2.1 电场力做功与电势能 —鲁科版高中物理选修3-1 作业

第1节
电场力做功与电势能
作业
1.下列说法正确的是(　　)
A.电荷从电场中的A点运动到了B点,路径不同,静电力做功的大小就可能不同
B.电荷从电场中的某点开始出发,运动一段时间后,又回到了该点,则静电力做功为零
C.正电荷沿着电场线运动,静电力对正电荷做正功,负电荷逆着电场线运动,静电力对负电荷做负功
D.电荷在电场中运动,因为静电力可能对电荷做功,所以能量守恒定律在电场中并不成立
2．一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6
J的正功，那么(　　)
A．电荷在B处时将具有5×10－6
J的电势能
B．电荷在B处将具有5×10－6
J的动能
C．电荷的电势能增加了5×10－6
J
D．电荷的动能增加了5×10－6
J
3.如图所示，是某电场中的一条直线，一电子从a点由静止释放，它将沿直线向b点运动，下列有关该电场情况的判断正确的是(　　)
A．该电场一定是匀强电场
B．场强Ea一定小于Eb
C．电子的电势能Epa>Epb
D．电子的电势能Epa4.等量异种点电荷的连线和其中垂线如图2-1-2所示。现将一个带负电的检验电荷先从图中a点沿直线移到b点，再从b点沿直线移到c点。则关于检验电荷在此全过程中的判断不正确的是(　　)
A．所受电场力的方向不变
B．所受电场力的大小变化
C．电势能一直减小
D．电势能先不变后减小
5.如图所示，实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图不能判断的是(　　)
A．带电粒子所带电荷的符号
B．带电粒子在a、b两点的受力方向
C．带电粒子在a、b两点的加速度何处较大
D．带电粒子在a、b两点的电势能何处较大
6．如图所示，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(　　)
A．速率先增大后减小
B．速率先减小后增大
C．电势能先减小后增大
D．电势能先增大后减小
7.如图所示，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，下列说法正确的是(　　)
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．小球电势能增加qER
D．小球由静止释放到达最低点，动能的增加量等于mgR
8.在电场强度大小为E的匀强电场中，一质量为m、带电荷量为＋q的物体以某一初速度沿电场反方向做匀减速直线运动，其加速度大小为，物体运动s距离时速度变为零，则下列说法错误的是(　　)．
A．物体克服电场力做功qEs
B．物体的电势能减少了0.8qEs
C．物体的电势能增加了qEs
D．物体的动能减少了0.8qEs
9.(多选)如图甲所示,Q1、Q2为两个固定点电荷,其中Q1带正电,它们连线的延长线上有a、b两点。一正试探电荷以一定的初速度沿直线从b点开始经a点向远处运动,其速度图像如图乙所示。则(　　)
A.Q2带正电
B.Q2带负电
C.试探电荷从b点到a点的过程中电势能增大
D.试探电荷从b点到a点的过程中电势能减小
10．(多选)等量异种点电荷的连线和中垂线如图所示,现将一个带负电的试探电荷先从图中的a点沿直线移动到b点,再从b点沿直线移动到c点,则试探电荷在此全过程中(　　)
A.所受静电力的方向不变
B.所受静电力的大小恒定
C.电势能一直减小
D.电势能先不变后减小
11.如图所示,在电场强度为E=104
N/C、方向水平向右的匀强电场中,用一根长l=1
m的绝缘细杆(质量不计)固定一个质量为m=0.2
kg、电荷量为q=5×10-6
C的带正电的小球。细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动。现将杆由水平位置A轻轻释放,在小球运动到最低点B的过程中,静电力对小球做功多少?小球电势能如何变化?
12.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,电场强度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和物块与水平面之间的动摩擦因数;
(2)物块运动2
s过程中,其电势能的改变量。
参考答案：
1、答案：B
解析：静电力做功和电荷运动路径无关,所以选项A错误;静电力做功只和电荷的初、末位置有关,所以电荷从某点出发又回到了该点,静电力做功为零,选项B正确;正电荷沿电场线的方向运动,则正电荷受到的静电力和电荷的位移方向相同,故静电力对正电荷做正功,同理,负电荷逆着电场线的方向运动,静电力对负电荷做正功,选项C错误;电荷在电场中虽然有静电力做功,但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转化满足能量守恒定律,选项D错误。
2、答案：D
解析：电场力对电荷做了正功，表明电荷的电势能减少了。但由于不知道零势能点的位置，所以电荷在A、B点的电势能无法确定；因为电荷仅在电场力作用下运动，电场力做正功，电势能转化为动能，故只有D选项正确。
3、答案：C
解析：只有一条电场线，无法判断该电场是不是匀强电场，也无法判断场强Ea和Eb的大小关系，A、B错；电子在电场力作用下从a运动到b，电场力做正功，电势能减小，C对，D错。
4、答案：C
解析：由等量异种电荷的电场线分布可知，从a→b→c的过程中电场强度方向始终没有变，故所受电场力方向不变，A正确；电场线的疏密程度不同，故电场力大小变化，B正确；从a→b的过程中，电场力垂直运动方向，故电场力不做功，电势能不变，从b→c的过程中，电场力做正功，电势能减小，故电势能先不变后减小，C错误，D正确。
5、答案：A
解析：电场线的方向未知，因此无法判断带电粒子的性质，A错，由弯曲方向可判断粒子在a、b两点的受力方向，都受沿电场线向左的电场力的作用，B对，a周围的电场线比较密集，电荷在此处的电场力大，加速度大，C对，由a到b电场力做负功，动能减小，速度减小，D项正确。
6、答案:AC
解析:由运动规律可知，由M→P→N的过程中电场力先做正功后做负功，速率先增大后减少，电势能先减小后增大，动能先增大后减小，故A、C正确．
7、答案：B
解析：小球在运动过程中除重力做功外，还有电场力做功，所以机械能不守恒，A错；小球运动到最低点的过程中，重力与电场力均做正功，重力势能减少mgR，电势能减少qER，而动能增加mgR＋qER，到最低点时动能最大，所以速度最大，因此B正确，C、D错误。
8、答案:B
解析:由加速度大小a＝可知，带电体除受电场力作用外，还受其他力作用，由功能关系可知，克服电场力做功W电＝ΔE电＝qEs.由功能关系，动能的减少量为|ΔEk|＝F合s＝mas＝0.8qEs.
9、答案:BC
选项
诊断
结论
A
由v-t图,从b点到a点v减小,故试探电荷受向左的静电力,因此Q2带负电
×
B
理由同选项A
√
C
从b点到a点,由于静电力做负功,其电势能增大
√
D
理由同选项C
×
10.答案:AD
ab线是等量异种点电荷电场的等势线,而ab和bc上合电场的电场强度方向都是垂直ab线向下的,试探电荷在a→b过程中静电力方向始终竖直向上,与在c点相同,A对;沿ab方向越靠近两点电荷的连线,电场线越密,电场强度越大,所受静电力越大,B错;从a→b静电力不做功,从b→c静电力做正功,电势能先不变后减小,C错,D对。
11.静电力做功与路径无关。在小球由A运动到最低点B的过程中,静电力对小球做的正功为
W=qEl=5×10-6×104×1
J=0.05
J
静电力对小球做正功,小球电势能减少,减少的电势能为0.05
J。
答案0.05
J　电势能减少0.05
J
12.解析(1)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代入数据得:m=0.5
kg,μ=0.4。
(2)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　0.4　(2)电势能减少7
J
图
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