2024-2025學(xué)年新教材高中物理第2章電勢能與電勢差第1節(jié)靜電力做功與電勢能課時(shí)分層作業(yè)含解析魯科版第三冊

PAGE5-靜電力做功與電勢能(建議用時(shí)：25分鐘)◎考點(diǎn)一靜電力做功的特點(diǎn)1．如圖所示，電場中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)的過程中，靜電力做功的大小關(guān)系有()A．Wab＞W(wǎng)bc B．Wab＝WbcC．Wab＜Wbc D．無法比較C[由電場線的疏密可以推斷電場強(qiáng)度的大小關(guān)系，a點(diǎn)的電場強(qiáng)度最小，c點(diǎn)的電場強(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Wab＜Wbc，選項(xiàng)C正確。]2．如圖所示，在勻強(qiáng)電場中有A、B兩點(diǎn)，將一電荷量為q的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，第一次沿直線AB移動(dòng)該電荷，電場力做功為W1；其次次沿路徑ACB移動(dòng)該電荷，電場力做功為W2；第三次沿曲線AB移動(dòng)該電荷，電場力做功為W3，則()A．W1＞W(wǎng)2 B．W3＜W2C．W1＝W3 D．W1＜W3C[電場力做功只與電荷的初、末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)，因此選項(xiàng)C正確。]3．(多選)如圖所示，以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心，半徑為r的圓與坐標(biāo)軸交于a、b、c、d。在O點(diǎn)固定一個(gè)正電荷Q，另外還有一方向與x軸正方向相同，場強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場。現(xiàn)把一電荷量為＋q的點(diǎn)電荷N在圓上移動(dòng)，則()A．從a移到c，電場力對點(diǎn)電荷N做功為2qErB．從a移到c，電場力對點(diǎn)電荷N不做功C．從d移到b，電場力對點(diǎn)電荷N做功為2qErD．從d移到b，電場力對點(diǎn)電荷N不做功BC[從a移到c，點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場對點(diǎn)電荷N不做功，在勻強(qiáng)電場中，電場力對點(diǎn)電荷N也不做功，故A錯(cuò)誤，B正確；從d移到b，點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場對點(diǎn)電荷N不做功，勻強(qiáng)電場對點(diǎn)電荷N做功為W＝qE·2r＝2qEr，所以電場力做功為2qEr，故C正確，D錯(cuò)誤。]4．下列說法正確的是()A．電荷從電場中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到了B點(diǎn)，路徑不同，靜電力做功的大小就可能不同B．電荷從電場中的某點(diǎn)起先動(dòng)身，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，又回到了該點(diǎn)，則靜電力做功為零C．正電荷沿著電場線運(yùn)動(dòng)，靜電力對正電荷做正功，負(fù)電荷逆著電場線運(yùn)動(dòng)，靜電力對負(fù)電荷做負(fù)功D．電荷在電場中運(yùn)動(dòng)，因?yàn)殪o電力可能對電荷做功，所以能量守恒定律在電場中并不成立B[靜電力做功和電荷運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；靜電力做功只和電荷的初、末位置有關(guān)，所以電荷從某點(diǎn)動(dòng)身又回到了該點(diǎn)，靜電力做功為零，選項(xiàng)B正確；正電荷沿電場線的方向運(yùn)動(dòng)，則正電荷受到的靜電力和電荷的位移方向相同，故靜電力對正電荷做正功，同理，負(fù)電荷逆著電場線的方向運(yùn)動(dòng)，靜電力對負(fù)電荷做正功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電荷在電場中雖然有靜電力做功，但是電荷的電勢能和其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化滿意能量守恒定律，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]◎考點(diǎn)二電勢能的理解與計(jì)算5．(多選)如圖所示，a、b為某電場線上的兩點(diǎn)，那么以下結(jié)論正確的是()A．把正電荷從a移到b，靜電力做正功，電荷的電勢能減小B．把負(fù)電荷從a移到b，靜電力做負(fù)功，電荷的電勢能增加C．把負(fù)電荷從a移到b，靜電力做正功，電荷的電勢能增加D．不論正電荷還是負(fù)電荷，從a到b電勢能都漸漸降低AB[若正電荷從a移到b，由于靜電力方向和位移方向同向，靜電力做正功，電荷的電勢能減小，A正確；若把負(fù)電荷從a移到b，靜電力做負(fù)功，電荷的電勢能增加，B正確，C、D錯(cuò)誤。]6．(多選)如圖所示，帶正電的點(diǎn)電荷固定于Q點(diǎn)，電子在庫侖力作用下，沿以Q為一焦點(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點(diǎn)到達(dá)N點(diǎn)的過程中()A．速領(lǐng)先增大后減小 B．速領(lǐng)先減小后增大C．電勢能先減小后增大 D．電勢能先增大后減小AC[依據(jù)點(diǎn)電荷Q的電場線分布狀況可知，電子由M到N的運(yùn)動(dòng)軌跡為先向Q靠近，此過程中，靜電力做正功，電勢能減小，速率增大；后遠(yuǎn)離Q，此過程中，靜電力做負(fù)功，電勢能增大，速率減小。故選項(xiàng)A、C正確。]7．(多選)下列說法正確的是()A．當(dāng)兩正點(diǎn)電荷相互靠近時(shí)，它們的電勢能增大B．當(dāng)兩負(fù)點(diǎn)電荷相互靠近時(shí)，它們的電勢能增大C．一個(gè)正電荷與另一個(gè)負(fù)電荷相互靠近時(shí)，它們的電勢能減小D．一個(gè)正電荷與另一個(gè)負(fù)電荷相互靠近時(shí)，它們的電勢能增大ABC[同種電荷相互排斥，同種電荷相互靠近時(shí)克服電場力做功，它們的電勢能增大，故A、B正確；異種電荷相互吸引，異種電荷相互靠近時(shí)電場力做正功，它們的電勢能減小，故C正確，D錯(cuò)誤。]8．(多選)一帶電小球在空中由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過程中，受重力、電場力和空氣阻力三個(gè)力。若重力做功為－3J、機(jī)械能增加0.5J、電場力做功1J，則小球()A．重力勢能削減3JB．動(dòng)能削減2.5JC．電勢能增加1JD．克服空氣阻力做功0.5JBD[重力做負(fù)功，大小為－3J，所以重力勢能增加3J，A錯(cuò)誤；機(jī)械能增加0.5J，而機(jī)械能等于重力勢能與動(dòng)能之和，則得動(dòng)能削減2.5J，B正確；電場力做正功，電勢能減小1J，C錯(cuò)誤；依據(jù)動(dòng)能定理可得ΔEk＝WG＋WE＋Wf＝－3J＋1J＋Wf＝－2.5J，解得Wf＝－0.5J，D正確。]9．如圖所示，勻強(qiáng)電場中A、B兩點(diǎn)間的距離為x＝0.20m，已知A、B連線與電場線夾角為θ＝60°，今把一電荷量q＝－2×10－8C的摸索電荷放入該勻強(qiáng)電場中，其受到的靜電力的大小為F＝4.0×10－4(1)求電場強(qiáng)度E的大小和方向；(2)若把該摸索電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電勢能改變了多少？[解析](1)電場強(qiáng)度的大小為E＝eq\f(F,|q|)代入數(shù)據(jù)得E＝2×104N/C，方向水平向左。(2)把該摸索電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做的功為W＝Fxcosθ代入數(shù)據(jù)得W＝4×10－5J，電勢能削減了4×10－5J。[答案](1)2×104N/C方向水平向左(2)電勢能削減了4×10－5J(建議用時(shí)：15分鐘)10．(多選)一個(gè)電荷只在靜電力作用下從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，靜電力做了5×10－6J的功，那么()A．電荷在B點(diǎn)將具有5×10－6J的電勢能B．電荷在B點(diǎn)將具有5×10－6J的動(dòng)能C．電荷的電勢能削減了5×10－6JD．電荷的動(dòng)能增加了5×10－6JCD[電荷只在靜電力作用下從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，靜電力做正功，電勢能削減，靜電力做了多少正功，電荷的電勢能就削減多少，由動(dòng)能定理可知，動(dòng)能就增加多少。因電荷在A點(diǎn)的動(dòng)能和電勢能不知道，所以不能確定電荷在B點(diǎn)的動(dòng)能和電勢能。故選項(xiàng)C、D正確。]11.(多選)如圖所示，在真空中有兩個(gè)等量正點(diǎn)電荷Q1和Q2，分別置于a、b兩點(diǎn)，cd為ab連線的中垂線，d為無窮遠(yuǎn)處?，F(xiàn)將另一正電荷q由c點(diǎn)沿cd移向d點(diǎn)的過程中，下列說法中正確的是()A．q的電勢能漸漸增大B．q的電勢能漸漸減小C．q受到的靜電力始終在減小D．q受到的靜電力先增大后減小BD[沿電場線的方向移動(dòng)正電荷，靜電力做正功，電勢能漸漸減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；由c點(diǎn)沿中垂線cd到d點(diǎn)，場強(qiáng)由零起先漸漸增大，達(dá)到某一值時(shí)又漸漸減小，到d點(diǎn)時(shí)場強(qiáng)減為零，所以電荷受到的靜電力先增大后減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。]12．將帶電荷量q1＝＋1.0×10－8C的點(diǎn)電荷，從無限遠(yuǎn)處移到勻強(qiáng)電場中的P點(diǎn)，需克服靜電力做功2.0×10－6J，q1在P點(diǎn)受到的靜電力是2.0×10－5(1)P點(diǎn)場強(qiáng)的大小和方向；(2)電荷的電勢能在移動(dòng)過程中如何改變？電荷在P點(diǎn)的電勢能是多少？[解析](1)E＝eq\f(F,q1)＝eq\f(2.0×10－5,1.0×10－8)N/C＝2000N/C，方向向右。(2)無窮遠(yuǎn)處電勢能為零，電荷在由無窮遠(yuǎn)處移到該點(diǎn)過程中靜電力做負(fù)功，電勢能增加，在P點(diǎn)的電勢能等于該過程中克服靜電力做的功Ep＝WP∞＝2.0×10－6J。[答案](1)2000N/C向右(2)增加2．0×10－6J13．一勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)方向是水平的(如圖所示)。一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電的小球，從O點(diǎn)動(dòng)身，初速度的大小為v0，在靜電力與重力的作用下，恰能沿與場強(qiáng)的反方向成θ角做直線運(yùn)動(dòng)。求小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)其電勢能與在O點(diǎn)的電勢能之差。[解析]該題考查電勢能的計(jì)算，解題的關(guān)鍵是理解并應(yīng)用好直線運(yùn)動(dòng)的條件。因?yàn)樾∏蜃鲋本€運(yùn)動(dòng)，則它受到的靜電力qE和重力mg的合力必沿此直線，如圖所示，則有qE＝eq\f(mg,tanθ)