课后提升练(7) 静电力做功与电势能（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理必修第三册（鲁科版2019）

课后提升练(七)　静电力做功与电势能 [对应学生用书P151] 1．(2022·广东深圳高二期末)场是物理学中的重要概念。引力场是传递物体间万有引力作用的媒介。类比电场的性质，下列关于引力场的说法正确的是(　　) A．若质量为m的物体在引力场中某点受力为F，则该点引力场强度大小为 B．若引力场中物体质量m变为原来的2倍，则引力场强度变为原来的 C．物体在某点的引力势能等于将物体从引力势能零点移动到该点时引力所做的功 D．在引力场中，引力对物体做正功，则系统的引力势能减小 D　解析：电场力公式：F＝Eq，而引力场中引力公式F＝mg，类比电场强度，该点引力场强度即为该点的重力加速度，引力场强度大小为，故A错误；电场强度反映本身的性质，与试探电荷无关，类比电场的性质，引力场强度反映了引力场本身的性质，与物质的质量无关，故B错误；电荷在某点的电势能等于将电荷从该点移动到电势能零点时电场力所做的功，类比可知，物质在某电的引力势能等于将物质从该点移动到引力势能零点时引力所做的功，故C错误；在电场中，电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小，类比可知，在引力场中，引力对物质做正功，则系统的引力势能减小，故D正确。 2．(2021·海南儋州鑫源高级中学高一期中)如图所示，电场强度为E的匀强电场中，电荷量为＋q的电荷沿直线AB、折线ACB、曲线ANB运动，已知AB长为d，关于静电力做功的大小关系，下列说法正确的是(　　) A．沿折线ACB运动时，静电力做功最多 B．沿直线AB运动时，静电力做功最少 C．沿曲线ANB运动时，静电力做功最多 D．这三种运动路径，静电力所做的功一样多 D　解析：静电力做功与路径无关，则这三种运动路径，静电力所做的功一样多，故选D。 3．(多选)如图所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把电荷量为＋q和－q的点电荷依次放在这三点上，关于它们所具有的电势能，下列说法中正确的是(　　) A．放上＋q时，它们的电势能满足EpA>EpB>EpC B．放上＋q时，它们的电势能满足EpA<EpB<EpC C．放上－q时，它们的电势能满足EpA>EpB>EpC D．放上－q时，它们的电势能满足EpA<EpB<EpC AD　解析：对正电荷从A经B移到C，电场力做正功，电势能减少，故EpA>EpB>EpC，对负电荷从A经B至C，电场力做负功，电势能增加，故EpA<EpB<EpC，A、D正确。 4．(多选)如图所示，以坐标原点O为圆心，半径为r的圆与坐标轴交于a、b、c、d。在O点固定一个正电荷Q，另外还有一方向与x轴正方向相同，场强大小为E的匀强电场。现把一电荷量为＋q的点电荷N在圆上移动，则(　　) A．从a移到c，电场力对点电荷N做功为2qEr B．从a移到c，电场力对点电荷N不做功 C．从d移到b，电场力对点电荷N做功为2qEr D．从d移到b，电场力对点电荷N不做功 BC　解析：从a移到c，点电荷Q产生的电场对点电荷N不做功，在匀强电场中，电场力对点电荷N也不做功，故A错误，B正确；从d移到b，点电荷Q产生的电场对点电荷N不做功，匀强电场对点电荷N做功为W＝qE·2r＝2qEr，所以电场力做功为2qEr，故C正确，D错误。 5．(多选)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，沿以Q为一焦点的椭圆运动。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点到达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 AC　解析：根据点电荷Q的电场线分布情况可知，电子由M到N的运动轨迹为先向Q靠近，此过程中，静电力做正功，电子电势能减小，速率增大；后远离Q，此过程中，静电力做负功，电子电势能增大，速率减小，A、C正确。 6．(多选)如图所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子在电场中运动的轨迹。若带电粒子仅受电场力作用，运动方向由M到N，以下说法正确的是(　　) A．粒子带负电 B．粒子带正电 C．粒子的电势能增加 D．粒子的电势能减少 BD　解析：带电粒子的受力方向指向轨迹凹侧，根据运动轨迹与受力关系，带电粒子受到的电场力与电场方向一致，故粒子带正电，A错误，B正确；粒子运动过程中，电场力方向与速度方向的夹角小于90°，所以电场力做正功，粒子的电势能减少，C错误，D正确。 7．(多选)光滑绝缘水平面上有两个带等量异种电荷的小球A、B，小球A通过绝缘轻弹簧与竖直墙相连，如图所示。让小球B在外力F作用下缓慢向右移动，移动中两小球的电荷量不变，则下列对两小球和弹簧组成的系统的分析正确的是(　　) A．外力F对系统做正功，弹性势能增大 B．外力F对系统做正功，弹性势能减小 C．静电力做正功，电势能减小 D．静电力做负功，电势能增大 BD　解析：在小球B向右移动的过程中，外力对系统做正功，两球间距离增大，它们之间的静电力减小，因此弹簧的伸长量减小，弹性势能减小，故A错误，B正确；由于两球间距离增大，静电力做负功，系统的电势能增大，故C错误，D正确。 8．如图所示，匀强电场中A、B两点间的距离为x＝0.2 m，已知A、B连线与电场线夹角为θ＝60°，今把一电荷量q＝－2×10-8 C 的试探电荷放入该匀强电场中，其受到的静电力的大小为F＝4×10-4 N，方向水平向右。 (1)求电场强度E的大小和方向。 (2)若把该试探电荷从A点移到B点，电势能变化了多少？ 答案：(1)2×104 N/C　方向水平向左 (2)电势能减少了4×10-5 J 解析：(1)电场强度的大小为E＝， 代入数据得E＝2×104 N/C，方向水平向左。 (2)把该试探电荷从A点移到B点， 静电力做的功为W＝Fx cos θ， 代入数据得W＝4×10-5 J，因此电势能减少了4×10-5 J。 9．(多选)一带电小球在空中由A点运动到B点过程中，受重力、电场力和空气阻力三个力。若重力做功为－3 J，机械能增加0.5 J，电场力做功1 J，则小球(　　) A．重力势能减少3 J B．动能减少2.5 J C．电势能增加1 J D．克服空气阻力做功0.5 J BD　解析：重力做负功，大小为－3 J，所以小球重力势能增加3 J，A错误；小球机械能增加0.5 J，而机械能等于重力势能与动能之和，则得小球动能减少2.5 J，B正确；电场力做正功，小球电势能减小1 J，C错误；根据动能定理可得ΔEk＝WG＋WE＋Wf＝－3 J＋1 J＋Wf＝－2.5 J，解得Wf＝－0.5 J，D正确。 10．(多选)带电粒子以速度v0沿竖直方向垂直进入匀强电场E中，如图所示，经过一段时间后，其速度变为水平方向，大小仍为v0，则一定有(　　) A．电场力大于重力 B．电场力所做的功大于重力所做的功 C．粒子运动的水平位移大小等于竖直位移大小 D．电势能的减少量一定等于重力势能的增加量 CD　解析：设粒子运动的水平位移、竖直位移大小分别为L、L′，由s＝t知L＝L′，C正确；由动能定理得qEL－mgL′＝0，故mg＝Eq，A、B错误；粒子重力势能的增加量为mgL′，电势能的减少量为EqL，mgL′＝qEL，故D正确。 11．(多选)(2021·安徽六安一中高一期末)如图所示，一竖直绝缘足够长的光滑细杆，杆上套一带电圆环，圆环的带电量为q，质量为m，可视为质点，杆与两等量固定正点电荷连线的中垂线重合，与连线交点为O，圆环从M点以初速度v0沿细杆下滑，到N点的速度恰好为0，且该电场场强极大点在N点下方，ON>OM，以下说法正确的是(　　) A．小环带正电，从M运动到N点加速度先增大后减小 B．小环带负电，从M到N点电势能先减小后增大 C．小环运动到O点时具有最大速度 D．小环能回到M点且速度大小为v0 BD　解析：由于小环到达N点的速度为0，如果小球带正电，则小环过N点以后电场力和重力都向下，小环做加速运动，因此小环带负电，小环在OM段由牛顿第二定律可得mg＋qE1＝ma1，小环在ON段由牛顿第二定律可得mg－qE2＝ma2，因此可知小环加速度先减小为0再反向增大，故A错误；由于小环带负电，小环从M运动到O点的过程，电场力做正功，电势能减小，小环从O运动到N点的过程，电场力做负功，电势能增加，即小环从M到N点电势能先减小后增大，故B正确；小环速度最大的位置出现在小环所受合力为0的位置，由于小环受到重力作用，所以小环速度最大的位置在O点下方，故C错误；根据小环受力的对称性，小环能回到M点，整个过程重力势能和电势能没有变化，因此小球回到M点的速度大小为v0，故D正确。 12．(多选)如图所示，竖直平面内固定以半径为R的光滑绝缘圆环，环上套有两个相同的带电小球P和Q，静止时P、Q两球分别位于a、b两点，两球间的距离为R，现用力缓慢推动P球至圆环最低点c，Q球由b点缓慢运动至d点(图中未画出)，则此过程中(　　) A．Q球在d点受到圆环的支持力比在b点处小 B．Q球在d点受到的静电力比在b点处大 C．P、Q两球电势能减小 D．推力做的功等于P、Q两球增加的机械能 AB　解析：P球到达c点的过程中，Q球向上运动，其所受的重力与库仑力夹角变大，其合力变小，则圆环对Q球支持力变小，故A正确；P球到达c点的过程中，两者的距离变小，所以Q球在d点受到的静电力比在b点处大，故B正确；P球到达c点的过程中，两者的距离变小，外力做正功，电场力做负功，电势能增加，故C错误；P球到达c点的过程中，两者的距离变小，外力做正功，电场力做负功，所以P、Q两球增加的机械能等于外力和电场力做功之和，故D错误。 13．(2022·广东广州高一期末)如图所示，两正对着的足够大的平行金属板倾斜放置，与水平方向的夹角均为θ，板间存在匀强电场。电量为－q，质量为m的小球由静止出发，恰沿水平方向向右做匀加速直线运动，重力加速度为g，求： (1)两极板间电场强度的大小。 (2)小球出发后t时间内，电场对小球做的功(假设小球始终未到达极板)。 答案：(1)　(2)mg2t2tan 2θ 解析：(1)如图所示， qE cos θ＝mg， 解得E＝。 (2)小球的加速度满足mg tan θ＝ma， 解得a＝g tan θ， 小球的位移x＝at2， 电场对小球做的功W＝qEx sin θ＝mg2t2tan 2θ。 学科网（北京）股份有限公司 $$