1、专题13：电场能的性质专题13：电场能的性质 题型1：电势、电势能变化、电场力做功综合问题 1计算电场力做功常有哪些方法 (1)WABqUAB(普遍适用) (2)WqEscos (适用于匀强电场) (3)WABEp(从能量角度求解) (4)W电W非电Ek(由动能定理求解) 2电势能增减的判断方法 做功法：无论电荷是正是负，只要电场力做正功，电荷的电势能就减少； 电场力做负功，电荷的电势能就增加 3电势上下的判断 (1)据电场线的方向：沿电场线方向，电势越来越低 (2)据电场力做功的方法：据定义式UAB，将WAB、q的、代入，由 UAB的、可判电势上下 1.如下列图，在绝缘的斜面上方，存在着匀强
2、电场，电场方向平行于斜面向上，斜面上的带电金属块在平行于斜面的力F作用下沿斜面移动金属块在移动的过程中，力F做功32 J，金属块克服电场力做功8 J，金属块克服摩擦力做功16 J，重力势能增加18 J，那么在此过程中金属块的() A动能减少18 J B电势能增加24 J C机械能减少24 J D内能增加16 J 解析：由动能定理可知Ek32 J8 J16 J18 J10 J，A错误；克服 电场力做功为8 J，那么电势能增加8 J，B错误；机械能的改变量等于除重力以 外的其他力所做的总功，故应为E32 J8 J16 J8 J，C错误；物体内 能的增加量等于克服摩擦力所做的功，D正确 答案：D 2
3、.如下列图，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点以下说法正确的选项是() 不定项 AM点电势一定高于N点电势 BM点场强一定大于N点场强 C正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能 D将电子从M点移动到N点，电场力做正功 解析：沿电场线方向，电势降低，所以M点电势一定高于N点电势，A正确；电场线的疏密程度表示电场的强弱，由图可知，M点场强一定小于N点场强，B错；假设把正电荷由M点移到N点电场力做正功，电荷的电势能减小，所以EpMEpN，C正确；电子在电场中受电场力的方向沿NM指向M，电场力做负功，D错答案：AC 3.如下列图，带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置，M、N为板间
4、同一电场线上的两点，一带电粒子(不计重力)以速度 vM经过M点在电场线上向下运动，且未与下板接触，一段时间后，粒子以速度 vN折回N点，那么() A粒子受电场力的方向一定由M指向N B粒子在M点的速度一定比在N点的大 C粒子在M点的电势能一定比在N点的大 D电场中M点的电势一定高于N点的电势 解析：由题意可知M、N在同一电场线上，带电粒子从M点运动到N点的过程中，电场力做负功，动能减小，电势能增加，应选项A、C错误，B正确；由于题中未说明带电粒子及两极板的电性，故无法判断M、N两点的电势上下，选D错误 答案：B 4.在地面上空中有方向未知的匀强电场，一带电量为q的小球以某一速度由M点沿如图62
5、12所示的轨迹运动到N点由此可知() A小球所受的电场力一定小于重力 B小球的动能、电势能和重力势能之和保持不变 C小球的机械能保持不变 D小球的动能一定减小 解析：由题图示的轨迹可知，小球所受的合外力向上或左上方，所以小球所受的电场力一定大于重力；小球以某一速度由M点沿图示轨迹运动到N点的过程中，仅受电场力和重力作用，其小球的动能、电势能和重力势能之和保持不变，但机械能不守恒假设小球所受的合外力(重力和电场力的合力)向上，那么小球的动能增加；假设小球所受的合外力(重力和电场力的合力)向左上方，那么小球的动能可能减小 答案： B 5.绝缘细绳的一端固定在天花板上，另一端连接着一个带负电的电荷量
6、为q、质量为m的小球，当空间存在水平方向的匀强电场后，绳稳定处于与竖直方向成60角的位置如下列图，细绳长为L，让小球从30的A点释放，那么() A匀强电场的场强为 B匀强电场的场强为 C小球的最大速度为 D小球的最大速度为(1) 解析：小球在60时处于平衡，那么Eqmgtan ，所以E，选项A、B错误；小球第一次到达平衡位置处的速度是小球的最大速度，根据动能定理有：qE(Lsin 60Lsin 30)mg(Lcos 30Lcos 60)mv2，联立解得v(1)，选项C错误、D正确 答案：D 6.如下列图，光滑绝缘细杆AB，水平放置于被固定的带负电荷的小球的正上方，小球的电荷量为Q，可视为点电荷
7、a、b是水平细杆上的两点，且在以带负电小球为圆心的同一竖直圆周上一个质量为m、电荷量为q的带正电的小圆环(可视为质点)套在细杆上，由a点静止释放，在小圆环由a点运动到b点的过程中，以下说法中错误的选项是() A小圆环所受库仑力的大小先增大后减小 B小圆环的加速度先增大后减小 C小圆环的动能先增加后减少 D小圆环与负电荷组成的系统电势能先减小后增加 解析：库仑力的大小先增大后减小；加速度先减小后增大；由动能定理，电场力先做正功后做负功，因而动能先增加后减少，电势能先减少后增加 答案：B 7.如下列图，匀强电场场强的大小为E，方向与水平面的夹角为(45)，场中有一质量为m、电荷量为q的带电小球，用
8、长为L的绝缘细线悬挂于O点，当小球静止时，细线恰好水平现用一外力将小球缓慢拉至竖直方向最低点，小球电荷量保持不变，在此过程中() A带电小球的电势能增加qEL(sin cos ) B带电小球的电势能增加2mgLcot C该外力所做的功为mgLtan D该外力所做的功为mgLcot 解析：由于小球静止时，细线恰好水平，所以重力与电场力的合力大小为mgcot ，方向水平向右，在外力将小球缓慢拉至竖直方向最低点的过程中，小球在重力与电场力的合力方向的位移为L，外力克服重力与电场力的合力做功mgLcot ，D正确；小球的重力势能减小mgL，在场强方向的位移为L(sin cos )，电场力对小球做的功为
9、qEL(sin cos )，电势能增加qEL(sin cos )，A、B、C错误 答案：D 8.如下列图，在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷Q，在x轴上C点有点电荷Q，且COOD，ADO60.以下判断正确的选项是() AO点电场强度为零 BD点电场强度为零 C假设将点电荷q从O移向C，电势能增大 D假设将点电荷q从O移向D，电势能增大 解析：此题考查电场强度矢量的叠加及电场力做功与电势能变化的关系空间中任何一点的场强都是三个点电荷在该点产生场强的矢量和A、B两个Q在O点的场强矢量和为0，所以O点的场强等于C点电荷在O点产生的场强(不为零)，A选项错误；A、B、C三点电荷在D点产生
10、的场强如下列图，大小相等，设EAEBECE，EA、EB的矢量和沿x轴正方向，大小也等于E，EC方向沿x轴负方向，故三个场强的矢量和为0，B选项正确；在x0的区间，合场强方向沿x轴负方向，所以将正电荷从O移向C，电场力做正功，电势能减小，将负电荷从O移向D，电场力做正功，电势能减少，C、D选项错误此题正确选项B. 答案：B 9.如图甲所示，一条电场线与Ox轴重合，取O点电势为零，Ox方向上各点的电势随x变化的情况如图乙所示，假设在O点由静止释放一电子，电子仅受电场力的作用，那么() A电子将沿Ox方向运动 B电子的电势能将增大 C电子运动的加速度恒定 D电子运动的加速度先减小后增大 解析：由题图
11、甲可知O点右边的电势大于O点的电势，故电场线沿Ox的反方向，在O点静止释放电子，且电子仅受电场力作用时，电子将沿Ox方向运动，A正确；电场力做正功，电势能减小，B错；从图乙可知电势在相同距离的变化量先减小后增大，故电场强度先减小后增大，故电子运动的加速度先减小后增大，C错，D正确 答案： D 10.如下列图，在粗糙的斜面上固定一点电荷Q，在M点无初速度地释放带有恒定电荷的小物块，小物块在Q的电场中沿斜面运动到N点静止，那么从M到N的过程中() AM点的电势一定高于N点的电势 B小物块的电势能可能增加 C小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功 D小物块所受的电场力减小 解析：Q为点电荷
12、，由于M点距点电荷Q的距离比N点小，所以小物块在N点受到的电场力小于在M点受到的电场力，选项D正确由小物块的初、末状态可知，小物块从M到N的过程先加速再减速，而重力和摩擦力均为恒力，所以电荷间的库仑力为斥力，电场力做正功，电势能减小，选项B错误由功能关系可知，克服摩擦力做的功等于电势能的减少量和重力势能的减少量之和，应选项C错误，因不知Q和物块的电性，无法判断电势上下，选项A误 答案：D 题型2：电场线、等势面、运动轨迹的综合问题 11.如下列图，实线为方向未知的三条电场线，虚线分别为等势线1、2、3，MNNQ，a、b两带电粒子从等势线2上的O点以相同的 初速度飞出仅在电场力作用下，两粒子的运
13、动轨迹如下列图，那么() Aa一定带正电，b一定带负电 Ba加速度减小，b加速度增大 CMN电势差|UMN|等于NQ两点电势差|UNQ| Da粒子到达等势线3的动能变化量比b粒子到达等势线1的动能变化量小 解析：由带电粒子在运动轨迹，结合曲线运动的特点可知带电粒子所受的电场力方向，但因为电场线的方向不确定，故不能判断带电粒子带电的性质，A错；由电场线的疏密可知，a加速度将减小，b加速度将增大，B正确；因为是非匀强电场，故MN电势差并不等于NQ两点电势差，C错；但因为等势线1与2之间的电场强度比2与3之间的电场强度要大，故1、2之间的电势差要大于2、3之间的电势差，但两粒子的带电量大小不确定，故
14、无法比较动能变化量的大小，D错误 答案：B 12.如下列图，xOy平面内有一匀强电场，场强为E，方向未知，电 场线跟x轴的负方向夹角为，电子在坐标平面xOy内，从原点O以大小 为v0方向沿x正方向的初速度射入电场，最后打在y轴上的M点电子的 质量为m，电荷量为e，重力不计那么() AO点电势高于M点电势 B运动过程中电子在M点电势能最多 C运动过程中，电子的电势能先减少后增加 D电场对电子先做负功，后做正功 解析：由电子的运动轨迹知，电子受到的电场力方向斜向上，故电场方向斜向下，M点电势高于O点，A错误，电子在M点电势能最少，B错误，运动过程中，电子先克服电场力做功，后电场力对电子做正功，故C
15、错误，D正确 答案：D 13. 如图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线，两粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示点a、b、c为实线与虚线的交点O点电势高于c点，假设不计重力，那么() AM带负电荷，N带正电荷 BN在a点的速度与M在c点的速度相同 CN在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功 DM在从O点运动至b 点的过程中，电场力对它做的功等于零 解析：因为O点电势高于c点电势，可知场强方向竖直向下，正电荷受到的电场力向下，负电荷受到的电场力向上，可知M是正电荷，N是负电荷，故A错，M运动到c
