1、高考资源网（） 您身边的高考专家课时素养评价 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
2、加,电势能增加C.动能不变,重力势能增加,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,
3、vavcvbB.aaabac,vbvc 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
4、势能减少D.负电荷逆着电场线移动,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
5、电荷是负电荷,电势能增加D.电荷的电势能增加,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
6、功,电势能减小,C错误;把负电荷由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
7、值对应粒子所受的静电力大小,故可知电场力、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
8、 C,A、B相距L=20 cm。(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.
9、2 kg、电荷量为q=510-6 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
10、作用下处于静止状态。现让电荷Q沿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+
11、q和-q的两个检验电荷依次放在三点上,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
12、本题时应明确以下两点:(1)正负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
13、无关。(2)电场力做正功,电势能一定减小;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
14、,则vy=v0-gt。沿水平方向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- 10 - 版权所有高考资源网
