1、课时素养评价 六静电力做功与电势能(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每题5分,共30分)1.两个带异种电荷的物体间距离增大一些时()A.静电力做正功,电势能增加B.静电力做负功,电势能增加C.静电力做正功,电势能减少D.静电力做负功,电势能减少【解析】选B。两个带异种电荷的物体之间相互吸引,当间距增大时,静电力做负功,电势能增加,A、C、D错误,B正确。2.如图所示,空间有一水平匀强电场,在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒,只受电场力和重力作用,沿图中虚线由A运动至B,其能量变化情况是()A.动能减少,重力势能增加,电势能减少B.动能减少,重力势能增加,电势能增加C.动能不变,重力
2、势能增加,电势能减少D.动能增加,重力势能增加,电势能减少【解析】选B。微粒沿直线运动,受到的电场力水平向左,合力与v0反向,由AB电场力做负功,电势能增加,故A错误;重力、电场力都做负功,重力势能、电势能都增加;合外力与v0反向,对粒子做负功,动能减少,故B正确,C、D错误。3.(2016全国卷)如图,P是固定的点电荷,虚线是以P为圆心的两个圆。带电粒子Q在P的电场中运动。运动轨迹与两圆在同一平面内,a、b、c为轨迹上的三个点。若Q仅受P的电场力作用,其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac,速度大小分别为va、vb、vc,则() A.aaabac,vavcvbB.aaabac,v
3、bvc vaC.abacaa,vbvc vaD.abacaa,vavcvb【解析】选D。由图可知Q在a、b、c点时距P的距离rarcrb,且Q受P排斥力作用,由库仑定律F=k可知FbFcFa,所以根据牛顿第二定律可知abacaa。Q在a点向b点运动,或在c点向b点运动时要克服电场力做功动能减小,又由于Q在a、b、c点时距P的距离rarcrb,所以vavcvb,故选项D正确。4.电荷在电场中移动时的下列判断中,正确的是()A.正电荷顺着电场线移动,静电力做功,电势能增加B.正电荷逆着电场线移动,克服静电力做功,电势能减少C.负电荷顺着电场线移动,克服静电力做功,电势能减少D.负电荷逆着电场线移动
4、,静电力做功,电势能减少【解析】选D。正电荷顺着电场线移动时,静电力方向沿电场线的方向,故沿电场线的方向运动时,静电力做正功,电势能减小,故A错误;正电荷逆着电场线运动,受力方向与位移方向相反,静电力做负功,电势能增大,故B错误;负电荷顺着电场线运动,受力方向与位移方向相反,静电力做负功,电势能增加,故C错误;负电荷逆着电场线运动时,受力方向与位移方向相同,静电力做正功,故电势能减小,故D正确。5.电场中有A、B两点,把某点电荷q从A点移到B点的过程中,静电力对该电荷做负功,则下列说法正确的是()A.该电荷是正电荷,电势能减少B.该电荷是正电荷,电势能增加C.该电荷是负电荷,电势能增加D.电荷
5、的电势能增加,但是不能判断是正电荷还是负电荷【解析】选D。静电力做功,导致电势能变化。若静电力做负功,则电势能增加;若静电力做正功,则电势能减小。但无法判定电荷的正负,因此A、B、C错误,D正确。6.如图所示,在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷+Q,在x轴上C点有点电荷-Q,且CO=OD,ADO=60。下列判断正确的是() A.D点电场强度为零B.O点电场强度为零C.若将点电荷+q从O移向C,电势能增大D.若将点电荷-q从O移向C,电势能减小【解析】选A。由场强叠加原理可知,D点场强为零,O点场强不为零,A正确,B错误;正电荷由O移向C,电场力做正功,电势能减小,C错误;把负电荷
6、由O移到C,电场力做负功,电势能增大,D错误。【补偿训练】一带电粒子在电场中仅受静电力作用,做初速度为零的直线运动,取该直线为x轴,起始点O为坐标原点,其电势能Ep与位移x的关系如图所示,下列图象中合理的是()【解题指南】解答本题注意以下三点:(1)电场力做功与电势能的关系:W电=-Ep=EpO-Ep,则Ep=EpO-W电。(2)根据动能定理有W电=Ek-0,则Ek=W电。(3)根据电势能Ep与位移x的关系图象,分析斜率代表的意义。【解析】选D。根据电场力做功与电势能的关系:W电=-Ep=EpO-Ep,则Ep=EpO-W电,则粒子的电势能随位移变化的图象斜率绝对值对应粒子所受的静电力大小,故可
7、知电场力、电场强度及粒子的加速度大小随位移的增加而减小,所以选项A错误,选项D正确;根据动能定理有W电=Ek-0,则Ek=W电,则粒子的动能随位移变化的斜率绝对值对应电场力的大小,故选项B错误;粒子沿x轴的运动是一个加速度减小的加速运动,故速度与位移不是线性关系,选项C错误。二、计算题(本题共2小题,共30分。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)7.(14分)一个带电的微粒,从A点进入水平向右E=5 V/m的匀强电场中,从A运动到B, A、B两点之间的连线与电场线夹角=60,已知带电微粒的质量m=1.010-7 kg,电荷量q=1.010-10 C,A、B相距L=20 cm。
8、(不考虑重力)求:(1)微粒受静电力的大小和方向。(2)微粒从A到B过程电势能增大还是减小?变化了多少?【解析】(1)微粒所受的静电力F=q E=1.010-105 N=510-10 N,方向水平向右。(2)微粒从A到B的过程,静电力做功W=qELcos60=1.010-1050.20.5 J=510-11 J。静电力做正功,电势能减小,减小了510-11J。答案:(1)510-10 N水平向右(2)减小510-11J8.(16分)如图所示,在电场强度为E=1104 N/C、方向水平向右的匀强电场中,用一根长L=1 m的绝缘细杆(质量不计)固定一个质量为m=0.2 kg、电荷量为q=510-6
9、 C、带正电的小球,细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动.现将杆由水平位置A轻轻释放,在小球运动到最低点B的过程中。(1)静电力对小球做功多少?小球电势能如何变化?(2)小球在最低点的动能为多少?【解析】(1)静电力做功仅与初末位置有关。W电=q EL=510-611041 J=510-2 J静电力做正功,小球电势能减少(2)由动能定理得:mgL+W电=EkB-0所以EkB=0.2101 J+510-2 J=2.05 J答案:(1)510-2 J小球电势能减少(2)2.05 J (15分钟40分)9.(6分)如图所示,等量异种点电荷P、Q连线中点处有一电子,在外力F作用下处于静止状态。现让电荷Q沿
10、连线向右移动一小段距离,此过程中电子一直处于静止状态。下列说法正确的是()A.外力F逐渐减小,电子的电势能逐渐增大B.外力F逐渐增大,电子的电势能逐渐增大C.外力F逐渐增大,电子的电势能逐渐减小D.外力F逐渐减小,电子的电势能逐渐减小【解析】选D。由题意可知,外力F向右,则静电力向左,可知P带正电,Q带负电;当电荷Q沿连线向右移动一小段距离时,电子所在的位置场强减小,电势升高,则电子受的静电力减小,外力F逐渐减小,电子的电势能降低,故选项D正确,A、B、C错误。10.(6分)(多选)如图所示,在一个正点电荷产生的电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点,分别把+q和-q的两个检验电荷依次放在三
11、点上,关于它所具有的电势能说法正确的是()A.放上+q时,它们的电势能EpAEpBEpCB.放上+q时,它们的电势能EpAEpBEpBEpCD.放上-q时,它们的电势能EpAEpBEpBEpC,A对,B错;放上-q时,沿着电场线运动静电力做负功,电势能增加,所以EpAEpBEpC,故C错,D对。11.(6分)(多选)如图所示是静电矿料分选器的原理示意图,带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后,分落在收集板中央的两侧,对矿粉分离的过程,下列表述正确的有() A.带正电的矿粉落在右侧B.电场力对矿粉做正功C.带负电的矿粉电势能变大D.带正电的矿粉电势能变小【解题指南】解答本题时应明确以下两点:(1)正负
12、电荷所受电场力方向与场强方向的关系。(2)电场力做功与电势能变化的关系。【解析】选B、D。由图可知匀强电场的方向水平向左,故带正电的矿粉受水平向左的电场力作用而落在左侧,A错误;在带正电的矿粉下落的过程中,由于受到向左的电场力作用而向左运动,故电场力对带正电的矿粉做正功,该种矿粉的电势能减小,D正确;对于带负电的矿粉而言,由于受到水平向右的电场力作用而向右运动,在运动过程中电场力对其做正功,电势能减小,C错误,B正确。【总结提升】电场力做功与电势能变化的关系(1)电场力做功一定伴随着电势能的变化,电势能的变化只有通过电场力做功才能实现,与其他力是否做功及做功多少无关。(2)电场力做正功,电势能
13、一定减小;电场力做负功,电势能一定增大。电场力做功的值等于电势能的变化量,即:WAB=EpA-EpB。12.(22分)真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中,若将一个质量为m、带正电的小球由静止释放,运动中小球的速度方向与竖直方向夹角为37(sin 37=0.6,cos 37=0.8,重力加速度为g)。求:(1)小球受到的电场力的大小及方向。(2)若以速度v0竖直向上抛出该小球,求小球从抛出点至最高点的电势能变化量。【解析】(1)根据题设条件,电场力大小F=mgtan 37=mg,方向水平向右。(2)小球沿竖直方向做匀减速直线运动,初速度为v0,则vy=v0-gt。沿水平方向
14、做初速度为零的匀加速直线运动,加速度为ax,则ax=g小球上升到最高点的时间t=,此过程中小球沿电场线方向的位移x=axt2=。电场力做功W=Fx=m。则小球上升到最高点的过程中,电势能减少m。答案:(1) mg方向水平向右(2)减少m【补偿训练】如图是一匀强电场,已知场强E=2102 N/C。现让一个带电量为q=-410-8C的电荷沿电场方向从M点移到N点,MN间的距离s=30 cm。(1)试求:电荷从M点移到N点电势能的变化。(2)若此电荷从N点移到P点(P点在图中没有画出)电势能减少4.810-6J,试求电场力对电荷做的功。【解析】(1)由题图可知,负电荷在该电场中所受电场力F方向向左。因此从M点移到N点,电荷克服电场力做功,电势能增加,增加的电势能Ep等于电荷克服电场力做的功W。电荷克服电场力做功为W=qEs=410-821020.3 J=2.410-6 J。即电荷从M点移到N点电势能增加了2.410-6 J。(2)电势能的减少量等于电场力对电荷做的功W=Ep=4.810-6J。答案:(1)增加2.410-6 J(2)4.810-6 J关闭Word文档返回原板块