2016-2017学年高二物理鲁科版选修3-1学案：第2章 第1讲 电场力做功与电势能 Word版含解析

～竖直向下的重力和竖直向上的电场力(由图可知微粒做曲线运动～又由于微粒的轨迹向上偏转～则电场力大于微粒的重力～其合力向上～则微粒 在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动～对于匀变速直线运动的规律在竖直方向上适用～则在相等的时间间隔内～位移之比为1?3?5?„因此在相等的时间间隔内重力与电场力做的功都不相等～A、B错误,由于电场力大于重力～因此在相等的时间内电场力做的功大于重力做的功～C对～D错(题组二 电场力做功与电势能的关系 4(关于电场中电荷的电势能的大小，下列说法正确的是( ) A(在电场强度越大的地方，电荷的电势能也越大 B(正电荷沿电场线正向移动，电势能一定增大 C(负电荷沿电场线正向移动，电势能一定增大 D(正电荷沿电场线正向移动，电势能一定减小 答案 CD 解析 电势能的大小与场强大小无关～故A错误(正电荷沿电场线正向移动～电场力做正功～电势能减小～负电荷沿电场线正向移动～电场力做负功～电势能增加～故B错误～C、D正确( ,65(一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10J的功，那么( ) ,6×10J的电势能 A(电荷在B点将具有5 6,B(电荷在B点将具有5×10J的动能 ,6C(电荷的电势能减少了5×10J ,6D(电荷的动能增加了5×10J 答案 CD ,6,6解析 由电场力做正功～故电势能减少5×10J～动能增加5×10J～C、D正确( 6(如图3所示，在等量正点电荷形成的电场中，它们连线的中垂线ab上，有一电子，从静止开始由a运动到b的过程中(a、b相对O点对称)，下列说法正确的是( ) 图3 A(电子的电势能始终增加 B(电子的电势能始终减少 C(电子的电势能先减少后增加 D(电子的电势能先增加后减少 答案 C 解析 由等量正电荷形成的电场特点可知～ab上的电场方向由O指向a～由O指向b～所 以电子由a运动到O～电场力做正功～电势能减少(由O运动到b～电场力做负功～电势能增加～故C正确～A、B、D错误( 7(如图4所示，实线是一个电场中的电场线，虚线是一个负的试探电荷在这个电场中仅在电场力作用下运动的轨迹(若电荷是从a处运动到b处，以下判断正确的是( ) 图4 A(电荷从a到b加速度减小 B(电荷从a到b动能减小 C(电荷从a到b电势能减小 D(电荷从a到b电势能增加 答案 ABD FqE解析 由电场线的疏密程度可知～E>E～再由a,,知～A项正确,电场力的方向指向abmm 曲线的内侧～即沿电场线指向左～粒子从a运动到b处～电场力做负功～动能减小～电势能增大～所以B、D项正确～C项错误. 8(如图5所示，带正电的点电荷固定于Q点，电子在库仑力作用下，做以Q为焦点的椭圆运动(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经P到达N点的过程中( ) 图5 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 答案 AC 解析 由运动规律可知～由M?P?N的过程中电场力先做正功后做负功～速率先增大后减少～电势能先减小后增大～动能先增大后减小～故A、C正确( 题组三 综合应用 9(如图6所示，空间有一水平匀强电场，在竖直平面内有初速度为v的带电微粒，只受电0 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( ) 图6 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 答案 B 解析 A项～微粒沿直线运动～受到的电场力水平向左～合力与v反向～由A?B电场力做0 负功～电势能增加～故A错(B项～重力、电场力都做负功～重力势能、电势能都增加～动能减少～故B对(C项～合外力与v反向～对粒子做负功～动能减少～故C错(D项～0 合外力做负功、动能减少、电场力做负功、电势能增加～故D错( 10(如图7所示，A、B两点各放一电荷量均为Q的等量异种电荷，有一竖直放置的光滑绝缘细杆在两电荷连线的垂直平分线上，a、b、c是杆上的三点，且ab,bc,l，b、c关于两电荷连线对称(质量为m、带正电荷q的小环套在细杆上，自a点由静止释放，则( ) 图7 A(小环通过b点时速度为2gl B(小环通过c点时速度为3gl C(小环从b到c速度可能先减小后增大 D(小环做匀加速直线运动 答案 AD 解析 中垂线上各点的合场强均为水平向右～与小环的运动方向垂直不做功～故小环做匀加 22速直线运动(故有v,2gl～即v,2gl～A、D正确(v,2g?2l?v,2gl～B错( bbCc 511(如图8所示，在场强为5×10N/C的匀强电场中有A、B两点，它们之间的距离为2cm， ,5两点的连线与场强方向成60?角(将一个电荷量为,2×10C的电荷由A移到B，问: 图8 (1)在此过程中，电场力对该电荷做了多少功; (2)电荷的电势能如何变化，变化了多少( 答案 (1),0.1J (2)增加 0.1J 解析 (1)电场力对电荷做的功 W,qELcos60?,,0.1J (2)电荷的电势能增加～增加了0.1J. 12(如图9所示，绝缘水平面上固定一带电量为，4Q的质点B，与它相距r处放一质量为 m、电荷量为，Q的质点A，它与水平面间的动摩擦因数为μ，现将A由静止释放，当其速 度达到最大值v时，系统电势能的变化量是多少, 图9 1k2,,答案 ,,mvμmg 2Q ,r,,2μmg 解析 对质点A受力分析如图所示～ 将质点A由静止释放后～先做加速运动～后做减速运动(当库仑力等于摩擦力时～其速度 最大～设此时A、B间距离为r′～则 24Qk,μmg? 2r′ 12由动能定理得:W,μmg(r′,r),mv? 2 由??式联立解得电场力做的功 1k2,,W,mv，μmg 2Q ,r,,2μmg 所以～系统电势能变化量是 1k2,,,mv,μmg. 2Q ,r,,2μmg