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(diǎn)間電勢的差值叫電勢差，uabab，ubaba，因而uabuba.2電勢差是標(biāo)量電勢差有正負(fù)，電勢差的正負(fù)表示電場中兩點(diǎn)電勢的高低，若uab0，則ab.如uab5 v，說明a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的電勢低5 v.3公式wabquab，適用于任何電場，應(yīng)用時要注意各物理量的正負(fù)，若q為負(fù)，uab為負(fù)，則靜電力做的功為正功；若q為負(fù)，uab為正，則靜電力做的功為負(fù)功4某電場中，點(diǎn)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場力做功為零，則()aa、b兩點(diǎn)的場強(qiáng)一定相等ba、b兩點(diǎn)間的電勢差一定為零ca、b兩點(diǎn)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(qiáng)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(yùn)動方向總是與電場力方向垂直，因?yàn)殡妶隽ψ龉榱憧梢杂啥喾N可能的運(yùn)動路徑造成5對于電場中a、b兩點(diǎn)，下列說法正確的是()a電勢差的定義式uabwab/q，說明兩點(diǎn)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(diǎn)間的電勢差等于將正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)電場力所做的功c將1 c電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場力做1 j的功，這兩點(diǎn)間的電勢差為1 vd電荷由a點(diǎn)移到b點(diǎn)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(diǎn)間的電勢差在數(shù)值上等于將單位正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)電場力所做的功，僅由電場及兩點(diǎn)位置決定，與移動的電荷量及做功的多少無關(guān)，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(guān)，d錯6關(guān)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(biāo)量b在兩點(diǎn)間移動電荷，電場力不做功，則兩點(diǎn)間的電勢差為零c在兩點(diǎn)間被移動的電荷的電荷量越少，則兩點(diǎn)間的電勢差越大d在兩點(diǎn)間移動電荷時，電場力做正功，則兩點(diǎn)間的電勢差大于零答案b解析電勢差是標(biāo)量，其正負(fù)號不表示方向，故a錯兩點(diǎn)間的電勢差與被移動的電荷的電荷量無關(guān)，故c錯若在兩點(diǎn)間移動負(fù)電荷時，電場力做正功，則這兩點(diǎn)間電勢差為負(fù)值，故d錯，只有b對圖17如圖1所示為一個點(diǎn)電荷電場的電場線(實(shí)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(fù)電荷從a點(diǎn)沿不規(guī)則曲線移到b點(diǎn)，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(diǎn)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場力做功為3105 j，將此電荷從b點(diǎn)移到c點(diǎn)，電場力做功為4.5105 j，求：a與c兩點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)的選取有關(guān)b電勢差是一個標(biāo)量，但是有正值和負(fù)值之分c由于電場力做功跟移動電荷的路徑無關(guān)，所以電勢差也跟移動電荷的路徑無關(guān)，只跟這兩點(diǎn)的位置有關(guān)da、b兩點(diǎn)的電勢差是恒定的，不隨零電勢點(diǎn)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(diǎn)的選取無關(guān)，故a錯從電勢差的特性可知電勢差是標(biāo)量，有正負(fù)之分，b項(xiàng)正確從電場力做功的特點(diǎn)及電勢差的定義可知兩點(diǎn)間的電勢差只與兩點(diǎn)間的位置有關(guān)，c項(xiàng)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(diǎn)電勢的高低，uabuba，而電壓只是電勢差的大小，故d項(xiàng)錯誤點(diǎn)評電勢差僅由電場及兩點(diǎn)在電場中的位置決定，與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān)2將一個電荷量為106 c的負(fù)電荷從電場中的a點(diǎn)移到b點(diǎn)，克服電場力做功2106 j從c點(diǎn)移到d點(diǎn)，電場力做功7106 j，若已知b點(diǎn)比c點(diǎn)電勢高3 v，則uda_.答案2 v解析由負(fù)電荷從電場中a點(diǎn)移到b點(diǎn)克服電場力做功，從c點(diǎn)移到d點(diǎn)電場力做正功知：a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)，c點(diǎn)電勢低于d點(diǎn)有：uab v2 v，ucd v7 v，即uabab2 v，ucdcd7 v，ubcbc3 v，則udada(uabubcucd)2 v.點(diǎn)評(1)電勢差是表示電場能的性質(zhì)的物理量，只由電場本身的性質(zhì)決定，與wab和q無關(guān)(2)電勢差和靜電力做功密切相關(guān)，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(fù)號有兩種處理辦法：帶正負(fù)號進(jìn)行運(yùn)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果的正負(fù)判斷電勢高低或功的正負(fù)只將絕對值代入公式運(yùn)算，例如計(jì)算wab，無論q、uab正負(fù)，只將它們的絕對值代入公式，若要知道wab的正負(fù)，可根據(jù)靜電力方向和位移方向的夾角來判定知識點(diǎn)二電勢差與電場力做功的關(guān)系3關(guān)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(diǎn)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(diǎn)間移動電荷做功的多少由兩點(diǎn)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(biāo)量d電場中兩點(diǎn)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(guān)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(guān)，a項(xiàng)錯由wabquab知，b項(xiàng)對電勢差、電場力做的功都是標(biāo)量，c項(xiàng)錯電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于將單位正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)電場力所做的功，d項(xiàng)錯，因此正確選項(xiàng)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(diǎn)移到b點(diǎn)，其電勢能_(選填“增大”、“減小”或“不變”)；若a點(diǎn)的電勢ua15 v，b點(diǎn)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(fù)電荷順著電場線移動，電場力做負(fù)功，電勢能增加wabquabq(uaub)5109(1510) j2.5108 j.點(diǎn)評由uab得：wabquab.因此只要知道電荷的電荷量和兩點(diǎn)的電勢差，便可求電場力做的功計(jì)算中需注意正負(fù)號的處理若把q和uab的正負(fù)號代入，則得出的w的正負(fù)即表示正、負(fù)功5如圖3所示，a、b、c、d為勻強(qiáng)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(shè)b點(diǎn)電勢為零，求a、c、d、p點(diǎn)的電勢；(2)將q1.01010 c的點(diǎn)電荷由a移到d電場力所做的功wad；(3)將q1.01010 c的點(diǎn)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(guān)，只與初末位置有關(guān)，所以做功為wbcdpqubp0.點(diǎn)評利用wabquab計(jì)算時，公式中wab、q、uab均可以有正、負(fù)，注意各物理量用正、負(fù)值代入電場力對電荷所做的功只與初末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)6如圖4所示，在a點(diǎn)由靜止釋放一個質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子，粒子到達(dá)b點(diǎn)時速度恰好為零，設(shè)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(fù)電ba、b兩點(diǎn)間的電勢差uabcb點(diǎn)場強(qiáng)大于a點(diǎn)場強(qiáng)da點(diǎn)場強(qiáng)大于b點(diǎn)場強(qiáng)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(yùn)動到b點(diǎn)時動能沒有增大，說明電場力做負(fù)功根據(jù)動能定理有：mghquab0，解得a、b兩點(diǎn)間電勢差為uab.因?yàn)閍點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢，uab0，所以粒子帶負(fù)電，選項(xiàng)a、b皆正確帶電粒子由a運(yùn)動到b過程中，在重力和電場力的共同作用下，先加速運(yùn)動后減速運(yùn)動因?yàn)橹亓楹懔?，所以電場力為變力，且電場力越來越大，由此可見b點(diǎn)場強(qiáng)大于a點(diǎn)場強(qiáng)選項(xiàng)c正確，d錯誤7如圖5所示，光滑絕緣細(xì)桿豎直放置，它與以點(diǎn)電荷q為圓心的某一個圓周交于b、c兩點(diǎn)，質(zhì)量為m，帶電荷量為q的小環(huán)從a點(diǎn)由靜止下滑，已知qq，abh，小環(huán)到達(dá)b點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)電荷的等勢面為同心球面，所以bc，uacuab.方法總結(jié)帶電粒子在電場中的運(yùn)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(yīng)是包括電場力在內(nèi)的所有力的功可由動能定理計(jì)算電場力的功，進(jìn)而計(jì)算電場中兩點(diǎn)間的電勢差1關(guān)于靜電場，下列結(jié)論普遍成立的是()a電場強(qiáng)度大的地方電勢高，電場強(qiáng)度小的地方電勢低b電場中任意兩點(diǎn)之間的電勢差只與這兩點(diǎn)的場強(qiáng)有關(guān)c在正電荷或負(fù)電荷產(chǎn)生的靜電場中，場強(qiáng)方向都指向電勢降低最快的方向d將正點(diǎn)電荷從場強(qiáng)為零的一點(diǎn)移動到場強(qiáng)為零的另一點(diǎn)，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(qiáng)方向是電勢降低最快的方向，場強(qiáng)的大小與電場線分布疏密有關(guān)，與電勢高低無關(guān)，故a項(xiàng)錯誤，c項(xiàng)正確電場中兩點(diǎn)間的電勢差既與場強(qiáng)有關(guān)又與兩點(diǎn)間距離有關(guān)，b項(xiàng)錯誤場強(qiáng)為零的一點(diǎn)到場強(qiáng)為零的另一點(diǎn)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(diǎn)電荷形成的電場中，電場的中心點(diǎn)與邊緣點(diǎn)之間，故d項(xiàng)錯誤2一電子飛經(jīng)電場中a、b兩點(diǎn)，電子在a點(diǎn)電勢能為4.81017 j，動能為3.21017 j，電子經(jīng)過b點(diǎn)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(diǎn)時動能為4.81017 jb由a點(diǎn)到b點(diǎn)靜電力做功為100 evc電子在b點(diǎn)時動能為1.61017 jda、b兩點(diǎn)間的電勢差為100 v答案ab3空間存在勻強(qiáng)電場，有一電荷量q(q0)、質(zhì)量m的粒子從o點(diǎn)以速率v0射入電場，運(yùn)動到a點(diǎn)時速率為2v0.現(xiàn)有另一電荷為q、質(zhì)量為m的粒子以速率2v0仍從o點(diǎn)射入該電場，運(yùn)動到b點(diǎn)時速率為3v0.若忽略重力的影響，則()a在o、a、b三點(diǎn)中，b點(diǎn)電勢最高b在o、a、b三點(diǎn)中， a點(diǎn)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(yùn)動，電勢降低，而對負(fù)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(diǎn)在一直線上，b、c兩點(diǎn)間的距離等于d、e兩點(diǎn)間的距離在a點(diǎn)固定放置一個點(diǎn)電荷，帶電荷量為q，已知在q的電場中b、c兩點(diǎn)間的電勢差為u.將另一個點(diǎn)電荷q從d點(diǎn)移動到e點(diǎn)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(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場，從ae場強(qiáng)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(diǎn)電荷q從d點(diǎn)移到e點(diǎn)電場力做功小于qu.故d項(xiàng)正確 5如圖7所示，實(shí)線為電場線，虛線為等勢線，且abbc，電場中的a、b、c三點(diǎn)的場強(qiáng)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(guān)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(qiáng)度大小關(guān)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(diǎn)具有80 ev的電勢能，當(dāng)它由a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)時克服靜電力做功30 ev，則()a電子在b點(diǎn)時的電勢能是50 evb電子的電勢能增加30 evcb點(diǎn)電勢比a點(diǎn)高110 evdb點(diǎn)電勢比a點(diǎn)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(diǎn)時的電勢能應(yīng)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(diǎn)間的電勢差uabab30 v，故b點(diǎn)電勢比a點(diǎn)低30 v，所以c、d均錯7如圖8所示，o是一固定的點(diǎn)電荷，另一點(diǎn)電荷p從很遠(yuǎn)以初速度v0射入點(diǎn)電荷o的電場，在電場力作用下的運(yùn)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(diǎn)以|w12|表示點(diǎn)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?yàn)閞brarcrb，且eceb2|u34|，故b項(xiàng)正確從電荷p的彎曲運(yùn)動軌道可知，p、o兩電荷一定異號，故c項(xiàng)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(diǎn)電荷在靜電力的作用下運(yùn)動，經(jīng)過a、b點(diǎn)時的動能分別為26 ev和5 ev.當(dāng)這一點(diǎn)電荷運(yùn)動到某一位置，其電勢能變?yōu)? ev，它的動能應(yīng)為()圖9a8 ev b13 evc20 ev d34 ev答案c解析設(shè)相鄰等勢面之間的電勢差大小為u，正電荷從a運(yùn)動到b，動能減少，電勢能增加，可知b點(diǎn)的電勢高于a點(diǎn)，則a2u，bu，設(shè)正電荷的電荷量為q，則正電荷在a點(diǎn)、b點(diǎn)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(shè)點(diǎn)電荷運(yùn)動到c點(diǎn)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(diǎn)都在以點(diǎn)電荷q為圓心的某同心圓弧上，將一檢驗(yàn)電荷從a點(diǎn)分別圖10移到b、c、d各點(diǎn)時，電場力做功大小比較()awabwac bwadwabcwacwad dwabwac答案cd解析點(diǎn)電荷的等勢面為同心球面，故b、c、d三點(diǎn)位于同一等勢面上，故uabuacuad，將同一檢驗(yàn)電荷從a點(diǎn)分別移到b、c、d各點(diǎn)，由電功的計(jì)算公式wqu可得電場力做功相同10如圖11所示是一勻強(qiáng)電場，已知場強(qiáng)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(diǎn)移到n點(diǎn)，mn間的距離l30 cm.試求：(1)電荷從m點(diǎn)移到n點(diǎn)電勢能的變化；(2)m、n兩點(diǎn)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(fù)電荷在該電場