2024-2025学年高中物理第2章电势能与电势差第1节电场力做功与电势能作业含解析鲁科版选修3-1

PAGE3-电场力做功与电势能(时间：15分钟分值：50分)一、选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)1．一负电荷仅受电场力作用，从电场中的A点运动到B点。在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动，则A、B两点电场强度EA、EB及该电荷在A、B两点的电势能EpA、EpB之间的关系为()A．EA＞EB B．EA＜EBC．EpA＞EpB D．EpA＜EpBC[电荷做匀加速直线运动，故场强E大小不变，A、B错；由静止释放，电场力做正功，电势能减小，C对，D错。]2．(多选)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，电势能肯定增大C．负电荷沿电场线正向移动，电势能肯定增大D．正电荷沿电场线正向移动，电势能肯定减小CD[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。]3．(多选)如图所示，带正电的点电荷固定于Q点，电子在库仑力作用下，沿以Q为一焦点的椭圆运动。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点到达N点的过程中()A．速领先增大后减小 B．速领先减小后增大C．电势能先减小后增大 D．电势能先增大后减小AC[依据点电荷Q的电场线分布状况可知，电子由M到N的运动轨迹为先向Q靠近，此过程中，电场力做正功，电势能减小，速率增大；后远离Q，此过程中，电场力做负功，电势能增大，速率减小。故选项A、C正确。]4．如图所示是某电场中的一条直线，一电子从a点由静止释放，它将沿直线向b点运动，下列有关该电场状况的推断正确的是()A．该电场肯定是匀强电场B．场强Ea肯定小于EbC．电子的电势能Epa＞EpbD．电子的电势能Epa＜EpbC[只有一条电场线，无法推断该电场是不是匀强电场，也无法推断场强Ea和Eb的大小关系，A、B错；电子在电场力作用下从a运动到b，电场力做正功，电势能减小，C对，D错。]5．在图示的非匀强电场中，实线表示电场线；在只受电场力的作用下，电子从A点运动到B点；电子在A点的速度方向如图所示。比较电子在A、B两点的速度、加速度、电势能，其中正确的是()A．vA＞vB、aA＜aB、EpA＞EpBB．vA＞vB、aA＞aB、EpA＜EpBC．vA＜vB、aA＜aB、EpA＜EpBD．vA＜vB、aA＞aB、EpA＞EpBD[电子的轨迹向右弯曲，所受的电场力大致向右，则电场力对电子做正功，动能增大，电势能削减，故vA＜vB、EpA＞EpB。A处电场线比B处电场线密，则A处场强大，电场力大，电子的加速度大，即有aA＞aB。故D正确。]二、非选择题(共2小题，共20分)6．(8分)将带电荷量q1＝＋1.0×10－8C的点电荷，从无限远处移到匀强电场中的P点，需克服电场力做功2.0×10－6J，q1在P点受到的电场力是2.0×10－5N，方向向右。试求：(1)P点场强的大小和方向；(2)电荷的电势能在移动过程中如何改变？电荷在P点的电势能是多少？[解析](1)E＝eq\f(F,q1)＝eq\f(2.0×10－5,1.0×10－8)N/C＝2000N/C，方向向右。(2)无穷远处电势能为零，电荷在由无穷远处移到该点过程中电场力做负功，电势能增加，在P点的电势能等于该过程中克服电场力做的功Ep＝WP∞＝2.0×10－6J。[答案](1)2000N/C向右(2)增加2.0×10－6J7．(12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°(sin37°＝0.6，cos37°＝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改变量。[解析](1)依据题设条件，电场力大小F＝mgtan37°＝eq\f(3,4)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。沿水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度为ax，则ax＝eq\f(F,m)＝eq\f(3,4)g小球上升到最高点的时间t＝eq\f(v0,g)，此过程中小球沿电场线方向的位移x＝eq\f(1,2)axt2＝eq\f(3v\o\al(2,0),8g)。电场力做功W＝Fx＝eq\f(9,32)mveq\o\al(2,0)。则小球