2.1 静电力做功与电势能 作业-2025-2026学年高二上学期物理鲁科版必修第三册

第１节 静电力做功与电势能 作业 一、选择题 1.如图所示，电场中a、b、c三点，ab＝bc，则把点电荷＋q从a点经b点移到c点的过程中，电场力做功的大小关系有(　　) A．Wab>Wbc　　　　　B．Wab＝Wbc C．Wab<Wbc D．无法比较 2.如图所示，Q1和Q2是两个固定的负点电荷，在它们的连线上有a、b、c三点，其中b点的合场强为零，现将另一正点电荷q由a点沿连线移动到c点，在移动的过程中，点电荷q的电势能变化是(　　) A．不断减少 B．不断增加 C．先增加后减少 D．先减少后增加 3.某电场区域的电场线如图所示，把一个电子从A点移到B点时(　　) A．电子所受的电场力增大，电子克服电场力做功 B．电子所受的电场力减小，电场力对电子做正功 C．电子所受的电场力增大，电势能减少 D．电子所受的电场力增大，电势能增加 4.如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，则(　　) A．a一定带正电，b一定带负电 B．a的速度将减小，b的速度将增大 C．a的加速度将减小，b的加速度将增大 D．两个粒子的电势能一个增加一个减少 5．如图所示，图甲是某电场中的一条电场线，a、b是这条线上的两点，一负电荷只受电场力作用，沿电场线从a运动到b，在这个过程中，电荷的速度－时间图象如图乙所示，比较a、b两点场强大小Ea、Eb和负电荷具有的电势能Epa、Epb，有(　　) 甲　　　　　　　　　　　　乙 A．Ea＞Eb、Epa＜Epb B．Ea＝Eb、Epa＞Epb C．Ea＜Eb、Epa＞Epb D．Ea＝Eb、Epa＜Epb 6．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、电荷量为＋q的小球，由静止开始沿轨道运动至最低点的过程中，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 7.(多选)在真空中A、B两点分别放置等量异种电荷，在电场中通过A、B两点的竖直平面内对称位置取一个矩形路径abcd，如图所示，现将一电子沿abcd移动一周，则下列判断正确的是(　　) A．由a→b电场力做正功，电子的电势能减小 B．由b→c电场对电子先做负功，后做正功，总功为零 C．由c→d电子的电势能一直增加 D．由d→a电子的电势能先减小后增加，电势能变化量为零 8．(多选)如图所示，在真空中有两个等量正电荷Q，分别置于A、B两点，DC为A、B连线的中垂线，D为无限远处，现将一正电荷q由C点沿CD移动到D点的过程中，下述结论中正确的是(　　) A．q的电势能逐渐减少 B．q的电势能逐渐增加 C．q受到的电场力逐渐减小 D．q受到的电场力先增大后减小 9.(多选)如图所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知M<N.下列叙述正确的是(　　) A．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则电场力对该电荷做功，电势能减少 B．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则该电荷克服电场力做功，电势能增加 C．若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，则电场力对该电荷做功，电势能减少 D．若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的功，电势能不变 10．(多选)有两个完全相同的金属球A、B，B球固定在绝缘地板上，A球在离B球为H的正上方由静止释放下落，与B球发生对心碰后回跳的高度为h，设碰撞中无动能损失，空气阻力不计(　　) A．若A、B球带等量同种电荷，则h＞H B．若A、B球带等量同种电荷，则h＝H C．若A、B球带等量异种电荷，则h＞H D．若A、B球带等量异种电荷，则h＝H 二、计算题(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位) 11.如图所示的匀强电场中，有A、B、C三点，AB＝5 cm，BC＝12 cm，其中AB沿电场方向，BC和电场方向成60°角．一个电荷量为q＝4×10－8 C的正电荷从A移到B电场力做功为W1＝1.2×10－7 J．求： (1)匀强电场的电场强度E的大小； (2)电荷从B到C，电场力做的功W2. 12．如图所示，在匀强电场中，电场线与水平方向夹角为θ，有一质量为m、带电荷量为q的小球，用长为L的细绳悬挂于O点，当小球静止时，细绳恰好拉成水平方向．现将小球缓慢拉到竖直方向最低点，在此过程中小球带电荷量不变，则外力做功是多少？ 13.如图所示，一个质量为m，电荷量为－q的小物体，可在水平轨道Ox上运动．O端有一与轨道垂直的固定墙，轨道处于匀强电场中，场强大小为E，方向沿Ox轴的正向．小物体以初速度v0从距O点x0处的点沿Ox轴轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力f作用，且f<qE.设小物体与墙碰撞时不损失机械能，且电荷量保持不变，求它在停止运动前所通过的路程s. 参考答案： 1.【解析】　由电场线的疏密可知，a点的场强最小，c点的场强最大，位移相同时，bc段受到的平均电场力大，所以Wab<Wbc，故C正确，A、B、D错误．【答案】　C 2.【解析】　根据电场强度是矢量，b是场强为零的点，由叠加原理可知，a、b之间的场强方向向左，b、c之间的场强方向向右，故将正点电荷q由a点移动到c点时，电场力先做负功再做正功，q的电势能先增加后减少．【答案】　C 3.【解析】　电子从A点向B点移动，电子受力方向与运动方向相同，所以电场力做正功，电势能减少．又因为电场线密处场强大，同时粒子的受力也大，所以电子在B点受力要大于A点．【答案】　C 4.【解析】　两粒子均仅在电场力作用下运动，电场力做正功，电势能减少，速度增大．根据电场线疏密表示场强的弱强可知，a受的电场力将减小，加速度也将减小，b受的电场力增大，加速度将增大．【答案】　C 5.【解析】　由v－t图象知负电荷速度均匀减小电场力做负功．动能减小，电势能增加．即Epa＜Epb.因加速度恒定，受电场力不变，应为匀强电场．Ea＝Eb，D正确．【答案】　D 6.【解析】　小球由静止释放到最低点，重力与电场力均做正功，重力势能与电势能减少，动能增加．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． 【答案】　B 7.【解析】　电子带负电，由a→b电场力做负功电势能增加，由c→d电场力做正功，电势能减小，故A、C错误．由b→c，电场对电子先做负功，后做正功，由对称性，b、c两点电子电势能相等，故总功为零，B正确，由d→a电场对电子先做正功后做负功，故电子的电势能先减小后增加；再由对称性可确定电势能变化量为零，故D正确．【答案】　BD 8.【解析】　两个等量正电荷相互排斥，其周围的电场应该是在A、B中点处及无穷远处的场强最小为0.那么，当q沿CD由C向D运动时，E先变大后变小，电场力F也先变大后变小．且在这个过程中电场力做正功，电势能减小．【答案】　AD 9.【解析】　把正电荷从M点移动到N点，受到的电场力方向跟移动的方向夹角为锐角，因此电场力做正功，所以电荷的电势能减少，选项A对，B错；若移动负电荷，电场力的方向与移动方向的夹角为钝角，克服电场力做功，所以电势能增加，选项C错误；因为电场力做功跟路径无关，D项正确．【答案】　AD 10.【解析】　若两个球带等量同种电荷，相碰后每一球带电荷量不变，下落过程电场力做负功，上升过程电场力做正功，整个过程中系统的电势能和机械能的总和不变，小球必回跳到原来的高度，B正确；若两球带等量异种电荷，两球相碰后均不带电，由于下落过程电场力做正功，电势能减少，而上升过程已无电场力，减少的电势能转化为重力势能，所以小球回跳的高度一定比原来高，C正确．【答案】　BC 11.【解析】　(1)由W1＝qE·AB，得该电场的电场强度大小为：E＝＝ N/C＝60 N/C (2)电荷从B到C，电场力做功为： W2＝qE·BC·cos 60°＝4×10－8×60×12×10－2×0.5 J＝1.44×10－7 J. 【答案】　(1)60 N/C　(2)1.44×10－7 J 12.【解析】　沿水平和竖直两方向分解电场强度：E1＝Ecos θ＝cot θ，E2＝Esin θ＝.电场力在这两个方向做的功分别为－mgLcot θ，－mgL.对全过程运用动能定理，有W－mgLcot θ－mgL＋mgL＝0，所以W＝mgLcot θ. 【答案】　mgLcot θ 13.【解析】　解本题的关键是应用电场力做功与路径无关这一特征．电场力所做的功全部用来克服摩擦力做功，因qE>f，故不可能停在O点以外的位置．因qE>f，小物块在电场力和摩擦力作用下以初速度v0向左加速运动，与左壁碰撞时，无能量损失，以反向速度向右减速运动，直到速度为零后又在其合力作用下向左运动，如此反复直至静止在O处．由动能定理有qEx0－fs＝－ mv，解得s＝. 【答案】　 学科网（北京）股份有限公司 $