之外的力做功，引起机械能的变化，电场力做了正功，所以机械能增加，D错；根据功能关系，减少的重力势能和电势能的和等于动能的增加量，C对．
答案：AC
5．如图所示，有一带负电的粒子，自A点沿电场线运动到B点，在此过程中该带电粒子(　　)
A．所受的电场力逐渐增大，电势能逐渐增大
B．所受的电场力逐渐增大，电势能逐渐减小
C．所受的电场力逐渐减小，电势能逐渐增大
D．所受的电场力逐渐减小，电势能逐渐减小
解析：因为由A到B场强逐渐变大，所以电场力逐渐增大，带负电粒子由A到B电场力对其做正功，所以电势能逐渐减小，故正确选项为B.
答案：B
6．如图，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹．M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点．不计重力，下列表述正确的是(　　)
A．粒子在M点的速率最大
B．粒子所受电场力沿电场方向
C．粒子在电场中的加速度不变
D．粒子在电场中的电势能始终在增加
解析：带负电粒子在向右的电场中所受电场力向左，因此，当带电粒子向右运动时，电场力做负功．电势能增加．当向左运动时，电场力做正功，电势能减小，所以在M点的电势能最大，动能最小，速率最小．故A、B、D错误．粒子在匀强电场中所受电场力不变，所以加速度不变，故C正确．
答案：C
7．如图，绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E.在与环心等高处放有一质量为m.带电＋q的小球，由静止开始沿轨道运动，下述说法正确的是(　　)
A．小球在运动过程中机械能守恒
B．小球经过环的最低点时速度最大
C．小球经过环的最低点时对轨道压力为(mg＋Eq)
D．小球经过环的最低点时对轨道压力为3(mg－qE)
解析：小球到最低时速度为v，由动能定理得：mgR＋qER＝mv2，在最低点由牛顿第二定律得：FN－mg－qE＝，得FN＝3(mg＋qE)，故C、D错，下滑过程中电场力做正功，小球机械能增大，A错．越过最低点后，电场力和重力做负功，小球速度减小，所以在最低点速度最大，B正确．
答案：B
8．如图甲所示，Q1、Q2为两个被固定的点电荷，a、b、c三点在它们连线的延长线上，其中Q1带负电．现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始向远处运动并经过b、c两点(粒子只受电场力作用)，粒子经过a、b、c三点时的速度分别为va、vb、vc，其v－t图象如图乙所示．以下说法中正确的是(　　)
A．Q2一定带负电
B．Q2的电荷量一定大于Q1的电荷量
C．b点的电场强度最大
D．粒子由a点运动到c点过程中，粒子的电势能先增大后减小
解析：由题图乙可知，粒子从a到b过程做加速度减小的减速直线运动，在b点时粒子速度最小，加速度为零，故粒子在b点受力为零，b点电场强度为零，C项错误；在b点Q1对带负电粒子的电场力水平向右，而粒子所受合力为零，则Q2对带负电粒子的电场力水平向左，所以Q2带正电，A项错误；b点与Q1的间距大于b点与Q2的间距，由库仑定律F＝k知，Q1的电荷量大于Q2的电荷量，B项错误；粒子从a点运动到c点过程，动能先减小后增大，根据能量守恒定律知，粒子的电势能先增大后减小，D项正确．
答案：D
二、非选择题
9．将一个带电荷量为7.0×10－6C的负电荷从无限远处移动到如图所示的电场中的A点时，电荷的电势能为－1.4×10－6J，求在这个过程中电场力对电荷做的功？(取无限远处电势能为零)
解析：电荷在A点电势能等于从A点移动到无限远处电场力做的功，所以WAO＝－1.4×10－6J(记O为无限远处)．由A到无限远处电场力做负功，所以由无限远移动到A点电场力做正功，即WOA＝1.4×10－6J.
答案：1.4×10－6 J
10．电荷量为q＝1×10－4 C的带正电小物块置于粗糙的绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向的匀强电场，场强E与时间t的关系及物块速度v与时间t的关系分别如图甲、乙所示．若重力加速度g取10 m/s2，求：
(1)物块的质量m；
(2)物块与水平面之间的动摩擦因数；
(3)物块运动2 s过程中，其电势能的改变量．
解析：(1)(2)由题图可知：
E1＝3×104 N/C，E2＝2×104 N/C，a1＝2 m/s2.
E1q－μmg＝ma1　①
E2q－μmg＝0　②
由①②两式联立代入数据得：m＝0.5 kg，μ＝0.4
(3)ΔEp＝－E1ql1－E2ql2＝－(3×104×1×10－4××2×1＋2×104×1×
10－4×2×1)J＝－7 J.
电势能减少7 J.
答案：(1)0.5 kg　(2)0.4　(3)电势能减少7 J