高中物理沪科版1第二章电场与示波器学业分层测评5

学业分层测评(五)研究电场的能的性质(一)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．某电场的一条电场线如图2­2­4所示，在正电荷从A点移到B点的过程中()图2­2­4A．电场力对电荷做正功B．电场力对电荷不做功C．电荷克服电场力做功D．电势能增加【解析】正电荷从A点移到B点，电场力做正功，电势能减小，故A正确．【答案】A2．(多选)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5×10－6J的功，那么()A．电荷在B处时将具有5×10－6J的电势能B．电荷在B处将具有5×10－6J的动能C．电荷的电势能减少了5×10－6JD．电荷的动能增加了5×10－6J【解析】根据电场力做功与电势能变化的关系可知，电场力做正功，电势能减小，选项C正确；根据动能定理，外力(电场力)对物体做的功等于物体动能的变化，电场力对物体做功为5×10－6J，物体的动能就会增加5×10－6J，故选项D正确．【答案】CD3．(多选)下列说法中正确的是()A．当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大B．当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能减小C．一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小D．一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大【解析】当两个同种电荷相互靠近时，电场力做负功，电势能增大；异种电荷相互靠近时，电场力做正功，电势能减小．【答案】AC4.两个电荷量分别为＋q和－q的带电小球，固定在一条长为l的绝缘细杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如图2­2­5所示．若杆绕过O点且垂直于杆的轴线转过180°，则在此过程中电场力做的功为()图2­2­5A．0 B．qElC．2qEl D．πqEl【解析】电场力做功的特点，只与始末位置有关，与路径无关；转过180°的过程中，电场力对＋q、－q均做正功，大小均qEl，总功为2qEl.【答案】C5．如图2­2­6所示，一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹．M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点．不计重力，下列表述正确的是()图2­2­6A．粒子在M点的速率最大B．粒子所受电场力沿电场方向C．粒子在电场中的加速度不变D．粒子在电场中的电势能始终在增加【解析】根据做曲线运动物体的受力特点：合力指向轨迹的凹侧，再结合电场力的特点可知带负电的粒子受到的电场力方向与电场线方向相反，B错；从N到M电场力做负功，减速，电势能在增加，当到达M点后电场力做正功，加速，电势能减小，则在M点的速率最小，故A、D错；在整个过程中只受恒定的电场力，根据牛顿第二定律知，加速度不变，故C正确．【答案】C6.(多选)如图2­2­7所示，A、B、C为电场中同一电场线上的三点．设电荷在电场中只受电场力作用，则下列说法中正确的是()图2­2­7A．若在C点无初速度地释放正电荷，则正电荷向B运动，电势能减少B．若在C点无初速度地释放正电荷，则正电荷向B运动，电势能增大C．若在C点无初速度地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能增大D．若在C点无初速度地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能减少【解析】在C点释放正电荷，正电荷受的电场力方向是C到B，因此电荷向B的方向运动，电场力做正功，电势能减少，A对；在C点释放负电荷，负电荷受的电场力方向是C到A，因此电荷向A的方向运动，电场力做正功，电势能减少，D对．【答案】AD7．(多选)如图2­2­8所示，点电荷固定于Q点，一带电粒子在库仑力作用下，做以Q为焦点的椭圆运动．M、N为椭圆长轴端点上的两点，下列说法正确的是()图2­2­8A．带电粒子与点电荷的电性相同B．带电粒子与点电荷的电性相反C．带电粒子在M点的电势能大于在N点的电势能D．带电粒子在M点的电势能小于在N点的电势能【解析】带电粒子绕点电荷Q做椭圆运动，受引力作用，故电性相反，A错误，B正确．带电粒子由M点向N点运动，电场力做负功，电势能增加，故C错误，D正确．【答案】BD8．如图2­2­9所示的是一匀强电场，场强E＝2×102N/C，现让一个电荷量q＝－4×10－8C的电荷沿电场方向从M点移到N点，MN间的距离s＝30cm图2­2­9(1)电荷从M点移到N点电势能的变化；(2)M、N两点间的电势差．【解析】(1)电荷克服静电力做功为W＝qEs＝4×10－8×2×102×J＝×10－6J，即电荷电势能增加了×10－6J.(2)从M点到N点电荷克服静电力做功，即静电力对电荷做负功，即WMN＝－×10－6J，则M、N两点间的电势差为UMN＝eq\f(WMN,q)＝eq\f(－×10－6,－4×10－8)V＝60V.【答案】(1)电荷电势能增加了×10－6J(2)M、N两点间的电势差为60V[能力提升]9．(多选)某静电场的电场线分布如图2­2­10所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，同一正电荷在P、Q两点的电势能分别为WP和WQ，则()图2­2­10A．EP>EQ B．EP<EQC．WP<WQ D．WP>WQ【解析】由图P点电场线密，电场强度大，故A正确，B错误．正电荷从P移到Q，电场力做正功，电势能减小，故C错误，D正确．【答案】AD10．某电场的电场线分布如图2­2­11实线所示，一带电粒子在电场力作用下经A点运动到B点，运动轨迹如虚线所示．粒子重力不计，则粒子的加速度、动能、电势能的变化情况是()【导学号：37930017】图2­2­11A．若粒子带正电，其加速度和动能都增大，电势能增大B．若粒子带正电，其动能增大，加速度和电势能都减小C．若粒子带负电，其加速度和动能都增大，电势能减小D．若粒子带负电，其加速度和动能都减小，电势能增大【解析】由粒子的运动轨迹弯曲方向可知，带电粒子所受电场力大致向右，与轨迹上每一点的切线方向即瞬时速度方向成锐角，则电场力对带电粒子做正功，其电势能减小，动能增大．电场线越来越密，场强增大，粒子所受的电场力增大，加速度增大，这些结论与粒子的电性无关，故C正确，A、B、D错误．【答案】C11．如图2­2­12所示，在场强E＝104N/C的水平匀强电场中，有一根长l＝15cm的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m＝3g、电荷量q＝2×10－6C的小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，则小球到达最低点B图2­2­12【解析】根据动能定理得mgl－qEl＝eq\f(1,2)mv2，v＝eq\r(\f(2l,m)mg－qE)＝1m/s.【答案】1m/s12．如图2­2­13所示，匀强电场的强度E＝×102N/C，方向水平向右，一点电荷q＝×10－8C，沿半径R＝20cm的圆周，从A点移动到B点．已知∠AOB＝90°，且OB图2­2­13(1)这一过程中电场力做的功是多少？是做