高中物理人教版1第一章靜電場(chǎng)第5節(jié)電勢(shì)差【全國(guó)一等獎(jiǎng)】

第5節(jié)電勢(shì)差（滿分100分，60分鐘完成）班級(jí)_______姓名______ 第Ⅰ卷(選擇題共48分)一、選擇題：本大題共6小題，每小題8分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，選對(duì)的得8分，對(duì)而不全得4分。選錯(cuò)或不選的得0分。1．一負(fù)電荷僅受電場(chǎng)力的作用，從電場(chǎng)中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，在此過(guò)程中該電荷作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度EA、EB及該電荷的A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)能εA、εB之間的關(guān)系為 （） A．EA＝EB B．EA＜EB C．εA＝εB D．εA＞εB2．一負(fù)電荷僅受電場(chǎng)力的作用，從電場(chǎng)中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)。在此過(guò)程中該電荷作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度EA、EB及A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)φA、φB之間的關(guān)系為 （） A．EA＝EB，φA＞φB B．EA＝EB，φA＜φB C．EA＜EB，φA＝φB D．EA＜EB，φA＝φB3．在場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的物體以某一初速沿電場(chǎng)反方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，其加速度大小為，物體運(yùn)動(dòng)s距離時(shí)速度變?yōu)榱恪t（） A．物體克服電場(chǎng)力做功qEs B．物體的電勢(shì)能減少了 C．物體的電勢(shì)能增加了qEs D．物體的動(dòng)能減少了4．如圖1所示，甲是某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，a、b是這條線上的兩點(diǎn)，一負(fù)電荷只受電場(chǎng)力作用，沿電場(chǎng)線從a運(yùn)動(dòng)到b。在這過(guò)程中，電荷的速度一時(shí)間圖線如圖乙所示，比較a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)φ的高低和電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小，正確的是（）甲ab圖1乙vtO A．φA＞φB，甲ab圖1乙vtO B．φA＞φB，Ea＝Eb C．φA＞φB，Ea＞Eb D．φA＜φB，Ea＝Eb5．如圖2所示，在真空中有兩個(gè)等量正電荷Q1和Q2，分別置于a、b兩點(diǎn)，dc為ab連線的中垂線，d為無(wú)窮遠(yuǎn)處，現(xiàn)將另一正電荷由c點(diǎn)沿cd移向d點(diǎn)的過(guò)程中，下列說(shuō)法中，正確的是 （）圖2dcb圖2dcbaQ1Q2 B．q的電勢(shì)能逐漸減小 C．q受到的電場(chǎng)力一直在減小 D．q受到的電場(chǎng)力先增大后減小6．一個(gè)帶正電的粒子在電場(chǎng)中只受到電場(chǎng)力的作用，在4s內(nèi)它的速度—時(shí)間圖線如圖3所示，下列關(guān)于電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子的作用的說(shuō)法（）圖32104O圖32104O-10t/sv/m·s－1 B．前2s內(nèi)與后2s內(nèi)電場(chǎng)力大小相等、方向相反C．前2s內(nèi)與后2s內(nèi)電場(chǎng)力對(duì)粒子作的功大小相等、符號(hào)相同 D．前2s內(nèi)與后2s內(nèi)電場(chǎng)力對(duì)粒子作的功大小相等、符號(hào)相反第Ⅱ卷（非選擇題，共52分）二、填空、實(shí)驗(yàn)題：本大題共3小題，每小題8分，共24分。把正確答案填寫在題中橫線上或按要求作答。7．將一電荷量q＝2×10－6C的點(diǎn)電荷從電場(chǎng)外一點(diǎn)P移至電場(chǎng)中的A點(diǎn)，電場(chǎng)力做功W＝4×10－5J，則A點(diǎn)的電勢(shì)是V8．有兩個(gè)帶電小球m1與m2，分別帶電＋Q1和＋Q2，在絕緣光滑水平面上，沿同一直線相向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它們相距r時(shí)，速率分別為v1與v2，電勢(shì)能為E，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中（不相碰）電勢(shì)能的最大值為。CBADE圖4θ9．如圖4所示，在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有相距為l的A、B兩點(diǎn)，直線AB與電場(chǎng)線的夾角為θ，將一電量為q的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，若沿直線AB移動(dòng)該電荷，電場(chǎng)力做的功W1＝___________；若沿路徑ACB移動(dòng)該電荷，電場(chǎng)力做的功W2＝___________；若沿曲線ADB移動(dòng)該電荷，電場(chǎng)力做的功W3CBADE圖4θ三、計(jì)算題：本大題共2小題，計(jì)28分。解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。10．（12分）α粒子從無(wú)窮遠(yuǎn)處以等于光速十分之一的速度正對(duì)著靜止的金核射去（沒(méi)有撞到金核上）。已知離點(diǎn)電荷Q距離為r處的電勢(shì)的計(jì)算式為：φ＝，那么α粒子的最大電勢(shì)能是多大？由此估算金原子核的半徑是多大？v0Oθ圖5E11．（16分）如圖5所示，一勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)方向是水平的。一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電的小球，從O點(diǎn)出發(fā)，初速度的大小為v0v0Oθ圖5E第5節(jié)電勢(shì)差參考答案一、選擇題：1．【答案】AD【點(diǎn)撥】負(fù)電荷從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，表明受恒定的電場(chǎng)力作用，A正確，B錯(cuò)誤；電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能增加，電勢(shì)能減小，C錯(cuò)誤，D正確。2．【答案】B【點(diǎn)撥】負(fù)電荷從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，表明受恒定的電場(chǎng)力作用，有EA＝EB；負(fù)電荷在僅受電場(chǎng)力作用，應(yīng)逆著電場(chǎng)線才能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，即從低電勢(shì)點(diǎn)向高電勢(shì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，所以有φA＜φB，B正確。3．【答案】ACD【點(diǎn)撥】物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做負(fù)功，功的數(shù)值為W＝qEs，電勢(shì)能增加了qEs，A、C正確，B錯(cuò)誤；物體加速度大小為，則物體受到的合外力為，合外力做負(fù)功，物體的動(dòng)能減少了，D正確。4．【答案】B【點(diǎn)撥】從速度時(shí)間圖象可以看出物體做勻減速運(yùn)動(dòng)，所以有Ea＝Eb，物體的速度減少，必然電勢(shì)能增加，負(fù)電荷從高電勢(shì)點(diǎn)向低電勢(shì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，B正確。5．【答案】BD【點(diǎn)撥】根據(jù)等量正電荷的電場(chǎng)線的分布知道，在cd線上，電場(chǎng)線方向從c到d，所以當(dāng)正電荷由c點(diǎn)沿cd移向d點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能逐漸減小，A錯(cuò)誤、B正確；因c點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零，無(wú)窮遠(yuǎn)處場(chǎng)強(qiáng)也為零，而cd之間的場(chǎng)強(qiáng)不為零，所以電場(chǎng)力先增大后減小，C錯(cuò)誤，D正確。6．【答案】AD【點(diǎn)撥】從圖象知粒子作勻變速運(yùn)動(dòng)，粒子受到的電場(chǎng)力恒定不變，A正確、B錯(cuò)誤；前2s內(nèi)粒子速度越來(lái)越小，電場(chǎng)力做負(fù)功，后2s內(nèi)粒子的速度反方向越來(lái)越大，電場(chǎng)力做正功，而粒子在前2s內(nèi)與后2s內(nèi)的位移大小相等，所以C錯(cuò)誤、D正確。二、填空、實(shí)驗(yàn)：7．【答案】－20V【點(diǎn)撥】設(shè)場(chǎng)外一點(diǎn)P電勢(shì)為φp，φp＝0。從P→A，電場(chǎng)力的功W＝qUPA＝q（φp－φA），即4×10－5＝2×10－6（0－φA），得：φA＝－20V。8．【答案】E＋【點(diǎn)撥】?jī)汕蜃罱咏鼤r(shí)電勢(shì)能最大，二者有共同速度v，由動(dòng)量守恒定律可得m1v1－m2v2＝（m1＋m2）v由能量守恒可得電勢(shì)能的最大值為Em＝聯(lián)立解得：Em＝E＋。9．【答案】qElcosθ；qElcosθ；qElcosθ；電場(chǎng)力做功的大小與路徑無(wú)關(guān)，只與始末位置有關(guān)【點(diǎn)撥】正電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受的電場(chǎng)力為恒力，大小F＝qE，方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同。根據(jù)功的公式W＝Fscosθ，沿直線AB移動(dòng)該電荷，電場(chǎng)力做的功W1＝Flcosθ＝qElcosθ；沿路徑ACB移動(dòng)該電荷電場(chǎng)力做的功W2＝Flsinθ×cos90o+Flcosθ＝qElcosθ；若沿曲線ADB移動(dòng)電荷，可以將曲線分割成無(wú)數(shù)個(gè)平行電場(chǎng)和垂直于電場(chǎng)方向的折線，其中垂直于電場(chǎng)方向移動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功，平行于電場(chǎng)方向移動(dòng)電荷電場(chǎng)力做功累加起來(lái)就是沿折線ADB移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力做的功，故有W3＝qElcosθ。可以看出不論沿直線AB、沿折線ACB還是沿曲線ACD把電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做的功都相等，電場(chǎng)力做功的大小與路徑無(wú)關(guān)，只與始末位置有關(guān)。三、計(jì)算題：10．【答案】×10－12J；×10－14【解析】α粒子向金核靠近過(guò)程中克服電場(chǎng)力做功，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，到不能再接近（兩者速度相等時(shí)），可認(rèn)為二者間的距離就是金核的半徑r。根據(jù)動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律，結(jié)合金核質(zhì)量遠(yuǎn)大于α粒子的質(zhì)量，有初動(dòng)能幾乎全部轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為零，故最大電勢(shì)能E＝＝×10－12J。再由E＝qφ＝，得r＝×10－14m，可見(jiàn)金核的半徑不會(huì)大于×10－14m。11