2020-2021學(xué)年高中物理 第2章 電勢(shì)能與電勢(shì)差 1 靜電力做功與電勢(shì)能課時(shí)練習(xí)魯科版必修3

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第2章 電勢(shì)能與電勢(shì)差 1 靜電力做功與電勢(shì)能課時(shí)練習(xí)魯科版必修32020-2021學(xué)年高中物理 第2章 電勢(shì)能與電勢(shì)差 1 靜電力做功與電勢(shì)能課時(shí)練習(xí)魯科版必修3年級(jí)：姓名：- 9 -靜電力做功與電勢(shì)能 (25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.電場(chǎng)中有a、b兩點(diǎn),把電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功,則()a.電荷的電勢(shì)能減少b.電荷的電勢(shì)能增加c.a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比b大d.a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比b小【解析】選a。由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系知電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功,電勢(shì)能減少。a正確,b、c、d錯(cuò)誤。2.兩個(gè)帶同種電荷的物體間距增大一些

2、時(shí)()a.電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能增加b.電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小c.電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加d.電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能減小【解析】選b。帶同種電荷時(shí)兩物體間的力是斥力,間距增大,電場(chǎng)力做正功,則電勢(shì)能減小。則b正確,a、c、d錯(cuò)誤。3.如圖所示,電場(chǎng)中a、b、c三點(diǎn),ab=bc,則把點(diǎn)電荷+q從a點(diǎn)經(jīng)b點(diǎn)移到c點(diǎn)的過(guò)程中,靜電力做功的大小關(guān)系有()a.wabwbcb.wab=wbcc.wabwbcd.無(wú)法比較【解析】選c。由電場(chǎng)線的疏密可以判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系,a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最小,c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大。位移相同時(shí),點(diǎn)電荷在bc段受到的平均靜電力較大,所以wabvb、aaepbb.vavb、aaab

3、、epaepbc.vavb、aaab、epaepbd.vaab、epaepb【解析】選d。電子的軌跡向右彎曲,所受的電場(chǎng)力大致向右,則電場(chǎng)力對(duì)電子做正功,動(dòng)能增大,電勢(shì)能減少,故vaepb。a處電場(chǎng)線比b處電場(chǎng)線密,則a處場(chǎng)強(qiáng)大,電場(chǎng)力大,電子的加速度大,即有aaab,則d正確,a、b、c錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】如圖,p是固定的點(diǎn)電荷,虛線是以p為圓心的兩個(gè)圓。帶電粒子q在p的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)軌跡與兩圓在同一平面內(nèi),a、b、c為軌跡上的三個(gè)點(diǎn)。若q僅受p的電場(chǎng)力作用,其在a、b、c點(diǎn)的加速度大小分別為aa、ab、ac,速度大小分別為va、vb、vc,則()a.aaabac,vavcvbb.aaaba

4、c,vbvc vac.abacaa,vbvc vad.abacaa,vavcvb【解析】選d。由圖可知q在a、b、c點(diǎn)時(shí)距p的距離rarcrb,且q受p排斥力作用,由庫(kù)侖定律f=k可知fbfcfa,所以根據(jù)牛頓第二定律可知abacaa。q在a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng),或在c點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)要克服電場(chǎng)力做功動(dòng)能減小,又由于q在a、b、c點(diǎn)時(shí)距p的距離rarcrb,所以vavcvb,故選項(xiàng)d正確。6.如圖所示,在y軸上關(guān)于o點(diǎn)對(duì)稱的a、b兩點(diǎn)有等量同種點(diǎn)電荷+q,在x軸上c點(diǎn)有點(diǎn)電荷-q,且co=od,ado=60。下列判斷正確的是()a.d點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零b.o點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零c.若將點(diǎn)電荷+q從o移向c,電勢(shì)能

5、增大d.若將點(diǎn)電荷-q從o移向c,電勢(shì)能減小【解析】選a。由場(chǎng)強(qiáng)疊加原理可知,d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零,o點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不為零,a對(duì),b錯(cuò);正電荷由o移向c,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,c錯(cuò);把負(fù)電荷由o移向c,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增大,d錯(cuò)。二、計(jì)算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(10分)將帶電荷量q1=+1.010-8 c的點(diǎn)電荷,從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到勻強(qiáng)電場(chǎng)中的p點(diǎn),需克服靜電力做功2.010-6 j,q1在p點(diǎn)受到的靜電力是2.010-5 n,方向向右。試求:(1)p點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向;(2)電荷的電勢(shì)能在移動(dòng)過(guò)程中如何變化?電荷在p點(diǎn)的電勢(shì)能是多少?【解析

6、】(1)e= n/c=2 000 n/c,方向向右。(2)無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零,電荷在由無(wú)窮遠(yuǎn)處移到該點(diǎn)過(guò)程中靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,在p點(diǎn)的電勢(shì)能等于該過(guò)程中克服靜電力做的功ep=wp=2.010-6 j。答案:(1)2 000 n/c向右(2)增加2.010-6 j8.(14分)一勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)方向水平向左,如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電的小球以初速度v0從o點(diǎn)出發(fā),在電場(chǎng)力與重力的作用下,恰能沿與場(chǎng)強(qiáng)的反方向成角的直線運(yùn)動(dòng)。求小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)其電勢(shì)能與在o點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能之差。【解析】設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為e,小球帶電荷量為q,因小球做直線運(yùn)動(dòng),它所受的電場(chǎng)力qe和重力mg的合力必沿此直線,如圖所示

7、,有qe=,f合=,小球做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為:a=;設(shè)從o點(diǎn)到最高點(diǎn)的位移為s,則=2as;運(yùn)動(dòng)的水平距離為l=scos;兩點(diǎn)的電勢(shì)能之差:ep=qel;由以上各式得:ep=mcos2小球運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)的過(guò)程中,電勢(shì)能增加。答案:mcos2【加固訓(xùn)練】如圖所示,在電場(chǎng)強(qiáng)度為e=1104 n/c、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,用一根長(zhǎng)l=1 m的絕緣細(xì)桿(質(zhì)量不計(jì))固定一個(gè)質(zhì)量為m=0.2 kg、電荷量為q=510-6 c、帶正電的小球,細(xì)桿可繞軸o在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。現(xiàn)將桿由水平位置a輕輕釋放,在小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)b的過(guò)程中(g取10 m/s2)。(1)靜電力對(duì)小球做功多少?小球電勢(shì)能如何變化

8、?(2)小球在最低點(diǎn)的動(dòng)能為多少?【解析】(1)靜電力做功僅與初末位置有關(guān)。w電=q el=510-611041 j=510-2 j,靜電力做正功,小球電勢(shì)能減少。(2)由動(dòng)能定理得:mgl+w電=ekb-0,所以ekb=0.2101 j+510-2 j=2.05 j。答案:(1)510-2 j小球電勢(shì)能減少(2)2.05 j (15分鐘40分)9.(6分)(多選)如圖所示,帶正電荷的點(diǎn)電荷固定于q點(diǎn),電子在庫(kù)侖力作用下,做以q為焦點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)。m、p、n為橢圓上的三點(diǎn),p點(diǎn)是軌道上離q最近的點(diǎn)。電子在從m經(jīng)p到達(dá)n點(diǎn)的過(guò)程中()a.速率一直不變b.速率先增大后減小c.電勢(shì)能先減小后增大 d.

9、電勢(shì)能先增大后減小【解析】選b、c。在正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中,電子靠近電荷時(shí),電場(chǎng)力做正功,速率增大,電勢(shì)能減小;遠(yuǎn)離電荷時(shí),電場(chǎng)力做負(fù)功,動(dòng)能減小,速率減小,電勢(shì)能增大,故b、c選項(xiàng)正確,a、d選項(xiàng)錯(cuò)誤。10.(6分)(多選)如圖所示,光滑絕緣半圓環(huán)軌道放在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,場(chǎng)強(qiáng)為e。在與環(huán)心o等高處放有一質(zhì)量為m、帶電量為+q的小球,由靜止開(kāi)始沿軌道運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是()a.小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒b.小球經(jīng)過(guò)環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)速度最大c.小球電勢(shì)能增加eqrd.小球由靜止釋放到達(dá)最低點(diǎn),動(dòng)能的增量等于mgr+eqr【解析】選b、d。小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中除重力做功外,還有電場(chǎng)力做功,所以機(jī)械

10、能不守恒,a錯(cuò)誤;小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中,重力與電場(chǎng)力均做正功,重力勢(shì)能減少mgr,電勢(shì)能減少eqr,而動(dòng)能增加mgr+eqr,到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大,所以速度最大,因此b、d正確,c錯(cuò)誤。11.(6分)(多選)如圖所示是靜電礦料分選器的原理示意圖,帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強(qiáng)電場(chǎng)后,分落在收集板中央的兩側(cè),對(duì)礦粉分離的過(guò)程,下列表述正確的有()a.帶正電的礦粉落在右側(cè)b.電場(chǎng)力對(duì)礦粉做正功c.帶負(fù)電的礦粉電勢(shì)能變大d.帶正電的礦粉電勢(shì)能變小【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)明確以下兩點(diǎn):(1)正負(fù)電荷所受電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向的關(guān)系。(2)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系?！窘馕觥窟xb、d。由圖可知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的

11、方向水平向左,故帶正電的礦粉受水平向左的電場(chǎng)力作用而落在左側(cè),a錯(cuò)誤;在帶正電的礦粉下落的過(guò)程中,由于受到向左的電場(chǎng)力作用而向左運(yùn)動(dòng),故電場(chǎng)力對(duì)帶正電的礦粉做正功,該種礦粉的電勢(shì)能減小,d正確;對(duì)于帶負(fù)電的礦粉而言,由于受到水平向右的電場(chǎng)力作用而向右運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)其做正功,電勢(shì)能減小,c錯(cuò)誤,b正確。12.(22分)如圖所示,絕緣水平面上固定一帶電量為+4q的質(zhì)點(diǎn)b,與它相距r處放一質(zhì)量為m、電荷量為+q的質(zhì)點(diǎn)a,它與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,現(xiàn)將a由靜止釋放,當(dāng)其速度達(dá)到最大值v時(shí),系統(tǒng)電勢(shì)能的變化量是多少?【解析】對(duì)質(zhì)點(diǎn)a受力分析如圖所示,將質(zhì)點(diǎn)a由靜止釋放后,先做加速運(yùn)動(dòng),后做

12、減速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)庫(kù)侖力等于摩擦力時(shí),其速度最大,設(shè)此時(shí)a、b間距離為r,則k=mg由動(dòng)能定理得w-mg(r-r)=mv2由式聯(lián)立解得電場(chǎng)力做的功w=mv2+mg(2q-r)所以,系統(tǒng)電勢(shì)能變化量是-mv2-mg(2q-r)。答案:-mv2-mg(2q-r)【加固訓(xùn)練】真空中存在空間范圍足夠大的、水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)。在電場(chǎng)中,若將一個(gè)質(zhì)量為m、帶正電的小球由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)中小球的速度方向與豎直方向夾角為37(sin 37=0.6,cos 37=0.8,重力加速度為g)。求:(1)小球受到的電場(chǎng)力的大小及方向。(2)若以速度v0豎直向上拋出該小球,求小球從拋出點(diǎn)至最高點(diǎn)的電勢(shì)能變化量?！窘馕觥?1)根據(jù)