鲁科版高中物理必修第3册课后习题 第2章 电势能与电势差 第1节 静电力做功与电势能.docVIP

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第2章电势能与电势差

第1节静电力做功与电势能

课后篇素养形成

合格考达标练

1.(福建漳平检测)如图所示,有一带电的微粒,在电场力的作用下沿曲线从M点运动到N点,则微粒 ()

A.带负电,电势能增加

B.带负电,电势能减少

C.带正电,电势能增加

D.带正电,电势能减少

解析由带电微粒运动的径迹可以看出带电微粒受到的电场力与电场方向相同,故带电微粒带正电,选项A、B错误;电场力对带电微粒做正功,微粒电势能减少,选项C错误,D正确。

答案D

2.

如图所示,一带负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()

A.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

解析粒子带负电,所受电场力沿电场反方向,在接近M点的过程中电场力做负功,离开M点的过程中电场力做正功,所以在M点粒子的速率应该最小,A、B错误;粒子在匀强电场中运动,所受电场力不变,加速度不变,C正确;因为动能先减小后增加,所以电势能先增加后减小,D错误。

答案C

3.

在真空中A、B两点分别放置等量异种电荷,在电场中通过A、B两点的竖直平面内对称位置取一个正方形路径abcd,如图所示。现将一电子沿abcd移动一周,则下列判断中正确的是 ()

A.由a→b电场力做正功,电子的电势能减小

B.由b→c电场对电子做正功

C.由c→d电子的电势能一直增加

D.由d→a电子的电势能先减小后增加,电势能变化量为零

解析由a→b电场力做负功,A项错误;由b→c电场力先做负功,后做正功,总功为零,B项错误;由c→d,电场力一直做正功,电势能一直减少,C项错误;由d→a,电场力先做正功,后做负功,总功为零,则电势能的变化为零,D项正确。

答案D

4.

如图所示,虚线a、b、c代表电场中的三条电场线,实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、R、Q是这条轨迹上的三点,由此可知()

A.带电粒子在R点时的加速度小于在Q点时的加速度

B.带电粒子在P点时的电势能比在Q点时的电势能大

C.带电粒子在R点时的速度大于在Q点时的速度

D.带电粒子在R点时的动能与电势能之和比在Q点时的小,比在P点时的大

解析由电场线疏密可知,R点电场强度比Q点电场强度大,所以带电粒子在R点的电场力大,则带电粒子在R点的加速度大,A错误;带电粒子做曲线运动,电场力指向曲线的内侧,所以电场力的方向沿电场线向右;若带电粒子从P点经过R点运动到Q点,电场力做负功,带电粒子的电势能增大,动能减小,则带电粒子经过R点时的动能大于经过Q点时的动能,即带电粒子在R点时的速度大于在Q点时的速度,带电粒子在P点时的电势能比在Q点时的电势能小,B错误,C正确;根据能量守恒定律,带电粒子在运动过程中各点处的动能与电势能之和保持不变,D错误。

答案C

5.

如图所示,水平向右的匀强电场中,质量为m带正电的小球在A点由静止释放后,沿直线由A点运动到B点。不计空气阻力,在这一过程中()

A.小球的重力势能增大 B.小球的动能减小

C.小球的机械能减小 D.小球的电势能减小

解析小球受到水平向右的电场力,竖直向下的重力,又知道小球沿直线AB运动,故合力方向在直线AB上,由A指向B,从A到B,小球的高度减小,重力做正功,重力势能减小,A错误;合力方向与运动方向同向,所以合力做正功,动能增大,B错误;电场力方向和运动方向夹角为锐角,故电场力做正功,所以电势能减小,机械能增大,C错误,D正确。

答案D

6.一带电小球在从电场中的a点运动到b点的过程中,重力做功WG=3J,克服空气阻力做功Wf=0.5J,小球的动能增加量ΔEk=1J。求在此过程中带电小球的电势能变化了多少?

解析根据动能定理可得W电+WG-Wf=ΔEk

所以W电=ΔEk-WG+Wf=1J-3J+0.5J=-1.5J

即电场力对小球做了1.5J的负功,所以带电小球的电势能增加了1.5J。

答案增加了1.5J

7.

如图所示,在电场强度E=1×104N/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的带正电小球,当细线处于水平位置时,将小球从静止开始释放,g取10m/s2。则:

(1)小球到达最低点B的过程中重力势能变化量、电势能变化量分别为多少?

(2)若取A点电势能为零,小球在B点的电势能为多大?

(3)小球到B点时速度为多大?细线的张力为多大?

解析(1)重力势能变化量

ΔEp=-mgl=