第1章 专题探究3 电场力做功与能量的转化-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中物理必修第三册(教科版2019)

专题探究3 电场力做功与能量的转化 黑题专题强化练 限时：25min 题型1带电粒子的运动轨迹问题 3.(2024·山西太原期中)如图所 1.(多选)如图所示，空间某区域存在着非匀强 示，在点电荷Q形成的电场中 电场，实线表示该电场的电场线，过O点的虚 a、b两点在同一等势面上，c、d 线MN表示该电场一个等势面，两个相同的带 两点在另外同一等势面上，甲、 正电的粒子P,Q分别从A、B两点以相同的初 乙两带电粒子的运动轨迹分别为acb曲线和 速度开始运动，速度方向垂直于MW,AB连线 ad曲线.若两粒子通过a点时具有相同的动 与MW平行，且都能从MN左侧经过O点.设 能，仅考虑电场力的作用，则下列说法中不正 粒子P、Q在A、B两点的电势能分别为E和 确的是 () E2,经过O点时的速度大小分别为，和2： A.甲、乙两粒子带异种电荷 粒子的重力不计，则 B.甲粒子经过c点时与乙粒子经过d点时的 动能相同 C.两粒子经过b点时的动能相同 D.若取无穷远处为零电势，则甲粒子在c点 A.,>2 B.v,<2 的电势能小于乙粒子在d点时的电势能 C.Ep<E D.E>Ep2 4.如图所示，空间中存在水平向左的匀强电场 2.(2023·广东深圳罗湖外语学校期中)两个固 在电场中将一带电液滴从b点由静止释放，液 定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如 滴沿直线由b运动到d,且直线bd方向与竖 图中虚线所示，一带负电的粒子以某一速度 直方向成45°角，下列判断正确的是() 从图中a点进人电场，其运动轨迹为图中 实线所示，a、b、c、d、e为运动轨迹与等势线 的交点，直线ae水平.若粒子只受静电力作 用，则下列关于带电粒子的判断正确的是 A.液滴带正电荷 B.液滴的电势能增大 C.液滴的机械能和电势能之和不变 D.液滴的电势能和动能之和不变 题型2带电体运动中的功能关系 A.电场方向竖直向上 5.如图所示，质量为m的小球带正电荷q,处于 B.粒子在a点的电势能小于在e点的电势能 一倾角0=45的光滑绝缘斜面上，整个装置处 C.粒子从a点运动到e点的过程中的动能先 于一水平向左的匀强电场中，其电场强度E 减小后增大 D.粒子从a点运动到d点的过程中减小的动 mg现让小球从A点以速度。水平射出，落在 能大于增加的电势能 斜面上的B点则小球从A到B点的过程中， 必修第三册：JK黑白题026 下列说法中正确的是 A.从N到M的过程中，小物体的电势能逐渐 Fx=mg 减小 B.从M到N的过程中，电场力对小物体先做 负功后做正功 C.从N到M的过程中，小物体受到的摩擦力 A,小球速度大小保持不变 和电场力均先减小后增大 B.小球的机械能先变小后增大 C.小球动能最小时，其电势能达到最大值 D.重力对小球做的功等于小球电势能的增 D小物体上开的最大高度为 4g 8.如图所示，水平地面上方有与其平行且关于 加量 A4'对称分布的匀强电场，A点左侧地面粗糙， 6.如图所示，绝缘水平面上固定一正点电荷Q, 右侧光滑.质量为m、电量为+g的滑块从A点 另一质量为m、电荷量为-g(g>0)的滑块（可 看作点电荷)从a点以初速度。沿水平面向Q 以初速度，向左滑动，滑块电荷量保持不变， 运动，到达b点时速度减为零.已知a、b间距 滑块与左侧水平地面间的滑动摩擦力大小为 离为s,滑块与水平面间的动摩擦因数为4，重 人，匀强电场场强大小E=3取M为零势 2 力加速度为g,以下判断正确的是 面，求： 9 (1)滑块向左滑动的最大距离， (2)求滑块第一次在A右侧滑行时其动能和 A.滑块在运动过程中所受Q的库仑力有可能 电势能相等时距A的距离， 大于滑动摩擦力 (3)分析滑块的运动情况，判断其最终停在何 B.滑块在运动过程的中间时刻，速度的大小 处，并求滑块运动全过程摩擦力做的功. 等号 EAE C.此过程中产生的内能小于之m时 光滑 D.Q产生的电场中，a、b两点间的电势差 m(t6-24μgs) U= 2q 7,(多选)如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面 下方0点处有一正点电荷，带正电的小物体 以初速度”，从M点沿斜面上滑，到达N点时 速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为2 (2<,).若小物体电荷量保持不变，OM=ON, 则有 第一章黑白题027种电荷，且一定是负电荷，放A错误B.p-￥图线切线斜率大小等于 所以滑块在x=Im处所受电场力大小为F=网= 电场强度大小，在P点切线斜率为零，则P点的电场强度大小为零 说明9，和2两点电荷在P点产生的场强大小相等，方向相反，由公 可得E1=10V/m,选项A错误： 式E=号，因为<，故9，的电荷量小于的电荷量，故B船 B,滑块向右运动过程中，电场力先减小后增加.则加速度先诚小后 增大，选项B错误： 误：C,-x图线切线斜率为场强的大小，从P点到B点斜率越来越 大，故场强越来越大，电场力越来越大，故加速度越来越大，故C错 C滑块从x=1m的位置运动至x=3m处时，根据动能定理2m2- 误：D.负电荷从P点左侧移到右侧，电场力先做正功，后做负功，电 2m哈=W,W电=△Ep=1】,解得速度大小为=2ms,选项C 势能先诚小后增大，故D正确，故选D. 3.D解析：A,根据图像，电荷A周国的电势大于零.所以电荷A带正 正确： 电：电荷B周围的电势小于零，所以电荷B带负电，两点电荷为异种 D若滑块恰好到达x=5m处，则子m弓=W=尽。-E 电荷故A错误：B.x=3L处的图线的切线平行于x轴，该处的电场 其中E=2J.解得滑块的电势能E=5J, 强度等于零，由点电荷场强合成得：k3)户=k下，解得：？，：？= 该处的电势为中= 9-07V=-50V,选项D错混故选C 9:1.故B错误：C.在x轴上2L<x<3的区域内.电势逐渐升高.电 8.C解析：由-1图像可知，粒子做加速度逐渐增大的加速运动，因此该 场强度沿x抽负方向，在x轴上x>3孔的区域内.电势逐渐降低，电场 电荷所受电场力越来越大，电场强度越来越大，电场线密的地方电场 强度沿x轴正方向.所以在2L~3L之间释放正电荷，将向左运动加速 强度大.且负电荷受力与电场方向相反，故ABD错误.C正确故迹C 一段时间，后开始减速，如果在3L右侧放人正电荷将向右运动，将向 右一直加速到无穷远处，故C错误：D.9一x图像中图线的斜率绝对 9.D解析：在x<0范围内，当x增大时，由U=Ed=Ex,可知，电势差均 匀增大，P一x应为向上倾斜的直线：在>0范相内，当x增大时，由 值表示电场强度大小，则上=3L处的电场强度为零，有上 (3)2 U=E=Ex可知.电势差均匀或小，一x也应为向下倾斜的直线， 户，由图像可知处的电势为零，根据电势公式有4。 故A错误.在x<0范围内.电场力向右，加速度向右，为正值：在x>0 1 范围内，电场力向左，加速度向左，为负值：故B错误在x<0范围内. 4人，放D正确故 根据动能定理得：= 2m2,一x图像应是曲线：同理，在x>0范围 选D. 内，图线也应为曲线，放C错误：在x<0范围内，根据动能定理得： 4.B解析：A。从图像可以看出，电场强度的大小和方向都沿着x轴对 Ex=E,￡1工图像应是候斜的直线：同理，在x>0范形内.图线也为 称分布，沿着电场强度的方向，电势降低，由此可知0点电势最高，沿 领斜的直线.故D正确.故选D. 着x轴降低，做A错误：B.由于x,和-x,两点关于y轴对称，且电场 强度的大小也相等，故从0点到，和0点到-￥，电势降落相等，故 专题探究3电场力做功与能量的转化 和-x两点电势相等，故B正确：CD,电子带负电.沿着电场线方向， 黑题 专题强化练 电势能增大.电子在x,的电势能小于在x1的电势能.故CD错误故 选B. 1,BC解析：粒子PQ从A.B两点分别到O点.由于A)点间的电势 5.BD解析：A.沿电场方向电势降低，因为电场方向指向x轴正方向， 差小于B0点间的电势差，所以粒子P的动能增加量小于粒子Q的 故x轴相当于一条电场线，故Po>9,A错误：B,因为从0到1间的 动能增加量，所以，<1，故A错误，B正确：过A点画出等势面，根据 平均电场强度大于从x,到间的平均电场强度，根据公式U=d,山 沿着电场线方向电势降低，所以A点电势低于B点电势，由于带电粒 相等，可得x=0与x1间的电势差大于x1与间的电势差，B正确： 子带正电，所以E,<E,故C正确，D错误故选BC CD.电子受到的电场力方向和电场方向相反，放从x=0运动到x?的 2.C解析：A.从粒子运动轨迹看出.轨迹向上弯曲，可知带负电粒子 过程中电场力一直做负功，电势能增大.电子在，处的电势能小于 受到了向上的力的作用，可知场强方向大致向下，A错误：B.a,两 在1处的电势能，C错误，D正确，故选BD. 点电势相等，同一粒子在两点电势能相等，B错误：G带负电粒子从 6.D解析：由E。=刚知正电荷的电势能变化情况和电场的电势变化 ?点运动到：点的过程中电场力先做负功后做正功，则动能先减小后 情况相同.由图知无穷远处的电势为零，B点的电势为零，由于沿着 增大，C正确：D.由于粒子运动过程中只有电场力做功，能量只在动 电场线电势降低，所以0点的电荷，带正电.C点电荷2带负电， 能与电势能之间转化，则粒子从a点运动到d点的过程中减小的动 由于B点距离O比较远面距高C比较近，所以：电荷量大于：的 能等于增加的电势能，D错误故选C. 电荷量，故A错误.沿着电场线电势逐渐降低可知G点的场强沿x轴3.B解析：A,做曲线运动的物体，受力的方向总是指向凹侧，可知甲 负方向，选项B错误带负电的试探电荷在G点受x轴正方向的电场 与场源电荷带异种电荷，乙与场源电荷带同种电荷，因此甲，乙两粒 力，故沿x轴正向做加速运动，选项C错误负电荷从D点到J点的 子带异种电荷，A正确：B.甲从a到，电场力做正功，动能增加，乙 过程中，电场力先沿x轴正向后沿x轴负向，故电场力先做正功后做 从a到d,电场力做负功，动能减小，因此甲粒子经过c点时动能比乙 负功，选项D正确.故选D 粒子经过d点时的动能大，B不正确：C.由于a,处于同一等势面 7.C解析：A.E。-x图像斜率的绝对值表示滑块所受电场力的大小， 上，甲、乙两粒子从：到，电场力做功为零，动能不变，因此两粒子经 参考答案与解析黑白题13 过b点时的动能相同，C正确：D.由于甲粒子与场源电荷带异种电 荷，从无穷远处通过点向e运动的过程中，电场力做正功，电势能 上=子子，以上两式相减可得有=血0·= g,D正确放 减小，因此在©点的电势能小于零：乙粒子与场源电荷带同种电荷， 选BD 从无穷远处通过：点向d运动的过程中，电场力做负功，电势能增 &(写 (2)24 （3A点，了m时 加，因此在d点的电势能大于零，故甲粒子在©点的电势能小于乙粒 解析：(1)对滑块水平方向受力分析，如图所示 子在d点时的电势能，D正确.故选B. 4.C解析：由题可知，带电液滴受重力和电场力作用，两个力都是恒 力，其合力沿方向，则电场力必定水平向右，则液滴带负电.电场 力做正功，电势能减少，故AB错误：因为有重力和电场力做功.所以 液滴的电势能、动能和重力势能之和守征，枚C正确，D错误故选C 5.D解析：A,因为mg=E,所以合力F=2mg,方向与水平方向的夹 角为45°，小球从A到B点的过程中，合力先做负功后做正功，动能 据牛顿第二定律Af电=ma,又F地=，可知a,=兰 先变小后变大，速度先变小后变大，放A错误：B.当水平分速度诚为 滑块向左指行事A最大位移为1，根据后=24可得“28对 零时=鸟.此时竖直分速度g=o.位移偏转角am= 21 (2)设滑块第一次从左侧再次回到A处的速度为，加速度为a2,滑 1 2%1 块在右侧电场中的加速度为1，在右侧带行的最大距离为s2,滑块 从A左侧最大位移处向右到达A的过程中，据牛顿第二定律F电 1.刚好落回斜面，所以电场力一直做负功，机械能一直减小，此时速 2r 度大小为，故B错误：C.落回斜面过程中，电场力一直做负功，电 f=ma2.F电=，可得1= 势能一直增大，所以落回斜面时，电势能最大故G错误：D,从A到B 点的过程中，根据能量守恒可知，重力对小球做的功等于小球电势能 又=2，可知=20： 的增加量，故D正确，故选D. 6.D解析：由题意可知.带块水平方向受库仑力、滑动摩擦力，摩擦力 与运动方向相反，而库仑力与运动方向相同，因滑块在6点静止，故 库仑力小于滑动摩擦力，当在滑动过程中，随看间距破小，库仑力增 大，但仍小于滑动摩擦力，到达b点时速度减为零，A错误：水平方向 受大小不变的摩擦力及变大的库仑力，当在滑动过程中，随着间距减 滑块经A进人右侧匀强电场时受力分析如图，有Pg=m,知a,= m 小，库仑力增大，但仍小于滑动摩擦力，所以导致加速度慢慢减小.加 又据=2a,2可得和12可 m哈 速度是变化的，故中何时刻的速度小于？.B错误：由动能定理可得 当滑块运动至右侧位移一半处，电势能等于动能，即电势能等于动能 tig-umgs=0-1 m,产生的内能Q=mg+子，因此在此过 程中产生的内能大干减少的动能，C错误；由动能定理可得qmg= 的程名 (3)滑块在A点两侧做往复运动，由于摩擦阻力做功，振幅逐渐减 2m,解得两点间的电势差U= 0 (后-2g 一，D正确.放选D. 小，最终停在A点.据能量守恒知滑块运动全程中摩擦力做功W= 2g 7.D解析：由0M=0N,电场力为斥力，小物体与0点的距离先减小 2m品 后增大，可知电场力对小物体先做负功后做正功，电势能先增大后减 第7节静电的利用和防护 小，则B正确，A错误：从N到M的过程中，小物体受到的电场力垂 直斜面的分力先增大后诚小，而重力分力不变，则摩擦力先减小后增 白题基础过关练 大，在此过程中小物体到)点的距离先减小后增大，根据库仑定律可 1.D解析：A,由于g为正电荷，根据静电感应规律可知棒左端感应出 知小物体受到的电场力先增大后或小，C错误设斜面顿角为？，上升 负电荷，右端感应出正电荷，故A错误：C.处于静电平衡的导体是 过程沿斜面运动的最大距离为因为OM=ON,则M,N两点电势相 等势体，内部场强处处为零，A、B两点的场强都是零，故BC错误：D, 等，小物体从M到N、从N到M电场力做功均为0.上滑和下滑经过 静电平衡时A点的合场强为零，因此感应电荷在A点的场强与点电 同一个位置时，垂直斜面方向上电场力的分力相等，则经过相等的一 荷？在A点的场强等值反向，得棒上感应电荷在A点产生的场强大 小段位移在上带和下滑过程中电场力分力对应的摩擦力所做的功均 为相等的负功，所以上滑和下滑过程克服电场力做功与摩擦力所做 小为E,严(R,故D正确故选D 的功相等，并设为W在上滑和下滑过程，对小物体，摩擦力做功相 2.A解析：离得越近，导体上的电子与负电荷排斥力越大，向左排斥得 越多，故B端带负电荷越多，A端带的正电荷也越多，故A正确：导体 等，则应用动能定理分别有：mg0·,一之m和mg血0· 处于静电平衡状态，内部场强处处为0，故B错误：导体处于静电平 必修第三册·JK黑白题14