高中物理人教版1第一章靜電場(chǎng)第5節(jié)電勢(shì)差 公開(kāi)課

第一章 靜電場(chǎng)1.5.電勢(shì)差自我檢測(cè)教師版學(xué)校:___________姓名：___________班級(jí)：___________考號(hào)：___________一、選擇題（題型注釋）1．對(duì)于電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是（）A．電勢(shì)差的定義式UAB＝，說(shuō)明兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB與靜電力做功WAB成正比，與移動(dòng)電荷的電荷量q成反比B．A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于將正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)靜電力所做的功C．將1C電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做1J的功，這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為1VD．電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過(guò)程中，除受靜電力外，還受其他力的作用，電荷電勢(shì)能的變化就不再等于靜電力所做的功【答案】C【解析】根據(jù)電勢(shì)差的定義，電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差在數(shù)值上等于將單位正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)靜電力所做的功，僅由電場(chǎng)及兩點(diǎn)位置決定，與移動(dòng)的電荷量及做功的多少無(wú)關(guān)，即U＝是比值定義式，所以AB錯(cuò)，C對(duì)；電勢(shì)能的變化唯一決定于靜電力做的功，與其他力是否做功，做多少功無(wú)關(guān)，D錯(cuò)。2．在靜電場(chǎng)中，一個(gè)電子由a點(diǎn)移到b點(diǎn)時(shí)靜電力做功為5eV（1eV=1．6×10-19J），則以下說(shuō)法中正確的是（）A．電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一定由b直線指向aB．a(chǎn)、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差Uab=5VC．電子的電勢(shì)能減少5eVD．電子的電勢(shì)能減少5J【答案】C【解析】電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由=－5V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；靜電力做功5eV，是正功，則電勢(shì)能減少5eV，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3．如圖所示，a、b是電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，將一點(diǎn)電荷q從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，靜電力做功W，且知a、b間的距離為d，以下說(shuō)法中正確的是（）A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為B．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E＝C．b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E＝D．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)為【答案】A【解析】由U＝知，A項(xiàng)正確；由于不知該電場(chǎng)是否是勻強(qiáng)電場(chǎng)，靜電力不一定為恒力，不能用W=Fx公式求解，所以BC項(xiàng)錯(cuò)；題中沒(méi)有指明零電勢(shì)點(diǎn)，所以D項(xiàng)錯(cuò)。4．靜電場(chǎng)中，帶電粒子僅在靜電力作用下從電勢(shì)為φa的a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至電勢(shì)為φb的b點(diǎn)，若帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的速率分別為va、vb，不計(jì)重力，則帶電粒子的比荷為（）A．B．C．D．【答案】C【解析】由電勢(shì)差公式以及動(dòng)能定理：Wab＝qUab＝q（φa－φb）＝m（vb2－va2），可得比荷為＝，故選C。5．如圖中虛線所示為靜電場(chǎng)中的等勢(shì)面1、2、3、4，相鄰的等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等，其中等勢(shì)面3的電勢(shì)為0，一帶正電的點(diǎn)電荷在靜電力的作用下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)A、B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為26eV和5eV。當(dāng)這一點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到某一位置，其電勢(shì)能變?yōu)?8eV時(shí)，它的動(dòng)能應(yīng)為（）A．8eVB．13eVC．20eVD．34eV【答案】C【解析】由于正電荷由A到B動(dòng)能減少了21eV，而電場(chǎng)中機(jī)械能和電勢(shì)能總和不變，故在3等勢(shì)面時(shí)動(dòng)能應(yīng)為12eV，總能量E=12eV+0eV=12eV，當(dāng)在某一位置，電勢(shì)能Ep=－8eV時(shí)，Ek=12eV-（-8eV）=20eV，故應(yīng)選C。二、多選題（題型注釋）6．關(guān)于電勢(shì)差和靜電力做功的說(shuō)法中，正確的是（）A．電勢(shì)差是矢量，靜電力做的功是標(biāo)量B．在兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷，靜電力不做功，則兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為零C．在兩點(diǎn)間被移動(dòng)的電荷的電荷量越大，則兩點(diǎn)間的電勢(shì)差越大D．在兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力做正功，則兩點(diǎn)間的電勢(shì)差不一定大于零【答案】BD【解析】電勢(shì)差是標(biāo)量，其正負(fù)號(hào)不表示方向，故A錯(cuò)；兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與被移動(dòng)的電荷的電荷量無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)；若在兩點(diǎn)間移動(dòng)負(fù)電荷時(shí)，靜電力做正功，則這兩點(diǎn)間電勢(shì)差為負(fù)值，故D正確。7．如圖甲所示，A、B為某電場(chǎng)中一條直線上的兩個(gè)點(diǎn)，現(xiàn)將正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)由靜止釋放，僅在靜電力作用下運(yùn)動(dòng)一段距離到達(dá)B點(diǎn)，其電勢(shì)能Ep隨位移x的變化關(guān)系如圖乙。從A到B的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是（）A．靜電力對(duì)電荷一直做正功B．電勢(shì)一直升高C．電荷所受靜電力先減小后增大D．UAB=0【答案】CD【解析】由乙圖可知，正電荷的電勢(shì)能先減小后增大，故靜電力對(duì)其先做正功后做負(fù)功，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于正點(diǎn)電荷電勢(shì)能先減小后增大，則電勢(shì)也先減小后增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；乙圖中，斜率的絕對(duì)值表示的含義是k＝＝＝q·E，即靜電力的大小，由圖可知，斜率絕對(duì)值先減小后增大，故靜電力先減小后增大，C項(xiàng)正確，從A到B靜電力做功為零，故UAB=0，D正確。8．如圖所示，絕緣水平面上固定一正點(diǎn)電荷Q，另一電荷量為－q、質(zhì)量為m的滑塊（可看做點(diǎn)電荷）從a點(diǎn)以初速度v0沿水平面向Q運(yùn)動(dòng)，到達(dá)b點(diǎn)時(shí)速度為零。已知a、b間距離為x，滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g。以下判斷正確的是（）A．滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受Q的庫(kù)侖力有可能大于滑動(dòng)摩擦力B．滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程的中間時(shí)刻速率小于C．此過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能為D．Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab＝【答案】BD【解析】若滑塊受到的庫(kù)侖力某時(shí)刻大于摩擦力，則滑塊即開(kāi)始做加速運(yùn)動(dòng)，不會(huì)在b點(diǎn)停下，A錯(cuò)；水平方向上滑塊受到恒定的摩擦力和逐漸變大的庫(kù)侖力，且摩擦力大于庫(kù)侖力，應(yīng)做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，前半段時(shí)間速度變化量較大，故中間時(shí)刻滑塊速率小于，B正確；滑塊從a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中，動(dòng)能和電勢(shì)能減小，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故內(nèi)能Q＝－qUab＝μmgx，顯然Q≠，C錯(cuò)；由上式還可得：Uab＝，D正確。三、填空題（題型注釋）9．如圖所示，帶正電的點(diǎn)電荷固定于Q點(diǎn)，電子在庫(kù)侖力作用下，以Q為焦點(diǎn)做橢圓運(yùn)動(dòng)。M、P、N為橢圓上的三點(diǎn)，P點(diǎn)是軌道上離Q最近的點(diǎn)。電子從M經(jīng)P到達(dá)N點(diǎn)的過(guò)程中，速率的變化變化情況是：____________；靜電力做功的情況是：____________；電勢(shì)能的變化情況是：______________?！敬鸢浮肯仍龃蠛鬁p小先做正功后做負(fù)功電勢(shì)能先減小后增大【解析】當(dāng)電子從M點(diǎn)向N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜電力先做正功，后做負(fù)功，運(yùn)動(dòng)的速率先增加后減小，所以動(dòng)能先增加后減小，則電勢(shì)能先減小后增加。10．如圖所示，電子的電量為e，質(zhì)量為m，以v0的速度沿與場(chǎng)強(qiáng)垂直的方向從A點(diǎn)飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)，并從另一側(cè)B點(diǎn)沿與場(chǎng)強(qiáng)方向成150°角飛出。則A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為_(kāi)__________?！敬鸢浮俊窘馕觥侩娮哟怪边M(jìn)入電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng)，在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平行四邊形定則知，B點(diǎn)的速度vB==2v0，根據(jù)動(dòng)能定理得：－eUAB=mvB2－mv02解得：UAB=四、計(jì)算題（題型注釋）11．有一帶電荷量q＝－3×10－6C的點(diǎn)電荷，從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)，克服靜電力做功6×10－4J，從B點(diǎn)移到C點(diǎn)靜電力做功9×10（1）AB、BC、CA間電勢(shì)差各為多少；（2）如以B點(diǎn)電勢(shì)為零，則A點(diǎn)的電勢(shì)為多少；電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能為多少?！敬鸢浮浚?）UAB＝200VUBC＝－300VUCA＝100V（2）φA＝200VEpC＝－9×10－4J【解析】（1）電荷由A移到B克服靜電力做功即靜電力做負(fù)功，WAB＝－6×10－4J，從B點(diǎn)移到C點(diǎn)靜電力做功9×10－4J，則WBC＝9×10－4J。V＝200VV＝－300VUCA＝UCB＋UBA＝100V（2）若φB＝0，由UAB＝φA－φB，得φA＝UAB＝200V由UBC＝φB－φC得φC＝φB－UBC＝0－（－300）V＝300V電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能EpC＝qφC＝－3×10－6×300J＝－9×10－4J12．在光滑的絕緣水平面上，相隔2L的A、B兩點(diǎn)固定有兩個(gè)電荷量均為Q的正點(diǎn)電荷，a、O、b是A、B連線上的三點(diǎn)，O為中點(diǎn)，Oa＝Ob＝。一質(zhì)量為m、電荷量為q的試探電荷以初速度v0從a點(diǎn)出發(fā)沿A、B連線向B運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，除靜電力外，試探電荷受到一個(gè)大小恒定的阻力作用，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能為初動(dòng)能的2倍，到b點(diǎn)時(shí)速度剛好為零。已知靜電力常量為k，設(shè)O處電勢(shì)為零，求：（1）a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小