高中物理魯科版1第二章電勢(shì)能與電勢(shì)差 2023版第2章章末分層突破

章末分層突破[自我校對(duì)]①無(wú)關(guān)②WPO③無(wú)關(guān)④eq\f(Ep,q)⑤降低⑥垂直⑦不做功⑧φA－φB⑨qUAB⑩Ed?Q/U?εS/d?勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差、電勢(shì)能的比較物理量電場(chǎng)強(qiáng)度電勢(shì)電勢(shì)差電勢(shì)能意義描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)描述電場(chǎng)力做功的本領(lǐng)描述電荷在電場(chǎng)中的能量物理量電場(chǎng)強(qiáng)度電勢(shì)電勢(shì)差電勢(shì)能定義E＝eq\f(F,q)φ＝eq\f(Ep,q)UAB＝eq\f(WAB,q)Ep＝qφ矢標(biāo)性矢量：方向?yàn)榉旁陔妶?chǎng)中的正電荷的受力方向標(biāo)量，有正負(fù)，正負(fù)只表示大小標(biāo)量，有正負(fù)，正負(fù)只表示A、B兩點(diǎn)電勢(shì)的高低標(biāo)量，有正負(fù)，正負(fù)表示大小決定因素電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身決定，與試探電荷無(wú)關(guān)電勢(shì)由電場(chǎng)本身決定，與試探電荷無(wú)關(guān)，其大小與參考點(diǎn)的選取有關(guān)，有相對(duì)性由電場(chǎng)本身和兩點(diǎn)間差異決定，與試探電荷無(wú)關(guān)，與參考點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)由電荷量和該點(diǎn)電勢(shì)二者決定，與參考點(diǎn)選取有關(guān)聯(lián)系勻強(qiáng)電場(chǎng)中UAB＝Ed(d為A、B間沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向上的距離)；沿著電場(chǎng)強(qiáng)度方向電勢(shì)降落最快；UAB＝φA－φB；WAB＝EpA－EpB＝qφA－qφB＝qUAB(多選)如圖2-1所示，在兩等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，MN為兩電荷連線的中垂線，a、b、c三點(diǎn)所在直線平行于兩電荷的連線，且a與c關(guān)于MN對(duì)稱，b點(diǎn)位于MN上，d點(diǎn)位于兩電荷的連線上．以下判斷正確的是()圖2-1A．b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于d點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度B．b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于d點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度C．a(chǎn)、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差D．試探電荷＋q在a點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能小于在c點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能【解析】如題圖所示，在中垂線MN上，O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最大，在兩電荷之間的連線上，O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最小，即Eb<EO，EO<Ed，故Eb<Ed，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，等勢(shì)線具有對(duì)稱性，a、c兩點(diǎn)關(guān)于MN對(duì)稱，Uab＝Ubc，選項(xiàng)C正確；試探電荷＋q從a移到c，遠(yuǎn)離正電荷，靠近負(fù)電荷，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；另一種理解方法：a點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)電勢(shì)，試探電荷＋q在a處的電勢(shì)能大，在c處的電勢(shì)能小．【答案】BC1．電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)高低與該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小無(wú)關(guān)．2．電場(chǎng)中沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低得最快．3．E、φ、U、Ep均有正、負(fù)之分，但只有E是矢量．電場(chǎng)線、等勢(shì)面、運(yùn)動(dòng)軌跡的應(yīng)用1.在電場(chǎng)中，電場(chǎng)線和等勢(shì)面都是為了更好地描述電場(chǎng)而引入的，兩者之間既有聯(lián)系又有區(qū)別：(1)電場(chǎng)線總與等勢(shì)面垂直．電荷沿著電場(chǎng)線移動(dòng)，電場(chǎng)力一定做功；電荷沿著等勢(shì)面移動(dòng)，電場(chǎng)力一定不做功．(2)在同一電場(chǎng)中，等差等勢(shì)面的疏密也反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱，等差等勢(shì)面密集處，電場(chǎng)線也密集，電場(chǎng)強(qiáng)；反之，電場(chǎng)線稀疏，電場(chǎng)弱．(3)知道等勢(shì)面，可畫(huà)出電場(chǎng)線，知道電場(chǎng)線，也可畫(huà)出等勢(shì)面．2．帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是由電場(chǎng)力和初速度共同決定的，可以根據(jù)軌跡分析受到的電場(chǎng)力方向，進(jìn)一步研究加速度、動(dòng)能、電勢(shì)能的變化等．如圖2-2所示，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中，將兩個(gè)帶正電的試探電荷q1、q2分別置于A、B兩點(diǎn)，虛線為等勢(shì)線．取無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)，若將q1、q2移動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)的過(guò)程中外力克服電場(chǎng)力做的功相等，則下列說(shuō)法正確的是()圖2-2A．A點(diǎn)電勢(shì)大于B點(diǎn)電勢(shì)B．A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等C．q1的電荷量小于q2的電荷量D．q1在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于q2在B點(diǎn)的電勢(shì)能【解析】由于電場(chǎng)力做負(fù)功，所以Q應(yīng)帶負(fù)電荷，由負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生電場(chǎng)的電場(chǎng)線的分布規(guī)律可判斷出φB＞φA，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；由E＝keq\f(Q,r2)，r不相等，所以EA≠EB，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；由φA＝eq\f(WA→∞,q1)、φB＝eq\f(WB→∞,q2)，因?yàn)閃A→∞＝WB→∞，φA＜φB＜0，所以eq\f(1,q1)＞eq\f(1,q2)，即q1＜q2，故C項(xiàng)正確；由于克服電場(chǎng)力做功相等，且無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零，所以q1在A點(diǎn)的電勢(shì)能等于q2在B點(diǎn)的電勢(shì)能，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．【答案】C如圖2-3所示，虛線表示等勢(shì)面，相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等．有一帶正電的小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，實(shí)線表示小球的運(yùn)動(dòng)軌跡．小球在a點(diǎn)的動(dòng)能為20eV，運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為2eV.若取c點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)，則當(dāng)這個(gè)小球的電勢(shì)能等于6eV時(shí)，它的動(dòng)能為(不計(jì)重力和空氣阻力)()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：34022023】圖2-3A．18ev B．12eVC．10eV D．8eV【解析】由于帶電小球在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，只有電場(chǎng)力做功，因此能量之間的轉(zhuǎn)化只有動(dòng)能和電勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化，因等勢(shì)面為等差等勢(shì)面，在相鄰等勢(shì)面間移送電荷動(dòng)能變化相同，從a點(diǎn)到b點(diǎn)，動(dòng)能減小了18eV，所以從a點(diǎn)到c點(diǎn)動(dòng)能減少了6eV，c點(diǎn)動(dòng)能為14eV，故當(dāng)小球電勢(shì)能為6eV時(shí)，它的動(dòng)能為8eV，D對(duì)．【答案】D1．一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上．若將云母介質(zhì)移出，則電容器()A．極板上的電荷量變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大B．極板上的電荷量變小，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大C．極板上的電荷量變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變D．極板上的電荷量變小，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變【解析】平行板電容器電容的表達(dá)式為C＝eq\f(εS,4πkd)，將極板間的云母介質(zhì)移出后，導(dǎo)致電容器的電容C變?。捎跇O板間電壓不變，據(jù)Q＝CU知，極板上的電荷量變小．再考慮到極板間電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(U,d)，由于U、d不變，所以極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變，選項(xiàng)D正確．【答案】D2．關(guān)于靜電場(chǎng)的等勢(shì)面，下列說(shuō)法正確的是()A．兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面可能相交B．電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處相互垂直C．同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等D．將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面，電場(chǎng)力做正功【解析】在靜電場(chǎng)中，兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面不會(huì)相交，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電場(chǎng)線與等勢(shì)面一定相互垂直，選項(xiàng)B正確；同一等勢(shì)面上的電場(chǎng)強(qiáng)度可能相等，也可能不相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電場(chǎng)線總是由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面，移動(dòng)負(fù)試探電荷時(shí)，電場(chǎng)力做負(fù)功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】B3．如圖2-4所示，直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的兩組平行線，M、N、P、Q是它們的交點(diǎn)，四點(diǎn)處的電勢(shì)分別為φM、φN、φP、φQ.一電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力所做的負(fù)功相等．則()圖2-4A．直線a位于某一等勢(shì)面內(nèi)，φM>φQB．直線c位于某一等勢(shì)面內(nèi)，φM>φNC．若電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功D．若電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功【解析】由電子從M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力所做的負(fù)功相等可知，N、P兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，且電場(chǎng)線方向?yàn)镸N，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；M點(diǎn)與Q點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力不做功，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】B4.如圖2-5，P是固定的點(diǎn)電荷，虛線是以P為圓心的兩個(gè)圓．帶電粒子Q在P的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡與兩圓在同一平面內(nèi)，a、b、c為軌跡上的三個(gè)點(diǎn)．若Q僅受P的電場(chǎng)力作用，其在a、b、c點(diǎn)的加速度大小分別為aa、ab、ac，速度大小分別為va、vb、vc.則()圖2-5A．a(chǎn)a>ab>ac，va>vc>vbB．a(chǎn)a>ab>ac，vb>vc>vaC．a(chǎn)b>ac>aa，vb>vc>vaD．a(chǎn)b>ac>aa，va>vc>vb【解析】a、b、c三點(diǎn)到固定的點(diǎn)電荷P的距離rb<rc<ra，則三點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度由E＝keq\f(Q,r2)可知Eb>Ec>Ea，故帶電粒子Q在這三點(diǎn)的加速度ab>ac>aa.由運(yùn)動(dòng)軌跡可知帶電粒子Q所受P的電場(chǎng)力為斥力，從a到b電場(chǎng)力做負(fù)功，由動(dòng)能定理－|qUab|＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,b)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,a)<0，則vb<va，從b到c電場(chǎng)力做正功，由動(dòng)能定理|qUbc|＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,b)>0，vc>vb，又|Uab|>|Ubc|，則va>vc，故va>vc>vb，選項(xiàng)D正確．【答案】D5．如圖2-6所示，兩平行的帶電金屬板水平放置．若在兩板中間a點(diǎn)從靜止釋放一帶電微粒，微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將兩板繞過(guò)a點(diǎn)的軸(垂直于紙面)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°，再由a點(diǎn)從靜止釋放一同樣的微粒，該微粒將()圖2-6A．保持靜止?fàn)顟B(tài)B．向左上方做勻加速運(yùn)動(dòng)C．向正下方做勻加速運(yùn)動(dòng)D．向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng)【解析】?jī)砂逅椒胖脮r(shí)，放置于兩板間a點(diǎn)的帶電微粒保持靜止，帶電微粒受到的電場(chǎng)力與重力平衡．當(dāng)將兩板逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°時(shí)，電場(chǎng)力大小不變，方向逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)45°，受力如圖，則其合力方向沿二力角平分線方向，微粒將向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng)．選項(xiàng)D正確．【答案】D6．如圖2-7所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，A、B為其運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)．已知該粒子在A點(diǎn)的速度大小為v0，方向與電場(chǎng)方向的夾角為60°；它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度方向與電場(chǎng)方向的夾角為30°.不計(jì)重力．求A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差．圖2-7【解析】設(shè)帶電粒