精品10.1 電勢能和電勢 (人教版新教材)高中物理必修三第十章【知識點+練習(xí)】

1、1第十章 靜電場中的能量1 電勢能和電勢知識點一 電場力做功和電勢能1如圖所示，在勻強電場中不論 q 經(jīng)由什么路徑從 A 點移動到 B 點，靜電力做的功都相等說明靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)可以證明，對于非勻強電場也是適用的2 (1)概念：電荷在電場中具有的勢能用 Ep 表示(2)靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系：靜電力做的功等于電勢能的減少量，表達式： WABEpAEpB電場力做正功，電勢能減少；電場力做負功，電勢能增加。3電勢能的大?。弘姾稍谀滁c的電勢能，等于把它從這點移動到零勢能位置時靜電力做的功4 對電勢能的理解(1)系統(tǒng)性：電勢能是由電場和電荷共同決定

2、的，是屬于電荷和電場所共有的，我們習(xí)慣上說成 電荷的電勢能(2)相對性：電勢能是相對的，其大小與選定的參考點有關(guān)確定電荷的電勢能，首先應(yīng)確定參 考點，也就是零勢能點的位置(3)標(biāo)量性： 電勢能是標(biāo)量，有正負但沒有方向 電勢能為正值表示電勢能大于參考點的電勢能， 電勢能為負值表示電勢能小于參考點的電勢能知識點二 電勢1 概念：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值Eq2 定義式和單位： p p ，單位是伏特，符號是 V相對性：電勢也是相對的，常取離場源電荷無限遠處的電勢為零，或大地的電勢為零，電勢可 以是正值，也可以是負值，沒有方向，因此是標(biāo)量與電場線關(guān)系： 沿電場線的方向電勢降低電勢 p

3、p反映電場和處于其中的電荷共同具有的能量電勢能的大小是由點電荷 q 和該點電勢 p 共同 決定的電勢能 E描述電場能的性質(zhì)電場中某一點電勢 p 的大小，只跟電場本身有關(guān)，跟點電荷 q 無關(guān)電勢沿電場線逐漸下降，取定電勢零點后，某點的電勢高于零時，為正值；某點的電勢低于零時，為負值正點電荷(q)：電勢能的正負跟電勢的正負相同負點電荷(q)：電勢能的正負跟電勢的正負相反單位： V 單位： J聯(lián)系： Ep qp拓展 等量電荷間電勢的變化等量同種電荷：在連線上：電勢先減小再增大但中點電勢不為 0.其中垂線上：電勢逐漸減小等量異種電荷：在連線上：電勢從正電荷到負電荷一直減小在中垂線上：電勢不變(0 勢線

4、)23在靜電場中，將一正電荷從 a 點移到 b 點，電場力做了負功，則( )【例 1】 (多選)圖中的實線表示電場線， 虛線表示只受電場力作用的帶正電粒子的運動軌跡 粒子先經(jīng)過 M 點，再經(jīng)過N 點，可以判斷( )AM 點的電勢大于N 點的電勢B M 點的電勢小于N 點的電勢C粒子在 M 點受到的電場力大于在N 點受到的電場力D粒子在 M 點受到的電場力小于在N 點受到的電場力【例 2】 (多選) 如圖所示為帶電粒子只在電場力作用下運動的vt 圖像，在 a 點的速度為va，運動到 b 點的速度為 vb ，則下列說法中正確的是( )A電場中 a 點電勢一定比 b 點電勢高B粒子在 a 點的電勢能

5、一定比在 b 點的電勢能大C在 0t1 時間內(nèi)，粒子運動路徑與電場力可能不在一條直線上D在 0t1 時間內(nèi)，粒子運動過程中受到的電場力先減小后增大再減小【例 3】如圖，兩電荷量分別為 Q (Q0)和Q 的點電荷對稱地放置在x 軸上原點 O 的兩側(cè)， a 點位于 x 軸上 O 點與點電荷 Q 之間， b 位于y 軸 O 點上方。取無窮遠處的電勢為零，下列說法正確的是( )A b 點的電勢為零，電場強度也為零B正的試探電荷在 a 點的電勢能大于零，所受電場力方向向左 C將正的試探電荷從 O 點移到 a 點，必須克服電場力做功D將同一正的試探電荷先后從 O、b 點移到 a 點，后者電勢能的變化較大隨

6、堂練習(xí)1關(guān)于靜電場下列說法正確的是( )A負電荷沿電場線方向移動時，電勢能一定增加B負電荷沿電場線方向移動時，電勢能一定減小C電場強度大的位置電勢一定高，電場強度小的位置電勢一定低D電場強度為零的點，電勢一定為零2(多選)一負電荷僅受電場力的作用， 從電場中的 A 點運動到 B 點， 在此過程中該電荷做初速 度為零的勻加速直線運動，則A 、B 兩點電場強度 EA 、EB 及該電荷在 A 、B 兩點的電勢能 EpA 、EpB 之間的關(guān)系為( )A B A B pA pB pA pBA E E B E E C E E D E EA b 點的電場強度一定比 a 點大3B電場線方向一定從 b 指向aC

7、 b 點的電勢一定比 a 點高 D該電荷的動能一定減小4在兩個等量負點電荷所形成的電場中，設(shè)這兩個點電荷連線中點為a，該連線的中垂線上有一點 b，這兩點的電勢分別為a、b ，q 在 a、b 兩點的電勢能為Epa、Epb，則下列說法中正確的是 ( )A a 點電場強度為零， aEpb B a 點電場強度不為零， aEpbC a 點電場強度不為零， a b ，EpaEpb D a 點電場強度為零， ab ，EpaEpb5 (多選)某電場的電場線分布如圖所示，下列說法正確的是( )A a 點的電勢低于 b 點的電勢B c 點的電場強度大于 d 點的電場強度C若將一正試探電荷由 a 點移到 b 點，電

8、場力做負功D若將一負試探電荷由 c 點移到 d 點，電勢能增加6如圖所示，勻強電場電場線與 AC 平行，把 108 C 的負電荷從 A 點移到 B 點，靜電力做功 6108 J ，AB 長 6 cm，AB 與AC 成 60角(1)求場強方向；(2)設(shè) B 處電勢為 1 V，則 A 處電勢為多少？電子在A 處電勢能為多少？7.如圖所示，高速運動的 粒子(帶正電)被位于 O 點的重原子核散射，實線表示 粒子運動的軌跡， M、N 和 Q 為軌跡上的三點， N 點離核最近， Q 點比 M 點離核更遠，則( )A 粒子在 M 點的速率比在 Q 點的大B三點中， 粒子在 N 點的電勢能最大C 在重核產(chǎn)生的

9、電場中， M 點的電勢比 Q 點的低D 粒子從 M 點運動到 Q 點，電場力對它做的總功為負功9.(多選)如圖中虛線為勻強電場中的等勢線，兩粒子M、N 質(zhì)量相等，所帶電荷量的絕對值也相 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( )AM 帶負電荷， N 帶正電荷 B M 帶正電荷， N 帶負電荷4CN 在從 O 點運動至 a 點的過程中電勢降低 D M 在 O 點和 b 點電勢能相同10 (多選) M、N 是某電場中一條電場線上的兩點，若在M 點釋放一個初速度為零

10、的電子，電 子僅在電場力作用下，并沿電場線由M 點運動到N 點，其電勢能隨位移變化的關(guān)系如圖所示，則下列說法正確的是( )M NC電子在 M、N 點電勢 pME B電子運動的軌跡可能為曲線A電子一定從A 向 B 運動 B若 aAaB ，則 Q 靠近 M 端且為正電荷 C無論 Q 為正電荷還是負電荷一定有EpAEPb D B 點電勢可能高于A 點電勢12 (多選) 在 x 軸上有兩個點電荷 q1 、q2 ，其靜電場的電勢 p 在 x 軸上分布如圖所示下列說法正確有( )A q1 和 q2 帶有異種電荷 B x1 處的電場強度為零C負電荷從x1 移到 x2 ，電勢能減小 D負電荷從x1 移到 x2

11、 ，受到的電場力增大13如圖所示， 在一足夠大的空間內(nèi)存在著水平向右的勻強電場， 電場強度大小 E3.0104 N/C. 有一個質(zhì)量 m4.0103 kg 的帶電小球，用絕緣輕細線懸掛起來，靜止時細線偏離豎直方向的夾角 37 .取 g10 m/s2 ，sin 370.60 ，cos 370.80，不計空氣阻力的作用求：(1)求小球所帶的電荷量及電性；(2)如果將細線輕輕剪斷，求細線剪斷后，小球運動的加速度大??；(3)從剪斷細線開始經(jīng)過時間t0.20 s，求這段時間內(nèi)小球電勢能的變化量5第十章 靜電場中的能量 1 電勢能和電勢【例 1】答案： AD解析： 根據(jù)順著電場線方向電勢降低可知， M 點

12、的電勢高于 N 點的電勢；故 A 正確， B 錯誤； 電場線的疏密表示電場強度的強弱，由圖可知， M 點的電場強度小于N 的電場強度， 故由 FqE 知： 電荷在 M 的電場力小于N 點的電場力；故 C 錯誤， D 正確；故選 AD.【例 2】答案： BD解析： 由于不知粒子的電性，因此不能確定兩粒子電勢的高低，故 A 錯誤；由于只有電場力 做功，電勢能與動能的和為一定值， b 點速度比 a 點速度大，在 b 點的動能比 a 點動能大，所以 粒子在 a 點的電勢能一定比在 b 點的電勢能大， 故 B 正確；由于 vt 圖象反映的是粒子做直線運 動的速度隨時間變化的規(guī)律， 因此粒子的運動路勁是一

13、條直線， 即粒子受到的電場力一定與運動速度在一條直線上，故 C 錯誤；由于 vt 圖象的斜率表示加速度，由圖可知，在 0t 時間內(nèi)，粒2子運動的加速度先減小后增大，再減小，由牛頓第二定律可知，粒子運動過程中受到的電場力先 減小后增大再減小，故 D 正確。故選： BD?！纠?3】答案： C解析： 結(jié)合等量異種點電荷的電場的特點可知，兩個等量異種電荷連線的垂直平分線是一條等 勢線。 電場強度方向與等勢面方向垂直， 而且指向電勢低的方向， 所以 b 點的電勢無窮遠處的電勢， 等于 0，而電場強度不等于 0，故 A 錯誤； 由圖， 兩個點電荷在 a 點產(chǎn)生的電場強度的方向都向右， 所以合場強的方向一定

14、向右，則正電荷在a 點受到的電場力的方向向右，正試探電荷從a 向 O 運動 的過程中，電場力做正功，電勢能減小，而 O 點的電勢等于 0，所以正的試探電荷在 a 點的電勢能 大于零， 故 B 錯誤； 由于 O 到 a 點間的電場強度方向向右， 正電荷在 O 到 a 點間受到的電場力的方 向向右，正試探電荷從 O 向 a 運動的過程中，克服電場力做正功， C 正確；兩個等量異種電荷連線 的垂直平分線是一條等勢線，所以O(shè)、b 兩點的電勢是相等的，將同一正的試探電荷先后從O、b 兩點移到 a 點，二者電勢能的變化相等，故D 錯誤。隨堂練習(xí)1 、答案： A2 、答案： AD解析： 負電荷在電場中只受電

15、場力作用而做勻加速直線運動， 可知電場是勻強電場， 故 A 對 由 于電場力對負電荷做正功，動能增加，則電勢能減少，故D 對3 、答案： C4 、答案： D解析： a 點為電荷連線的中點， a 點的電場強度是兩個完全相同的電荷在該點處產(chǎn)生電場強度的 矢量和，故 Ea0；從兩等量負電荷的等勢面可知， a 點處的電勢最低，所以 ab ；電勢越低的地 方，其電勢能越低，故EpaEN，A 正確；帶電粒子初速度為零，且沿著電6場線運動，其軌跡一定為直線， B 錯誤；電場力做正功， 電勢能減小，電子的機械能不守恒，負電荷 在低電勢處電勢能大，故在 M 點的電勢低于在 N 點的電勢， C 正確， D 錯誤。

16、11、答案： BC解析： 電子在電場中做曲線運動，虛線 AB 是電子只在 靜電力作用下的運動軌跡，電場力 沿電場線直線曲線的凹側(cè)，電場的方向與電場力的方向相反，如圖所示，由所知條件無法判斷電 子的運動方向，故 A 錯誤；若 aAaB ，說明電子在 M 點受到的電場力較大， M 點的電場強度較 大，根據(jù)點電荷的電場分布可知，靠近 M 端為場源電荷的位置，應(yīng)帶正電，故 B 正確；無論 Q 為正電荷還是負電荷， 一定有電勢 AB，電子電勢能 Ep =-e，電勢能是標(biāo)量， 所以一定有 EpAEpB， 故 C 正確， D 錯誤。12 、答案： AC解析： 由圖知 x1 處的電勢等于零， 所以 q1 和 q2 帶有異種電荷， A 正確， 圖象的斜率描述該處的 電場強度，故x1 處場強不為零， B 錯誤；負電荷從x1 移到 x2 ，由低電勢向高電勢移動，電場力做正 功，電勢能減小，故C 正確；由圖知，負電荷從x1 移到 x2 ，電場強度越來越小，故電荷受到的電場 力減小，所以 D 錯誤13 、答案： (1)1.0106 C，正電荷(2)12.5 m/s2(3)4.5103 J解析： (1) 小球受到重力 mg、電