《電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能》同步練習(xí)5.doc

電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能 ()在電場(chǎng)中把一個(gè)點(diǎn)電荷由點(diǎn)移到點(diǎn)，無(wú)論沿什么路徑，電場(chǎng)力所做的功都相等。這說(shuō)明電場(chǎng)力做功與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)，只與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)。()在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)力做功為，其中為電荷的始、末位置沿電場(chǎng)方向上的距離。對(duì)電場(chǎng)力做功的理解()電場(chǎng)力做功與電荷移動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)，只與初、末位置有關(guān)，適用于一切電場(chǎng)。()在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，可以用公式計(jì)算電場(chǎng)力做的功，式中的是電荷沿電場(chǎng)線方向即電場(chǎng)力方向移動(dòng)的距離，如果位移與電場(chǎng)線間有夾角，則。()電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)與重力做功的特點(diǎn)相似，只與始、末位置有關(guān)。判斷電場(chǎng)力做正功還是做負(fù)功的方法()根據(jù)電場(chǎng)力和位移方向的夾角判斷。此方法常用于勻強(qiáng)電場(chǎng)中恒定電場(chǎng)力做功的判斷。夾角為銳角做正功，夾角為鈍角做負(fù)功，夾角為直角不做功。()根據(jù)電場(chǎng)力和瞬時(shí)速度方向的夾角判斷。此方法常用于判斷曲線運(yùn)動(dòng)中變化電場(chǎng)力的做功，夾角為銳角做正功，夾角為鈍角做負(fù)功，夾角為直角不做功。如圖所示，在場(chǎng)強(qiáng)為的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有相距為的、兩點(diǎn)，連線與電場(chǎng)線的夾角為，將一帶電量為的正電荷從點(diǎn)移到點(diǎn)。若沿直線移動(dòng)該電荷，電場(chǎng)力做的功；若沿路徑移動(dòng)該電荷，電場(chǎng)力做的功；若沿曲線 圖移動(dòng)該電荷，電場(chǎng)力做的功。由此可知，電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做的功的特點(diǎn)是。解析：路徑、曲線在電場(chǎng)線方向上的投影都是，因此沿這三條路徑電荷由運(yùn)動(dòng)到，電場(chǎng)力做的功都是，可見電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，只與電荷的始末位置有關(guān)。答案：電場(chǎng)力做功的大小與路徑無(wú)關(guān)，只與始末位置有關(guān)電勢(shì)能定義電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能等于把電荷從這點(diǎn)移到選定的參考點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力所做的功。相對(duì)性電勢(shì)能的大小與所選取的零勢(shì)能點(diǎn)有關(guān)。同一電荷相對(duì)于不同的參考點(diǎn)的電勢(shì)能不同。電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電荷的電勢(shì)能減少；電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增加。總之，電場(chǎng)力對(duì)電荷做多少功，電荷的電勢(shì)能就改變多少，即電場(chǎng)力對(duì)電荷做的功等于電荷電勢(shì)能的變化量。電勢(shì)能的特點(diǎn)()電勢(shì)能是標(biāo)量，有正負(fù)，但沒有方向。電勢(shì)能的正、負(fù)值僅表示大小，正值表示電勢(shì)能大于參考點(diǎn)處的電勢(shì)能，負(fù)值表示電勢(shì)能小于參考點(diǎn)處的電勢(shì)能。()電勢(shì)能是相對(duì)的，其大小與選定的參考點(diǎn)有關(guān)。確定電荷的電勢(shì)能首先應(yīng)當(dāng)確定參考點(diǎn)，也就是零勢(shì)能點(diǎn)的位置。()電勢(shì)能是由電場(chǎng)和電荷共同決定的，屬于電場(chǎng)和電荷系統(tǒng)所共有的，我們常習(xí)慣說(shuō)成電場(chǎng)中的電荷所具有的電勢(shì)能。判斷電勢(shì)能大小的方法()做功判定法：無(wú)論是哪種電荷，只要是電場(chǎng)力做了正功，電荷的電勢(shì)能一定是減少的；只要是電場(chǎng)力做了負(fù)功(克服電場(chǎng)力做功)，電勢(shì)能一定是增加的。()電場(chǎng)線法：正電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)，電勢(shì)能一定減少，逆著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)，電勢(shì)能一定增加；負(fù)電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)，電勢(shì)能一定增加，逆著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)，電勢(shì)能一定減少。()電性判定法：同種電荷相距越近電勢(shì)能越大，相距越遠(yuǎn)電勢(shì)能越??；異種電荷相距越近電勢(shì)能越小，相距越遠(yuǎn)電勢(shì)能越大。下列說(shuō)法中正確的是()無(wú)論是正電荷還是負(fù)電荷，從電場(chǎng)中某點(diǎn)移到無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)，電場(chǎng)力做的正功越多，電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能越大無(wú)論是正電荷還是負(fù)電荷，從電場(chǎng)中某點(diǎn)移到無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)，電場(chǎng)力做的正功越少，電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能越大無(wú)論是正電荷還是負(fù)電荷，從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中某點(diǎn)時(shí)，克服電場(chǎng)力做功越多，電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能越大無(wú)論是正電荷還是負(fù)電荷，從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中某點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做功越多，電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能越大 解析：無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為零，電荷從電場(chǎng)中某處移到無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)，若電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，到無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)電勢(shì)能減為零，電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能為正值，且等于移動(dòng)過(guò)程中電荷電勢(shì)能的變化，也就等于電場(chǎng)力做的功，因此電場(chǎng)力做的正功越多，電荷在該點(diǎn)電勢(shì)能越大，正確，錯(cuò)誤；電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中某點(diǎn)時(shí)，若克服電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能由零增大到某值，此值就是電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能值，因此，電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能等于電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到該點(diǎn)時(shí)克服電場(chǎng)力所做的功，故正確，錯(cuò)誤。故選項(xiàng)正確。答案：電場(chǎng)力做功的計(jì)算 例如圖所示，電荷的電荷量為，場(chǎng)強(qiáng)為，、間距為，分別求點(diǎn)電荷沿圖中三條路徑從運(yùn)動(dòng)到時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)它所做的功。 圖思路點(diǎn)撥在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)力為恒力，可根據(jù)恒力做功的公式計(jì)算功。解析當(dāng)電荷沿連線運(yùn)動(dòng)到時(shí)，當(dāng)電荷沿運(yùn)動(dòng)到時(shí)，當(dāng)電荷沿運(yùn)動(dòng)到時(shí)，。答案均為借題發(fā)揮 解決電場(chǎng)力做功問題，要注意題目設(shè)置的情境，若為恒力且物體沿直線運(yùn)動(dòng)，可直接根據(jù)功的定義計(jì)算。如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一絕緣棒長(zhǎng)為，棒兩端分別有正、負(fù)電荷，帶電荷量均為，若要將兩個(gè)電荷顛倒一下位置，電場(chǎng)力做功為() 圖 解析：要顛倒兩電荷位置，而電荷在力的方向上都有位移。又電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，只由初末位置來(lái)決定，所以對(duì)：電場(chǎng)力方向與位移方向相同，電場(chǎng)力做正功；對(duì)：電場(chǎng)力方向與位移方向也相同，電場(chǎng)力做正功，所以合，故選項(xiàng)正確。答案：電勢(shì)能的計(jì)算 例如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)中帶電荷量為的電荷從運(yùn)動(dòng)到，電場(chǎng)力做功 (點(diǎn)定為零勢(shì)能位置)，問：()電荷在點(diǎn)的電勢(shì)能為多少？ 圖()若將電荷改為帶電荷量為的負(fù)電荷，其他條件不變，點(diǎn)的電勢(shì)能又為多少？思路點(diǎn)撥在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能的變化。解析()電荷從向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電荷帶正電時(shí)，電荷受力與運(yùn)動(dòng)方向相同，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少。因?yàn)?，所以；又因?yàn)椋渣c(diǎn)的電勢(shì)能為。()當(dāng)電荷帶負(fù)電時(shí)，電荷受力與運(yùn)動(dòng)方向相反，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。因?yàn)?，所以；又因?yàn)?，所以。答?)()借題發(fā)揮 分析這類題目時(shí)，一定要確定零勢(shì)能的位置，然后判斷電場(chǎng)力的做功情況，最后根據(jù)電場(chǎng)力做功跟電勢(shì)能變化的關(guān)系解決問題。、為電場(chǎng)中的兩個(gè)點(diǎn)，如把8 的負(fù)電荷從點(diǎn)移到點(diǎn)，電場(chǎng)力對(duì)該電荷做了 的正功，則該電荷的電勢(shì)能()增加了 增加了 減少了 減少了 解析：在電場(chǎng)中，不管是哪種電荷，只要是電場(chǎng)力對(duì)電荷做了正功，該電荷的電勢(shì)能一定減少，反之，電場(chǎng)力做負(fù)功，該電荷的電勢(shì)能一定增加，且電場(chǎng)力做的功的多少等于電勢(shì)能變化的多少。故選。答案：隨堂基礎(chǔ)鞏固兩個(gè)帶同種電荷的物體間距增大一些時(shí)()電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能增加電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能減小解析：帶同種電荷時(shí)兩物體間的力是斥力，距離增大，電場(chǎng)力做正功，則電勢(shì)能減小。答案：關(guān)于電荷的電勢(shì)能，下列說(shuō)法正確的是()電荷在電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方，電勢(shì)能一定大電荷在電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方，電勢(shì)能一定為零只在靜電力的作用下，電荷的電勢(shì)能一定減少只在靜電力的作用下，電荷的電勢(shì)能可能增加，也可能減少解析：電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)能無(wú)關(guān)，電勢(shì)能有相對(duì)性可以人為規(guī)定零勢(shì)能面，故、均錯(cuò)。只在靜電力作用下，若電荷從靜止開始運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減少，若電荷在靜電力作用下在電場(chǎng)中做減速運(yùn)動(dòng)，則電場(chǎng)力做負(fù)功電勢(shì)能增大，故正確。答案：某電場(chǎng)區(qū)域的電場(chǎng)線如圖所示。把一個(gè)電子從點(diǎn)移到點(diǎn)時(shí)() 圖電子所受的電場(chǎng)力增大，電子克服電場(chǎng)力做功電子所受的電場(chǎng)力減小，電場(chǎng)力對(duì)電子做正功電子所受的電場(chǎng)力增大，電勢(shì)能減少電子所受的電場(chǎng)力增大，電勢(shì)能增大解析：電場(chǎng)線越密，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，所以，則，電子由點(diǎn)移到點(diǎn)電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，故正確。答案：將帶電量為6 的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的點(diǎn)移到點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做了 的功，再?gòu)狞c(diǎn)移到點(diǎn)，電場(chǎng)力做了 的功。()電荷從點(diǎn)移到點(diǎn)，再?gòu)狞c(diǎn)移到點(diǎn)的過(guò)程中電勢(shì)能共改變了多少？()如果規(guī)定點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在點(diǎn)和點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？()如果規(guī)定點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在點(diǎn)和點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？解析：()電荷從點(diǎn)移到點(diǎn)克服電場(chǎng)力做了 的功，電勢(shì)能增加了 ；從點(diǎn)移到點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做了 的功，電勢(shì)能減少了 ，由點(diǎn)到點(diǎn)的整個(gè)過(guò)程電勢(shì)能增加了 。()如果規(guī)定點(diǎn)的電勢(shì)能為零，電荷從電場(chǎng)中的點(diǎn)移到點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做了 的功，電勢(shì)能增加了 ，所以電荷在點(diǎn)的電勢(shì)能為 ；由點(diǎn)到點(diǎn)的整個(gè)過(guò)程電勢(shì)能增加了 ，所以電荷在點(diǎn)的電勢(shì)能為 。()如果規(guī)定點(diǎn)的電勢(shì)能為零，電荷從電場(chǎng)中的點(diǎn)移到點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做了 的功，若電荷從電場(chǎng)中的點(diǎn)移到點(diǎn)，則電場(chǎng)力要做 的功，電勢(shì)能減少了 ，所以 ，同理 。答案：()增加了 () ， () ， 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練(滿分分時(shí)間分鐘)一、選擇題(本題共小題，每小題分，共分)電場(chǎng)中有、兩點(diǎn)，把電荷從點(diǎn)移到點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，則()電荷的電勢(shì)能減少電荷的電勢(shì)能增加點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比大 點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比小解析：由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系知正確。答案：.一點(diǎn)電荷僅受電場(chǎng)力作用，由點(diǎn)無(wú)初速度釋放，先后經(jīng)過(guò)電場(chǎng)中的點(diǎn)和點(diǎn)。點(diǎn)電荷在、三點(diǎn)的電勢(shì)能分別用、表示，則、和間的關(guān)系可能是() 解析：點(diǎn)電荷僅受電場(chǎng)力作用，在點(diǎn)其動(dòng)能為零，電勢(shì)能最大，而在、兩點(diǎn)的動(dòng)能大小無(wú)法確定，故兩點(diǎn)的電勢(shì)能大小不能確定。答案：如圖所示，在兩點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中，點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，一電子沿直線從點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是() 圖 電子從到的過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)其做正功電子從到的過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)其做負(fù)功電子從到的過(guò)程中，其電勢(shì)能先增大后減小電子從到的過(guò)程中，其電勢(shì)能先減小后增大解析：由于電子帶負(fù)電，且點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，所以過(guò)程中，合場(chǎng)強(qiáng)方向向右，電子受力向左，的過(guò)程中，合場(chǎng)強(qiáng)方向向左，電子受力向右。所以的過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)電子先做負(fù)功，后做正功，所以電勢(shì)能先增大后減小，應(yīng)選項(xiàng)。答案：如圖所示，在點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線上依次有、三點(diǎn)，分別把和的試探電荷依次放在三點(diǎn)上，關(guān)于它們所具有的電勢(shì)能，正確的說(shuō)法是() 圖放上時(shí)，它們的電勢(shì)能放上時(shí)，它們的電勢(shì)能放上時(shí)，它們的電勢(shì)能放上時(shí)，它們的電勢(shì)能解析：放上時(shí)，電荷從位置，都是電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能應(yīng)減小，可見。放上時(shí)，電荷從位置，都是克服電場(chǎng)力做功，電荷的電勢(shì)能應(yīng)增大，即。故正確選項(xiàng)為、。答案：如圖所示，實(shí)線是一個(gè)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線，虛線是一個(gè)負(fù)的試探電荷在這個(gè)電場(chǎng)中僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)的軌跡。若電荷是從處運(yùn)動(dòng)到處，以下判斷正確的是() 電荷從到速度增大 圖電荷從到加速度增大電荷從到電勢(shì)能減小電荷從到電勢(shì)能增加解析：根據(jù)電場(chǎng)線的疏密程度可以判斷在處的場(chǎng)強(qiáng)大于處的，也就是說(shuō)試探電荷在處受到的電場(chǎng)力大于在處的，由牛頓第二定律可知粒子在處運(yùn)動(dòng)的加速度大于處的，所以選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)帶電粒子做曲線運(yùn)動(dòng)的條件，曲線向力的方向彎曲，可判定，在、兩點(diǎn)所受到的電場(chǎng)力的方向都應(yīng)在電場(chǎng)線上并大致向左。由此判斷電場(chǎng)線方向發(fā)散向外，粒子在電場(chǎng)中從向點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功，其動(dòng)能減小，電勢(shì)能不斷增大，故選項(xiàng)、錯(cuò)誤，選項(xiàng)正確。答案：一個(gè)電荷只在電場(chǎng)力作用下從電場(chǎng)中的點(diǎn)移到點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做了 的功，那么()電荷在點(diǎn)將具有 的電勢(shì)能電荷在點(diǎn)將具有 的動(dòng)能電荷的電勢(shì)能減少了 電荷的動(dòng)能增加了 解析：電荷只在電場(chǎng)力作用下從電場(chǎng)中的點(diǎn)移到點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做正功，電荷電勢(shì)能減少，電場(chǎng)力做了多少正功，電荷電勢(shì)能就減少多少，由動(dòng)能定理可知，動(dòng)能就增加多少。因電荷在點(diǎn)的動(dòng)能和電勢(shì)能不知道，所以不能確定電荷在點(diǎn)的動(dòng)能和電勢(shì)能。故選項(xiàng)、正確。答案：一個(gè)帶電小球從空中的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的過(guò)程中，重力做功 ，電場(chǎng)力做功 ，克服空氣阻力做功 ，則小球()在點(diǎn)的重力勢(shì)能比在點(diǎn)大 在點(diǎn)的電勢(shì)能比點(diǎn)小 在點(diǎn)的動(dòng)能比在點(diǎn)大 點(diǎn)的機(jī)械能比點(diǎn)機(jī)械能少 解析：重力做正功，重力勢(shì)能減少，減少量等于重力做功的多少，對(duì)；同理，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，減少量等于電場(chǎng)力做功的多少，錯(cuò)；動(dòng)能的變化等于合力做功，合力做正功，動(dòng)能增大，錯(cuò)；機(jī)械能的變化等于除重力外其他力做功的和，錯(cuò)。答案：如圖所示，帶正電的點(diǎn)電荷固定于點(diǎn)，電子在庫(kù)侖力作用下，做以為焦點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)。、為橢圓上的三點(diǎn)，點(diǎn)是軌道上離最近的點(diǎn)。電子在從點(diǎn)到達(dá)點(diǎn)的過(guò)程中()圖速率先增大后減小 速率先減小后增大電勢(shì)能先減小后增大 電勢(shì)能先增大后減小解析：根據(jù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布情況可知，電子由到的運(yùn)動(dòng)軌跡為先向靠近，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，速率增大，再遠(yuǎn)離，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，速率減小。故選項(xiàng)、正確。答案：二、非選擇題(本題共小題，共分)(分)在場(chǎng)強(qiáng)為 的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一質(zhì)子從點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)，如圖所示。已知間距離為 ，連線與電場(chǎng)線成夾角，求電場(chǎng)力做的功以及質(zhì)子電勢(shì)能的變化。 圖解析：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)力為，沿電場(chǎng)力方向的位移為 電場(chǎng)力對(duì)質(zhì)子做的功： 質(zhì)子電勢(shì)能減小了 。答案： 減小了 (分)如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為、帶電荷量為的小物體，可以在水平軌道上運(yùn)動(dòng)，端有一與軌道垂直的固定墻。軌