【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2020-2021學(xué)年魯科版物理選修3-1對(duì)點(diǎn)練習(xí)：2.1-電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)

電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)圖2－1－61．如圖2－1－6所示，固定在Q點(diǎn)的正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中有M、N兩點(diǎn)，已知MQ<NQ.下列敘述正確的是()A．若把一正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，則電場(chǎng)力對(duì)該電荷做正功B．若把一正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，則該電荷克服電場(chǎng)力做功C．若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，則電場(chǎng)力對(duì)該電荷做正功D．若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，再?gòu)腘點(diǎn)沿不同路徑移回到M點(diǎn)，則該電荷克服電場(chǎng)力做的功等于電場(chǎng)力對(duì)該電荷所做的功答案AD解析由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的特點(diǎn)可知，正電荷從M點(diǎn)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，故A對(duì)、B錯(cuò)；負(fù)電荷由M點(diǎn)到N點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做功，C錯(cuò)；電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)，負(fù)點(diǎn)電荷又回到M點(diǎn)，則整個(gè)過程中電場(chǎng)力不做功，電勢(shì)能不變，故D對(duì)．電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系圖2－1－72．如圖2－1－7所示，A、B、C為電場(chǎng)中同一電場(chǎng)線上的三點(diǎn)．設(shè)電荷在電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用，則下列說法中正確的是()A．若在C點(diǎn)無初速度地釋放正電荷，則正電荷向B運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能削減B．若在C點(diǎn)無初速度地釋放正電荷，則正電荷向A運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能增加C．若在C點(diǎn)無初速度地釋放負(fù)電荷，則負(fù)電荷向A運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能增加D．若在C點(diǎn)無初速度地釋放負(fù)電荷，則負(fù)電荷向B運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能削減答案A解析若在C點(diǎn)無初速度地釋放正電荷，正電荷所受電場(chǎng)力向右，則正電荷向B運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能削減；若在C點(diǎn)無初速度地釋放負(fù)電荷，負(fù)電荷所受電場(chǎng)力向左，則負(fù)電荷向A運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能削減．圖2－1－83．如圖2－1－8所示，靜電噴涂時(shí)，噴槍噴出的涂料微粒帶電，在帶正電被噴工件的電場(chǎng)力作用下，向被噴工件運(yùn)動(dòng)，最終吸附在其表面．在涂料微粒向工件靠近的過程中()A．涂料微粒帶負(fù)電B．離工件越近，所受庫(kù)侖力越小C．電場(chǎng)力對(duì)涂料微粒做負(fù)功D．涂料微粒的電勢(shì)能減小答案AD解析由圖知，工件帶正電，則在涂料微粒向工件靠近的過程中，涂料微粒帶負(fù)電．故A正確．離工件越近，依據(jù)庫(kù)侖定律得知，涂料微粒所受庫(kù)侖力越大．B錯(cuò)誤．涂料微粒所受的電場(chǎng)力方向向左，其位移方向大體向左，則電場(chǎng)力對(duì)涂料微粒做正功，其電勢(shì)能減小．故C錯(cuò)誤，D正確．故選AD.圖2－1－94．如圖2－1－9所示，豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一質(zhì)量為m的帶正電小球，施加拉力F使小球向上加速運(yùn)動(dòng)一段距離，在此過程中重力和電場(chǎng)力所做功的確定值分別為W1和W2，不計(jì)空氣阻力，則()A．小球的電勢(shì)能增加了W2B．小球的重力勢(shì)能增加了W1C．小球的動(dòng)能增加了W1＋W2D．小球的機(jī)械能增加了W2答案B解析電場(chǎng)力做正功，小球的電勢(shì)能減小，A錯(cuò)誤；重力做負(fù)功，重力做多少負(fù)功重力勢(shì)能增加多少，B正確；小球受到重力、電場(chǎng)力和拉力三個(gè)力的作用，三個(gè)力都做功，拉力、電場(chǎng)力做正功，重力做負(fù)功，其中，拉力做的功不知道．故不能判定小球的動(dòng)能增加多少．C錯(cuò)誤；也不能判定小球的機(jī)械能增加多少，D錯(cuò)誤．故選B.題組一電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)1．下列說法正確的是()A．電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到了B點(diǎn)，路徑不同，電場(chǎng)力做功的大小就可能不同B．電荷從電場(chǎng)中的某點(diǎn)開頭動(dòng)身，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，又回到了該點(diǎn)，則電場(chǎng)力做功為零C．正電荷沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力對(duì)正電荷做正功，負(fù)電荷逆著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力對(duì)負(fù)電荷做正功D．電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，由于電場(chǎng)力可能對(duì)電荷做功，所以能量守恒定律在電場(chǎng)中并不成立答案BC解析電場(chǎng)力做功和電荷運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電場(chǎng)力做功只和電荷的初、末位置有關(guān)，所以電荷從某點(diǎn)動(dòng)身又回到了該點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為零，B正確；正電荷沿電場(chǎng)線的方向運(yùn)動(dòng)，則正電荷受到的電場(chǎng)力和電荷的位移方向相同，故電場(chǎng)力對(duì)正電荷做正功，同理，負(fù)電荷逆著電場(chǎng)線的方向運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力對(duì)負(fù)電荷做正功，C正確；電荷在電場(chǎng)中雖然有電場(chǎng)力做功，但是電荷的電勢(shì)能和其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化滿足能量守恒定律，D錯(cuò)．圖2－1－102．如圖2－1－10所示，電場(chǎng)中a、b、c三點(diǎn)，ab＝bc，則把點(diǎn)電荷＋q從a點(diǎn)經(jīng)b點(diǎn)移到c點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力做功的大小關(guān)系有()A．Wab>Wbc B．Wab＝WbcC．Wab<WbcD．無法比較答案C解析由電場(chǎng)線的疏密可知，a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最小，c點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最大，位移相同時(shí)，bc段受到的平均電場(chǎng)力大，所以Wab<Wbc，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．圖2－1－113．空間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，質(zhì)量為m的帶正電的微粒水平射入電場(chǎng)中，微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2－1－11虛線所示，在相等的時(shí)間間隔內(nèi)()A．重力做的功相等B．電場(chǎng)力做的功相等C．電場(chǎng)力做的功大于重力做的功D．電場(chǎng)力做的功小于重力做的功答案C解析首先對(duì)帶電微粒進(jìn)行受力分析，豎直向下的重力和豎直向上的電場(chǎng)力．由圖可知微粒做曲線運(yùn)動(dòng)，又由于微粒的軌跡向上偏轉(zhuǎn)，則電場(chǎng)力大于微粒的重力，其合力向上，則微粒在豎直方向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律在豎直方向上適用，則在相等的時(shí)間間隔內(nèi)，位移之比為1∶3∶5∶…因此在相等的時(shí)間間隔內(nèi)重力與電場(chǎng)力做的功都不相等，A、B錯(cuò)誤；由于電場(chǎng)力大于重力，因此在相等的時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力做的功大于重力做的功，C對(duì)，D錯(cuò)．題組二電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系4．關(guān)于電場(chǎng)中電荷的電勢(shì)能的大小，下列說法正確的是()A．在電場(chǎng)強(qiáng)度越大的地方，電荷的電勢(shì)能也越大B．正電荷沿電場(chǎng)線正向移動(dòng)，電勢(shì)能肯定增大C．負(fù)電荷沿電場(chǎng)線正向移動(dòng)，電勢(shì)能肯定增大D．正電荷沿電場(chǎng)線正向移動(dòng)，電勢(shì)能肯定減小答案CD解析電勢(shì)能的大小與場(chǎng)強(qiáng)大小無關(guān)，故A錯(cuò)誤．正電荷沿電場(chǎng)線正向移動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，負(fù)電荷沿電場(chǎng)線正向移動(dòng)，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，故B錯(cuò)誤，C、D正確．5．一個(gè)電荷只在電場(chǎng)力作用下從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做了5×10－6J的功，那么()A．電荷在B點(diǎn)將具有5×10－6J的電勢(shì)能B．電荷在B點(diǎn)將具有5×10－6J的動(dòng)能C．電荷的電勢(shì)能削減了5×10－6JD．電荷的動(dòng)能增加了5×10－6J答案CD解析由電場(chǎng)力做正功，故電勢(shì)能削減5×10－6J，動(dòng)能增加5×10－6J，C、D正確．圖2－1－126．如圖2－1－12所示，在等量正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中，它們連線的中垂線ab上，有一電子，從靜止開頭由a運(yùn)動(dòng)到b的過程中(a、b相對(duì)O點(diǎn)對(duì)稱)，下列說法正確的是()A．電子的電勢(shì)能始終增加B．電子的電勢(shì)能始終削減C．電子的電勢(shì)能先削減后增加D．電子的電勢(shì)能先增加后削減答案C解析由等量正電荷形成的電場(chǎng)特點(diǎn)可知，ab上的電場(chǎng)方向由O指向a，由O指向b，所以電子由a運(yùn)動(dòng)到O，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能削減．由O運(yùn)動(dòng)到b，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．圖2－1－137．如圖2－1－13所示，空間有一水平勻強(qiáng)電場(chǎng)，在豎直平面內(nèi)有初速度為v0的帶電微粒，只受電場(chǎng)力和重力作用，沿圖中虛線由A運(yùn)動(dòng)至B，其能量變化狀況是()A．動(dòng)能削減，重力勢(shì)能增加，電勢(shì)能削減B．動(dòng)能削減，重力勢(shì)能增加，電勢(shì)能增加C．動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加，電勢(shì)能削減D．動(dòng)能增加，重力勢(shì)能增加，電勢(shì)能削減答案B解析A項(xiàng)，微粒沿直線運(yùn)動(dòng)，受到的電場(chǎng)力水平向左，合力與v0反向，由A→B電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，故A錯(cuò)．B項(xiàng)，重力、電場(chǎng)力都做負(fù)功，重力勢(shì)能、電勢(shì)能都增加，動(dòng)能削減，故B對(duì)．C項(xiàng)，合外力與v0反向，對(duì)粒子做負(fù)功，動(dòng)能削減，故C錯(cuò)．D項(xiàng)，合外力做負(fù)功、動(dòng)能削減、電場(chǎng)力做負(fù)功、電勢(shì)能增加，故D錯(cuò)．圖2－1－148．如圖2－1－14所示，帶正電的點(diǎn)電荷固定于Q點(diǎn)，電子在庫(kù)侖力作用下，做以Q為焦點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)．M、P、N為橢圓上的三點(diǎn)，P點(diǎn)是軌道上離Q最近的點(diǎn)．電子在從M經(jīng)P到達(dá)N點(diǎn)的過程中()A．速領(lǐng)先增大后減小B．速領(lǐng)先減小后增大C．電勢(shì)能先減小后增大D．電勢(shì)能先增大后減小答案AC解析由運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，由M→P→N的過程中電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功，速領(lǐng)先增大后削減，電勢(shì)能先減小后增大，動(dòng)能先增大后減小，故A、C正確．圖2－1－159．如圖2－1－15所示，MN是點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線．一個(gè)帶電粒子(不計(jì)重力)從a到b穿越這條電場(chǎng)線的軌跡如圖中虛線所示．下列結(jié)論中正確的是()A．帶電粒子從a到b過程中動(dòng)能漸漸減小B．電場(chǎng)線的方向由N指向MC．帶電粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能D．帶電粒子在a點(diǎn)的加速度小于在b點(diǎn)的加速度答案CD解析由帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡可以看出其受力方向指向凹側(cè)，則電場(chǎng)力做正功，帶電粒子的動(dòng)能增加，電勢(shì)能減小，A錯(cuò)誤、C正確；由于不知帶電粒子的電性，無法推斷電場(chǎng)線方向，B錯(cuò)誤；由于帶電粒子從a到b的過程中彎曲的幅度越來越大，說明受到的電場(chǎng)力越來越大，故加速度越來越大，D正確．題組三綜合應(yīng)用圖2－1－1610．如圖2－1－16所示，A、B兩點(diǎn)各放一電荷量均為Q的等量異種電荷，有一豎直放置的光滑絕緣細(xì)桿在兩電荷連線的垂直平分線上，a、b、c是桿上的三點(diǎn)，且ab＝bc＝l，b、c關(guān)于兩電荷連線對(duì)稱．質(zhì)量為m、帶正電荷q的小環(huán)套在細(xì)桿上，自a點(diǎn)由靜止釋放，則()A．小環(huán)通過b點(diǎn)時(shí)速度為eq\r(2gl)B．小環(huán)通過c點(diǎn)時(shí)速度為eq\r(3gl)C．小環(huán)從b到c速度可能先減小后增大D．小環(huán)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)答案AD解析中垂線上各點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)均為水平向右，與環(huán)的運(yùn)動(dòng)方向垂直不做功，故小環(huán)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．故有veq\o\al(2,b)＝2gl，即vb＝eq\r(2gl)，A、D正確．veq\o\al(2,C)＝2g·2l?vc＝2eq\r(gl)，B錯(cuò)．圖2－1－1711．如圖2－1－17所示，在場(chǎng)強(qiáng)為5×105N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，它們之間的距離為2cm，兩點(diǎn)的連線與場(chǎng)強(qiáng)方向成60°角．將一個(gè)電荷量為－2×10－5C的電荷由A移到B，問：(1)在此過程中，電場(chǎng)力對(duì)該電荷做了多少功？(2)電荷的電勢(shì)能如何變化？變化了多少？答案(1)－0.1J(2)增加0.1J解析(1)電場(chǎng)力對(duì)電荷做的功W＝qELcos60°＝－0.1J(2)電荷的電勢(shì)能增加，增加了0.1J.圖2－1－1812．如圖2－1－18所示，絕緣水平面上固定一帶電量為＋4Q的質(zhì)點(diǎn)B，與它相距r處放一質(zhì)量為m、電荷量為＋Q的質(zhì)點(diǎn)A，它與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)將A由靜止釋放，當(dāng)其速度達(dá)到最大值v時(shí)，系統(tǒng)電勢(shì)能的變化量是多少？答案－eq\f(1,2)mv2－μmgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2Q\r(\f(k,μmg))－r))解析對(duì)質(zhì)點(diǎn)A受力分析如圖所示，將質(zhì)點(diǎn)A由靜止釋放后，先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)．當(dāng)庫(kù)侖力等于摩擦力時(shí)