高中物理 第1章 第6節(jié) 電勢差與電場強度的關(guān)系練習 新人教版選修31.doc

第6節(jié)電勢差與電場強度的關(guān)系1靜電力做功的計算方法(1)從力的角度計算，在場強為e的勻強電場中沿電場方向把電荷量為q的正電荷從a點移到b點，a、b間距離為s，靜電力做功wabqes(2)從能的角度計算，如果a、b兩點間電勢差為uab，靜電力做功wabquab2電場強度與電勢差的區(qū)別(1)物理意義不同：電場強度e描述電場力的特征，電勢差u描述電場能的特征(2)e是矢量，u是標量(3)表達式不同：e，ued(4)單位不同：e為v/m，u為v3電場強度與電勢差的關(guān)系(1)在勻強電場中e說明：u表示a、b兩點間的電勢差，d表示a、b兩點沿場強方向的距離，或兩點在場強方向上的投影間的距離此式只適用于勻強電場(2)電場中，電勢降落最快的方向為電場強度的方向(3)在勻強電場中，場強在數(shù)值上等于沿電場方向每單位距離上的電勢差 基礎(chǔ)鞏固1對關(guān)系式uabed的理解，正確的是(c)a式中的d是a、b兩點間的距離ba、b兩點間距離越大，電勢差越大cd是a、b兩個等勢面的距離d此式適用于任何電場解析：公式uabed只適用于勻強電場，其中d為沿場強方向上的距離2下列關(guān)于勻強電場中場強和電勢差的關(guān)系，正確的說法是(c)a在相同距離上的兩點，電勢差大的其場強也必定大b場強在數(shù)值上等于每單位距離上的電勢降落c沿著電場線方向，任何相同距離上的電勢降落必定相等d電勢降低的方向必定是電場強度的方向解析：選項a、b的錯誤在于對距離d的理解，d應(yīng)為沿場強方向的距離選項d的錯誤在于忽視了電勢降低的方向有很多，不同方向的電勢降落快慢程度可能不同3如圖所示，在場強為e的勻強電場中有a、b兩點，ab連線長l，與電場線夾角為.則ab兩點的電勢差為 (d)a0 bel celsin delcos 解析：由ued，d為ab兩點間距沿電場線方向上的投影所以電勢差為uelcos ， d正確4(多選)如圖所示的勻強電場場強為103 n/c，abdc4 cm，bcad3 cm.則下述計算結(jié)果正確的是(ad)aab之間的電勢差為40 vbac之間的電勢差為50 v c將q5103 c的點電荷沿矩形路徑abcd移動一周，電場力做功是0.25 j d將q5103 c的點電荷沿abc或adc從a移動到c，電場力做功都是0.2 j分析：根據(jù)勻強電場中電勢差與場強的關(guān)系式ued，d是電場線方向兩點間的距離，求解兩點間的電勢差根據(jù)公式wqu求解電場力做功解析：a.ab之間的電勢差uabeab1030.04 v40 v故a正確b.由圖看出，b、c在同一等勢面上，電勢相等，則ac之間的電勢差等于ab之間的電勢差，為40 v故b錯誤c.將q5103 c的點電荷沿矩形路徑abcd移動一周，電場力不做功故c錯誤d.將q5103 c的點電荷沿abc或adc從a移動到c，電場力做功相等，電場力做功為wqu510340 j0.2 j故d正確故選ad點評：電場力做功與重力做功相似，只與電荷初末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)5如圖所示，在xoy平面內(nèi)有一個以o為圓心，半徑r0.1 m的圓，p為圓周上的一點，o、p兩點連線與x軸正方向的夾角為.若空間存在沿y軸負方向的勻強電場，場強大小e100 v/m，則o、p兩點的電勢差可表示為(a)auop10sin (v) buop10sin (v)cuop10cos (v) duop10cos (v)解析：根據(jù)勻強電場中電場強度和電勢差的關(guān)系uopedersin 1000.1sin 10sin (v)，a項正確能力提升6勻強電場中的三點a、b、c是一個三角形的三個頂點，ab的長度為1 m，d為ab的中點，如圖所示已知電場線的方向平行于abc所在平面，a、b、c三點的電勢分別為14 v、6 v和2 v設(shè)場強大小為e，一電荷量為1106 c的正電荷從d點移到c點，電場力所做的功為w，則(a) aw8106 j，e8 v/mbw6106 j，e6 v/mcw8106 j，e8 v/mdw6106 j，e6 v/m解析：在勻強電場中，沿ab方向電勢是均勻降落的，所以addb，則d v10 v，udcdc8 v，電荷從d移到c電場力做功為wqudc11068 j8106 j，由圖及各點電勢可知，電場方向不沿ab方向，所以e8 v/m.7(多選)圖中虛線為勻強電場中與場強方向垂直的等間距平行直線兩粒子m、n質(zhì)量相等，所帶電荷的絕對值也相等現(xiàn)將m、n從虛線上的o點以相同速率射出，兩粒子在電場中運動的軌跡分別如圖中兩條實線所示點a、b、c為實線與虛線的交點已知o點電勢高于c點若不計重力，則(bd) am帶負電荷，n帶正電荷bn在a點的速度與m在c點的速度大小相同cn在從o點運動至a點的過程中克服電場力做功dm在從o點運動至b點的過程中，電場力對它做的功等于零解析：因o點電勢高于c點，故場強方向向下，由軌跡彎曲方向知m帶正電，n帶負電，a選項錯誤；因uaouoc，利用動能定理得：a、c兩點速度大小相同，b選項正確；n從o到a過程電場力做正功，c選項錯誤；o、b在同一等勢面上，電場力做功為零，d選項正確8(多選)某靜電場沿x方向的電勢分布如圖所示，則(ac) a在0x1之間不存在沿x方向的電場b在0x1之間存在著沿x方向的勻強電場c在x1x2之間存在著沿x方向的勻強電場d在x1x2之間存在著沿x方向的非勻強電場解析：在0x1之間電勢不變，即在0x1之間等勢，故在此方向無電場；在x1x2之間電勢隨距離均勻減小，則在x1x2之間有沿x軸正方向的勻強電場，故a、c正確9一長為l的細線，上端固定，下端拴一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球，處于如圖所示的水平向右的勻強電場中開始時，將細線與小球拉成水平，小球靜止在a點，釋放后小球由靜止開始向下擺動，當細線轉(zhuǎn)過60角時，小球到達b點速度恰好為零試求：(1)a、b兩點的電勢差uab；(2)勻強電場的場強大?。?3)小球到達b點時，細線對小球的拉力大小解析：(1)小球由ab過程中，由動能定理：mglsin 60quab0所以uab.(2)e.(3)小球在ab間擺動，由對稱性知，b處細線拉力與a處細線拉力相等，而在a處，由水平方向平衡有：taeqmg所以tbtamg，或在b處，沿細線方向合力為零，有：tbeqcos 60mgcos 30mg.答案：(1)(2)(3)mg10如圖所示的電場，等勢面是一簇互相平行的豎直平面，間隔均為d，各面電勢已在圖中標出，現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電小球以速度v0、方向與水平方向成45角斜向上射入電場，要使小球做直線運動，求：(1)小球應(yīng)帶何種電荷？電荷量是多少？(2)在入射方向上小球最大位移量是多少？(電場足夠大)解析：小球做直線運動的條件是合外力方向和初速度方向在一條直線上因此可以先對小球受力分析，確定出小球帶電性質(zhì)和電荷量，然后再用動能定理求小球在入射方向上的最大位移量(1)作電場線如圖甲所示，由題意，只有當f合與v0在一條直線上才可能使小球做直線