高中物理 第一章 第5節(jié) 電勢差課時作業(yè) 新人教版選修31.doc

第5節(jié)電勢差1電場中兩點間電勢的差值叫電勢差，uabab，ubaba，因而uabuba.2電勢差是標量電勢差有正負，電勢差的正負表示電場中兩點電勢的高低，若uab0，則ab.如uab5 v，說明a點的電勢比b點的電勢低5 v.3公式wabquab，適用于任何電場，應用時要注意各物理量的正負，若q為負，uab為負，則靜電力做的功為正功；若q為負，uab為正，則靜電力做的功為負功4某電場中，點電荷從a點移到b點，電場力做功為零，則()aa、b兩點的場強一定相等ba、b兩點間的電勢差一定為零ca、b兩點的電勢一定相等d電荷所受到的電場力總是垂直于其移動方向答案bc解析電荷在電場中移動過程中，電場力做功為零，則其電勢能不變，電荷在初末兩位置的電勢能相等，因此電荷所在的初末兩位置電勢相等，但初末兩位置間場強不一定相等雖然電場力做功為零，但不一定在移動時電荷運動方向總是與電場力方向垂直，因為電場力做功為零可以由多種可能的運動路徑造成5對于電場中a、b兩點，下列說法正確的是()a電勢差的定義式uabwab/q，說明兩點間的電勢差uab與電場力做功wab成正比，與移動電荷的電荷量q成反比ba、b兩點間的電勢差等于將正電荷從a點移到b點電場力所做的功c將1 c電荷從a點移到b點，電場力做1 j的功，這兩點間的電勢差為1 vd電荷由a點移到b點的過程中，除受電場力外，還受其他力的作用，電荷電勢能的變化就不再等于電場力所做的功答案c解析根據(jù)電勢差的定義，電場中兩點間的電勢差在數(shù)值上等于將單位正電荷從一點移到另一點電場力所做的功，僅由電場及兩點位置決定，與移動的電荷量及做功的多少無關，即u是比值定義式，所以a錯， b錯，c對電勢能的變化唯一決定于電場力做的功，與其他力是否做功，做多少功無關，d錯6關于電勢差和電場力做功的說法中，正確的是()a電勢差是矢量，電場力做的功是標量b在兩點間移動電荷，電場力不做功，則兩點間的電勢差為零c在兩點間被移動的電荷的電荷量越少，則兩點間的電勢差越大d在兩點間移動電荷時，電場力做正功，則兩點間的電勢差大于零答案b解析電勢差是標量，其正負號不表示方向，故a錯兩點間的電勢差與被移動的電荷的電荷量無關，故c錯若在兩點間移動負電荷時，電場力做正功，則這兩點間電勢差為負值，故d錯，只有b對圖17如圖1所示為一個點電荷電場的電場線(實線)和等勢線(虛線)，兩相鄰等勢線間的電勢差為4 v，有一個帶電荷量為q1.0108 c的負電荷從a點沿不規(guī)則曲線移到b點，電場力做功為_ j.答案4.0108解析wabquab1.01084 j4.0108 j.8在電場中把一個電荷量為6108 c的點電荷從a點移到b點，電場力做功為3105 j，將此電荷從b點移到c點，電場力做功為4.5105 j，求：a與c兩點間的電勢差答案250 v解析把電荷從a移到c電場力做功wacwabwbc3105 j4.5105 j1.5105 j.則a、c間的電勢差uac v250 v.【概念規(guī)律練】知識點一電勢差1下列說法正確的是()a電勢差與電勢一樣，是相對量，與零點的選取有關b電勢差是一個標量，但是有正值和負值之分c由于電場力做功跟移動電荷的路徑無關，所以電勢差也跟移動電荷的路徑無關，只跟這兩點的位置有關da、b兩點的電勢差是恒定的，不隨零電勢點的不同而改變，所以uabuba答案bc解析電勢差的大小與零電勢點的選取無關，故a錯從電勢差的特性可知電勢差是標量，有正負之分，b項正確從電場力做功的特點及電勢差的定義可知兩點間的電勢差只與兩點間的位置有關，c項正確最易錯的是把電勢差與電壓相混淆，電勢差可以反映出兩點電勢的高低，uabuba，而電壓只是電勢差的大小，故d項錯誤點評電勢差僅由電場及兩點在電場中的位置決定，與零電勢點的選取無關2將一個電荷量為106 c的負電荷從電場中的a點移到b點，克服電場力做功2106 j從c點移到d點，電場力做功7106 j，若已知b點比c點電勢高3 v，則uda_.答案2 v解析由負電荷從電場中a點移到b點克服電場力做功，從c點移到d點電場力做正功知：a點電勢高于b點，c點電勢低于d點有：uab v2 v，ucd v7 v，即uabab2 v，ucdcd7 v，ubcbc3 v，則udada(uabubcucd)2 v.點評(1)電勢差是表示電場能的性質的物理量，只由電場本身的性質決定，與wab和q無關(2)電勢差和靜電力做功密切相關，由公式uab看出，電勢差在數(shù)值上等于移動單位正電荷時靜電力所做的功(3)利用公式uab和wabquab時，各量的正負號有兩種處理辦法：帶正負號進行運算，根據(jù)計算結果的正負判斷電勢高低或功的正負只將絕對值代入公式運算，例如計算wab，無論q、uab正負，只將它們的絕對值代入公式，若要知道wab的正負，可根據(jù)靜電力方向和位移方向的夾角來判定知識點二電勢差與電場力做功的關系3關于電勢差與電場力做功的說法中，正確的是()a電勢差的大小由在兩點間移動電荷時電場力做的功和電荷的電荷量決定b電場力在兩點間移動電荷做功的多少由兩點間的電勢差和該電荷的電荷量決定c電勢差是矢量，電場力做的功是標量d電場中兩點間的電勢差等于電場力做的功，電荷的電勢能減小答案b解析本題主要考查電勢差的概念及電場力做功與電勢差的關系電勢差的大小由電場本身的因素決定，與移動電荷的電荷量及移動電荷所做的功無關，a項錯由wabquab知，b項對電勢差、電場力做的功都是標量，c項錯電場中兩點間的電勢差等于將單位正電荷從一點移到另一點電場力所做的功，d項錯，因此正確選項為b.4如圖2所示，把電荷量為5109 c的電荷，從電場中的a點移到b點，其電勢能_(選填“增大”、“減小”或“不變”)；若a點的電勢ua15 v，b點的電勢ub10 v，則此過程中電場力做的功為_ j.圖2答案增大2.5108解析負電荷順著電場線移動，電場力做負功，電勢能增加wabquabq(uaub)5109(1510) j2.5108 j.點評由uab得：wabquab.因此只要知道電荷的電荷量和兩點的電勢差，便可求電場力做的功計算中需注意正負號的處理若把q和uab的正負號代入，則得出的w的正負即表示正、負功5如圖3所示，a、b、c、d為勻強電場中四個等勢面，相鄰等勢面間距離為2 cm，已知uac60 v，求：圖3 (1)設b點電勢為零，求a、c、d、p點的電勢；(2)將q1.01010 c的點電荷由a移到d電場力所做的功wad；(3)將q1.01010 c的點電荷由b移到c，再經(jīng)過d最后回到p，電場力所做的功wbcdp.答案(1)a30 v，c30 v，d60 v，p0(2)wad9.0109 j(3)wbcdp0解析(1)由題意可知pb0uac60 v，uabubc，所以uaba030 v則a30 v，同理c30 v，d60 v(2)由做功的公式：wadquadq(ad)9.0109 j(3)由于電場力做功與路徑無關，只與初末位置有關，所以做功為wbcdpqubp0.點評利用wabquab計算時，公式中wab、q、uab均可以有正、負，注意各物理量用正、負值代入電場力對電荷所做的功只與初末位置有關，與路徑無關6如圖4所示，在a點由靜止釋放一個質量為m，電荷量為q的帶電粒子，粒子到達b點時速度恰好為零，設ab所在的電場線豎直向下，a、b間的高度差為h，則()圖4a帶電粒子帶負電ba、b兩點間的電勢差uabcb點場強大于a點場強da點場強大于b點場強答案abc解析帶電粒子由a到b的過程中，重力做正功，而粒子運動到b點時動能沒有增大，說明電場力做負功根據(jù)動能定理有：mghquab0，解得a、b兩點間電勢差為uab.因為a點電勢高于b點電勢，uab0，所以粒子帶負電，選項a、b皆正確帶電粒子由a運動到b過程中，在重力和電場力的共同作用下，先加速運動后減速運動因為重力為恒力，所以電場力為變力，且電場力越來越大，由此可見b點場強大于a點場強選項c正確，d錯誤7如圖5所示，光滑絕緣細桿豎直放置，它與以點電荷q為圓心的某一個圓周交于b、c兩點，質量為m，帶電荷量為q的小環(huán)從a點由靜止下滑，已知qq，abh，小環(huán)到達b點時，速度為，求：圖5(1)小環(huán)由a到b過程中，電場力對小環(huán)做的功；(2)a、c兩點間的電勢差uac等于多少？答案(1)mgh(2)解析(1)小環(huán)下落過程中受恒力g和變力f電作用，利用動能定理：wabmgh.(2)點電荷的等勢面為同心球面，所以bc，uacuab.方法總結帶電粒子在電場中的運動問題，可以用動能定理去分析處理，要注意動能定理中的總功應是包括電場力在內的所有力的功可由動能定理計算電場力的功，進而計算電場中兩點間的電勢差1關于靜電場，下列結論普遍成立的是()a電場強度大的地方電勢高，電場強度小的地方電勢低b電場中任意兩點之間的電勢差只與這兩點的場強有關c在正電荷或負電荷產(chǎn)生的靜電場中，場強方向都指向電勢降低最快的方向d將正點電荷從場強為零的一點移動到場強為零的另一點，電場力做功為零答案c解析在靜電場中，電勢沿著電場線逐漸降低，場強方向是電勢降低最快的方向，場強的大小與電場線分布疏密有關，與電勢高低無關，故a項錯誤，c項正確電場中兩點間的電勢差既與場強有關又與兩點間距離有關，b項錯誤場強為零的一點到場強為零的另一點間的電勢差不一定為零，故電場力做功不一定為零比如，在兩個等量同種點電荷形成的電場中，電場的中心點與邊緣點之間，故d項錯誤2一電子飛經(jīng)電場中a、b兩點，電子在a點電勢能為4.81017 j，動能為3.21017 j，電子經(jīng)過b點時電勢能為3.21017 j，如果電子只受靜電力作用，則()a電子在b點時動能為4.81017 jb由a點到b點靜電力做功為100 evc電子在b點時動能為1.61017 jda、b兩點間的電勢差為100 v答案ab3空間存在勻強電場，有一電荷量q(q0)、質量m的粒子從o點以速率v0射入電場，運動到a點時速率為2v0.現(xiàn)有另一電荷為q、質量為m的粒子以速率2v0仍從o點射入該電場，運動到b點時速率為3v0.若忽略重力的影響，則()a在o、a、b三點中，b點電勢最高b在o、a、b三點中， a點電勢最高coa間的電勢差比bo間的電勢差大doa間的電勢差比ba間的電勢差小答案ad解析根據(jù)電場力對正電荷做正功可得順著電場線運動，電勢降低，而對負電荷同樣做正功，電勢升高，a對；根據(jù)動能定理可以得o到a做的功小于o到b的，故c錯，d正確4如圖6中，a、b、c、d、e五點在一直線上，b、c兩點間的距離等于d、e兩點間的距離在a點固定放置一個點電荷，帶電荷量為q，已知在q的電場中b、c兩點間的電勢差為u.將另一個點電荷q從d點移動到e點的過程中()圖6a電場力做功qub克服電場力做功quc電場力做功大于qud電場力做功小于qu答案d解析 該電場為正點電荷產(chǎn)生的電場，從ae場強減小，電勢變化量不均勻，電場線密集的地方電勢降落較快，所以所以ubcude，故點電荷q從d點移到e點電場力做功小于qu.故d項正確 5如圖7所示，實線為電場線，虛線為等勢線，且abbc，電場中的a、b、c三點的場強分別為ea、eb、ec，電勢分別為a、b、c，ab、bc間的電勢差分別為uab、ubc，則下列關系中正確的是()圖7aabc becebeacuabbc，a正確；由電場線的密集程度可看出電場強度大小關系為ecebea，b對；電場線密集的地方電勢降落較快，故ubcuab，c對，d錯6一個電子在電場中的a點具有80 ev的電勢能，當它由a點運動到b點時克服靜電力做功30 ev，則()a電子在b點時的電勢能是50 evb電子的電勢能增加30 evcb點電勢比a點高110 evdb點電勢比a點低110 ev答案b解析電子從a到b克服靜電力做功30 ev，說明從a到b電勢能增加了30 ev，因此電子在b點時的電勢能應是110 ev，故a錯，b對從a到b移動電子克服靜電力做功，說明ab，兩點間的電勢差uabab30 v，故b點電勢比a點低30 v，所以c、d均錯7如圖8所示，o是一固定的點電荷，另一點電荷p從很遠以初速度v0射入點電荷o的電場，在電場力作用下的運動軌跡是曲線mn.a、b、c是以o為中心、ra、rb、rc為半徑畫出的三個圓，rcrbrbra.1、2、3、4為軌跡mn與三個圓的一些交點以|w12|表示點電荷p由1到2的過程中電場力做功的大小，|w34|表示由3到4的過程中電場力做功的大小，則()圖8a|w12|2|w34|b|w12|2|w34|cp、o兩電荷可能同號，也可能異號dp的初速度方向的延長線與o之間的距離可能為零答案b解析因為rbrarcrb，且eceb2|u34|，故b項正確從電荷p的彎曲運動軌道可知，p、o兩電荷一定異號，故c項錯如果p的初速度方向的延長線與o之間的距離為零，則p電荷的軌跡為一直線，故d錯8圖9中虛線所示為靜電場中的等勢面1、2、3、4相鄰的等勢面之間的電勢差相等，其中等勢面3的電勢為0.一帶正電的點電荷在靜電力的作用下運動，經(jīng)過a、b點時的動能分別為26 ev和5 ev.當這一點電荷運動到某一位置，其電勢能變?yōu)? ev，它的動能應為()圖9a8 ev b13 evc20 ev d34 ev答案c解析設相鄰等勢面之間的電勢差大小為u，正電荷從a運動到b，動能減少，電勢能增加，可知b點的電勢高于a點，則a2u，bu，設正電荷的電荷量為q，則正電荷在a點、b點的電勢能epa2qu，epbqu，據(jù)能量守恒定律ekaepaekbepb，代入數(shù)據(jù)得qu7 ev.設點電荷運動到c點時，其動能、電勢能分別為ekc、epc，且epc8 ev；據(jù)能量守恒定律ekaepaekcepc，26 ev(14 ev)ekc(8 ev)ekc20 ev.9如圖10所示，b、c、d三點都在以點電荷q為圓心的某同心圓弧上，將一檢驗電荷從a點分別圖10移到b、c、d各點時，電場力做功大小比較()awabwac bwadwabcwacwad dwabwac答案cd解析點電荷的等勢面為同心球面，故b、c、d三點位于同一等勢面上，故uabuacuad，將同一檢驗電荷從a點分別移到b、c、d各點，由電功的計算公式wqu可得電場力做功相同10如圖11所示是一勻強電場，已知場強e2102 n/c，現(xiàn)讓一個電荷量為q4108 c的電荷沿電場方向從m點移到n點，mn間的距離l30 cm.試求：(1)電荷從m點移到n點電勢能的變化；(2)m、n兩點間的電勢差圖11答案(1)電勢能增加了2.4106 j(2)60 v解析(1)由圖可知，負電荷在該電場