高中物理二轮总复习 电场力的功教案

命题点2 电场力的功本类考题解答锦囊

解答“电场力的功”一类试题，主要了解以下内容：

不论正电荷还是负电荷，只要电场力对它做正功，电荷的电势能就减小，△ε=W电场力做功与路径没有关系．只与初未两点电势差有关．求电场力做功的计算方法对匀强电场可以利用公式W=Fscosθ计算，变形即为W=Eqs．也可以利用电场力做功与电势能改变关系计算W=△Uq，它适用于任何电场．个别问题可以利用功能关系W=△E或动能定理求解．

Ⅰ高考最新热门题

1 (典型例题)如图17-2-1所示，一绝缘细杆的两端各固定着一个小球，两小球带有等量异号的电荷，处于匀强电场中，电场方向如图17-2-1中箭头所示．开始时，细杆与电场方向垂直，即在图17-2-1所示的位置；接着使细杆绕其中心转过90°，到达图中Ⅱ所示的位置；最后使细杆移到图中Ⅲ所示的位置．以W1表示细杆由位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中电场力对两小球所做的功，W2表示细杆由位置Ⅱ到位置Ⅲ过程中电场力对两小球所做的功，则有

A．W1=0，W2≠0 B．W1=0，W2=0

C．W1≠0，W2=0 D．W1≠0，W2≠0

命题目的与解题技巧：考查电场力做功的特点及判断．直接利用功的定义和负功的概

念加以判断即可．

[解析] 当两球从图中I所示的位置到达图中Ⅱ所示的位置的过程中，电场对两个电

荷的电场力都在其方向上有位移，均做正功，所以W1≠0，在图中Ⅱ所示的位置中两球组成的系统所受的电场力的合力为零，故在从图中Ⅱ所示的位置到位置Ⅲ过程中电场力对两小球所做的功W2=0，选项C是正确的． [答案] C

2 (典型例题)在静电场中，将一电子从A点移到B点，电场力做了正功，则

A.电场强度的方向一定是由A点指向B点

B．电场强度的方向一定是由B点指向A点

C.电子在A点的电势能一定比在B点高

D．电子在B点的电势能一定比在A点高

答案： C 指导：本题考查考生对电场力做功与电场强度、电势能间关系的理解．只要电子移动方向与

电场力方向夹角小于90°电场力就做正功，电场强度的方向是与电子受电场力的方向相反，不一定与电

子移动的方向相同或相反，所以A、B错．电场力做正功，电荷的电势能就一定减小，可见C对D错．

3 (典型例题)在图17-2-2中a、b、c、d、e五点在一直线上，b、c两点间的距离等于d、e两点间的距离．在a点固定放置一个点电荷，带电量为+Q，已知在+Q的电场中b、c两点间的电势差为U，将另一点电荷+q从d 点移到e点的过程中

A.电场力做功qU

B．克服电场力做功qU

C.电场力做功大于qU

D．电场力做功小于qU

答案： D 指导：在+Q的电场中甲ϕb>ϕc>ϕd>ϕc，又因为a→e，电场是逐渐减弱的，虽然S bc=S de，但ϕb-ϕc-ϕd-ϕe，即U de

4 (典型例题)为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它

的上下底面是面积A=0.04 m2的金属板，间距L=0.05 m，当连接到U=2500V的高压电源正负两极时，能

在两金属板间产生一个匀强电场，如图17-2-3所示．现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每

立方米有烟尘颗粒1013个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电荷量为q=+1.0×10-17C，质量为

m=2.0×10-15kg，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力．求合上电键后：

(1)经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附?(2)除尘过程电场对烟尘颗粒共做了多少功?(3)经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大?

答案：同以下0指导 指导：(1)当最靠近上表面的烟尘颗粒被吸附到下板时，烟尘就被全部吸附，烟尘颗粒受到的电场力F=qU/L

.105.221)2(.02.02221422J NALqU W s L qU m t mL

qUt at L -⨯====∴== (2)设烟尘颗粒下落距离为x,).()(212x L NA x L qU x L NA mv E k -•=-•=

当x=.014.02.2

1,,2121s L qU m a x t at x L ====达最大时

Ⅱ 题点经典类型题

1 (典型例题)如图17-2-4所示，水平放置的金属平行板的B 板接地，A 板电势为+U ，两板间距离为d ，d 比两板的尺寸小很多，在两板之间有一长为l 的绝缘轻杆，可绕固定轴中点O 在竖直面内无摩擦的自由转动，杆的两端分别连着两个小球1和2．它们的质量分别为m 1和m 2，m 1＜m 2；它们的带电量分别为-q 1和+q 2.求当杆由图示水平位置从静止开始转到竖直位置时两球的总动能．

命题目的与解题技巧：考查电场力的功与电势能变化的关系．综合重力势能变化．应用功能关系或能量守恒思想求解问题．

[解析] 在重力和电场力作用下杆转到竖直位置时，球1在下，球2在上，两者重力势解的减小量为 △Ep=(m 2-m 1)g 2

l ① 电势解的减小量为△E=(q 1+q 2)

2l d U • ② 根据能量守恒可知两球的动能为

E k =△Ep+△E ③

由①②③式解得E k =(m 2-m 1)g

2l +(q 1+q 2) 2

l d U • [答案] 见解析

2 (典型例题)如图17-2-5所示，a ，b ，c 为电场中同一条水平方向电场线上的三点，c 为ab 中点．a ，b 电势分别为ϕa =5V ，ϕb =3V ．下列叙述正确的是 A.该电场在c 点处的电势一定为4V

B ．a 点处的场强Ea 一定大于b 点处的场强Eb

C.一正电荷从c 点运动到b 点电势能一定减少

D ．一正电荷运动到c 点时受到的电场力由c 指向a

答案： C 指导：本题无法判断电场是否是匀强电场．可判断电场方向从a 指向b 的，不能确定c 点的电势，a 、b 两点的电场强度大小无法确定．正电荷从a →b ，民场力做正功，电势能降低．

3 (典型例题)如图17-2-6所示，在场强为E 的水平匀强电场中，一根长为l 的绝缘杆，两端分别固定着带有电量+q 和-q 的小球(大小不计)．现让绝缘杆绕中点O 逆时针转动a 角，则转动中带电小球克服电场力做功为______.

答案：同下面指导指导：本题考查电场力的功的是义式W=F ·d ，关键在于确定带电小球初未位置沿电场线方向的距离d ．+q 在电场中受电场力沿电场线方向而向右，它向左移动要克服电场力做功-q 受电场力与电场线