高中人教版物理選修3-1課時(shí)分層作業(yè)1-5電勢(shì)差

課時(shí)分層作業(yè)五電勢(shì)差(20分鐘50分)一、選擇題(本題共6小題,每小題5分,共30分)1.(多選)下面是四個(gè)同學(xué)對(duì)電勢(shì)和電勢(shì)差概念的理解,其中正確的是 ()A.甲說(shuō):只有選定一個(gè)參考點(diǎn)(零電勢(shì)點(diǎn)),電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)才有確定的值B.乙說(shuō):只有選定一個(gè)參考點(diǎn)(零電勢(shì)點(diǎn)),電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差才有確定的值C.丙說(shuō):電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)為負(fù),表明該點(diǎn)的電勢(shì)比參考點(diǎn)的電勢(shì)高D.丁說(shuō):電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能為正,表明電荷在該點(diǎn)具有的電勢(shì)能比在參考點(diǎn)(零電勢(shì)點(diǎn))處具有的電勢(shì)能大【解析】選A、D。電勢(shì)是相對(duì)量,與參考點(diǎn)選取有關(guān),A正確;電勢(shì)差是絕對(duì)量,與參考點(diǎn)選取無(wú)關(guān),B錯(cuò)誤;電勢(shì)、電勢(shì)能都是標(biāo)量,為負(fù)時(shí),表示比參考點(diǎn)的電勢(shì)低,C錯(cuò)誤、D正確。2.(多選)若在某電場(chǎng)中將5.0×10-8C的正電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做功6.0×103J,A.A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是1.2×105VB.A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是3.0×1010VC.若在A、B兩點(diǎn)間由A至B移動(dòng)2.5×10-8C的正電荷3.0×103JD.若在A、B兩點(diǎn)間由A至B移動(dòng)1.0×10-7C的正電荷3.0×1017J【解析】選A、C。由公式W=qU可得,電勢(shì)差U=QUOTE=QUOTEV=1.2×105V,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;若移動(dòng)2.5×10-8C的正電荷,靜電力做功W2=q2U=2.5×108×1.2×105J=3.0×103J,選項(xiàng)C正確;若移動(dòng)1.0×10-7C的正電荷,靜電力做功W3=q3U=1.0×107×1.2×105J=1.2×102J,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.將一個(gè)質(zhì)子從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做功3eV,將一個(gè)電子從C點(diǎn)移到A點(diǎn)電場(chǎng)力做功5eV,則B、C間電勢(shì)差UBC為 ()A.8VB.2VC.2VD.8V【解析】選B。一個(gè)質(zhì)子從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做功3eV,由電勢(shì)差的定義UAB=QUOTE=QUOTE=3VUCA=QUOTE=QUOTE=5V那么電勢(shì)差UBC=(UCA+UAB)=(5+3)V=2V,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。4.真空中,在x軸上的原點(diǎn)處和x=6a處分別固定一個(gè)點(diǎn)電荷M、N,在x=2a處由靜止釋放一個(gè)正點(diǎn)電荷P,假設(shè)試探電荷P只受電場(chǎng)力作用沿x軸方向運(yùn)動(dòng),得到試探電荷P的速度與其在x軸上的位置關(guān)系如圖所示,則下列說(shuō)法正確的是()A.點(diǎn)電荷M、N一定都是負(fù)電荷B.試探電荷P的電勢(shì)能一定是先增大后減小C.點(diǎn)電荷M、N所帶電荷量的絕對(duì)值之比為2∶1D.x=4a處的電場(chǎng)強(qiáng)度一定為零【解析】選D。根據(jù)題意,試探電荷僅在電場(chǎng)力作用下先加速后減速,其動(dòng)能先增大后減小,其電勢(shì)能先減小后增大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;試探電荷在x=4a處速度最大,電勢(shì)能最小,該處電場(chǎng)強(qiáng)度一定為零,選項(xiàng)D正確;在x軸上從原點(diǎn)處到x=6a處,電場(chǎng)強(qiáng)度從兩頭指向x=4a處,點(diǎn)電荷M、N一定都是正電荷,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由QUOTE=QUOTE可得QM=4QN,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。5.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m、帶電量為q的帶電微粒,以初速度v0從A點(diǎn)豎直向上射入真空中的沿水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,微粒通過(guò)電場(chǎng)中B點(diǎn)時(shí)速率vB=2v0,方向與電場(chǎng)的方向一致,則下列選項(xiàng)正確的是 ()A.微粒所受的電場(chǎng)力大小是其所受重力的2倍B.帶電微粒的機(jī)械能增加了2mQUOTEC.A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為QUOTED.A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為QUOTE【解析】選A、B、C。微粒在豎直方向受到重力作用,做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng);從A到B,v0=gt,水平方向受到電場(chǎng)力作用,加速度a=QUOTE,從A到B則有2v0=at,整理得a=2g,即qE=2mg,選項(xiàng)A對(duì);增加的機(jī)械能等于電場(chǎng)力做的功,ΔE=qE×QUOTEat2=2mg×QUOTE×2g×QUOTE=2mQUOTE,選項(xiàng)B對(duì);根據(jù)電場(chǎng)力做功WAB=qUAB可得UAB=QUOTE,選項(xiàng)C對(duì),D錯(cuò)。6.(多選)如圖所示,一條電場(chǎng)線(xiàn)與Ox軸重合,取O點(diǎn)電勢(shì)為零,Ox方向上各點(diǎn)的電勢(shì)φ隨x變化的情況如圖乙所示,若在O點(diǎn)由靜止釋放一電子,電子僅受電場(chǎng)力的作用,則 ()A.電子一直沿Ox負(fù)方向運(yùn)動(dòng)B.電場(chǎng)力一直做正功C.電子運(yùn)動(dòng)的加速度不變D.電子的電勢(shì)能逐漸增大【解析】選B、C。由電勢(shì)—位移圖象可知,電勢(shì)隨位移均勻增加,相同位移間的電勢(shì)差相同,電場(chǎng)強(qiáng)度恒定,電子運(yùn)動(dòng)的加速度恒定,C正確。沿Ox軸方向電勢(shì)增大,電場(chǎng)線(xiàn)方向與Ox軸負(fù)方向重合,電子沿Ox軸正方向運(yùn)動(dòng),A不正確。電場(chǎng)力方向也沿Ox軸正方向,電場(chǎng)力做正功,B正確。由功能關(guān)系,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少,D不正確。【補(bǔ)償訓(xùn)練】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)的電荷的電荷量越少,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)差大于零【解析】選B。電勢(shì)差是標(biāo)量,僅由電場(chǎng)本身決定,與W和q均無(wú)關(guān),故只有B對(duì)。二、非選擇題(20分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)7.如果把q=1.0×10-8C的電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)移到電場(chǎng)中的A點(diǎn),需要克服電場(chǎng)力做功W=1.2×104J,(1)q在A點(diǎn)的電勢(shì)能和A點(diǎn)的電勢(shì)各是多少?(2)q未移入電場(chǎng)前A點(diǎn)的電勢(shì)是多少?【解析】(1)電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零,電荷在無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)能也為零,即φ∞=0,Ep∞=0.由W∞A=Ep∞EpA得:1.2×104J=0EpA所以EpA=1.2×104J又因:φA=QUOTE所以φA=1.2×104V(2)A點(diǎn)的電勢(shì)是由電場(chǎng)本身決定的,跟A點(diǎn)是否有電荷存在無(wú)關(guān),所以q移入電場(chǎng)前,A點(diǎn)的電勢(shì)仍為1.2×104V。答案:(1)1.2×104J1.2×104V(2)1.2×104V【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示是一勻強(qiáng)電場(chǎng),已知場(chǎng)強(qiáng)E=2×102N/C,現(xiàn)讓一個(gè)帶電荷量q=4×10-8C的電荷沿電場(chǎng)方向從M點(diǎn)移到N點(diǎn),M、N間的距離x=30(1)電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)電勢(shì)能的變化。(2)M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差?！窘馕觥?1)負(fù)電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)時(shí),所受電場(chǎng)力的方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反,故電場(chǎng)力做負(fù)功為WMN=qEx=4×108×2×102×0.3J=2.4×106J。因電場(chǎng)力做負(fù)功,電荷的電勢(shì)能增加,增加的電勢(shì)能等于電荷克服電場(chǎng)力做的功,所以電荷電勢(shì)能增加了2.4×106J。(2)M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UMN=QUOTE=QUOTE=60V。答案:(1)電勢(shì)能增加了2.4×106J(2)60V(25分鐘50分)一、選擇題(本題共6小題,每小題6分,共36分)1.如圖所示,在處于O點(diǎn)的點(diǎn)電荷+Q形成的電場(chǎng)中,試探電荷q由A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做功為W1;以O(shè)A為半徑畫(huà)弧交OB于C點(diǎn),q由A點(diǎn)移到C點(diǎn)電場(chǎng)力做功為W2;q由C點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做功為W3。則三者的做功關(guān)系以及q由A點(diǎn)移到C點(diǎn)電場(chǎng)力做功W2的大小 ()A.W1=W2=W3,W2=0B.W1>W2=W3,W2>0C.W1=W3>W2,W2=0D.W1=W2<W3,W2=0【解析】選C。試探電荷q由A點(diǎn)移到C點(diǎn)電場(chǎng)力始終垂直于電荷運(yùn)動(dòng)的方向,電場(chǎng)力不做功,即A點(diǎn)、C點(diǎn)位于同一等勢(shì)面上,試探電荷q從A點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)電場(chǎng)力不做功,即W2=0;試探電荷q由A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做功且A、C位于同一等勢(shì)面上,故W1=W3,所以W1=W3>W2。2.一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn),電荷量q=2.0×10-9C,在靜電場(chǎng)中由a點(diǎn)移到b點(diǎn),在這過(guò)程中,除靜電力外,其他力做的功為6.0×105J,質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增加了8.0×105J,則a、b×104V B.1.0×104VC.4.0×104V D.7.0×104V【解析】選B。由動(dòng)能定理,外力對(duì)物體做功的代數(shù)和等于物體動(dòng)能的增量,得電場(chǎng)力對(duì)物體做的功W=8.0×105J6.0×105J=2.0×105J。由W=q(φaφb)得φaφb=QUOTE=1×104V,所以只有B對(duì)。3.如圖所示,實(shí)線(xiàn)為電場(chǎng)線(xiàn),虛線(xiàn)為等勢(shì)面,相鄰兩等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等。一個(gè)正電荷在等勢(shì)面L3處的動(dòng)能為20J,運(yùn)動(dòng)到等勢(shì)面L1處時(shí)動(dòng)能為零;現(xiàn)取L2為零電勢(shì)參考平面,則當(dāng)此電荷的電勢(shì)能為4J時(shí),它的動(dòng)能為(不計(jì)重力及空氣阻力)()A.16J B.10J C.6J D.4J【解析】選C。正電荷在電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力的作用,在L3時(shí),動(dòng)能為20J,運(yùn)動(dòng)到L2等勢(shì)面時(shí)其動(dòng)能一定是10J,此時(shí)電勢(shì)能為零,則此正電荷動(dòng)能和電勢(shì)能總和為10J。當(dāng)它的電勢(shì)能為4J時(shí),動(dòng)能為6J。所以C正確。4.如圖所示,三個(gè)等勢(shì)面上有a、b、c、d四點(diǎn),若將一正電荷由c經(jīng)a移到d,電場(chǎng)力做正功W1,若由c經(jīng)b移到d,電場(chǎng)力做正功W2,則 ()A.W1>W2φ1>φ2B.W1<W2φ1<φ2C.W1=W2φ1<φ2D.W1=W2φ1>φ2【解析】選D。由W=Uq可知,W1=W2。由Wcd=Ucd·q,Wcd>0,q>0,可知Ucb>0,故φ1>φ2>φ3,正確。5.(多選)如圖所示,在兩等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中,MN為兩電荷連線(xiàn)的中垂線(xiàn),a、b、c三點(diǎn)所在直線(xiàn)平行于兩電荷的連線(xiàn),且a與c關(guān)于MN對(duì)稱(chēng),b點(diǎn)位于MN上,d點(diǎn)位于兩電荷的連線(xiàn)上。以下判斷正確的是 ()A.b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)B.b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)C.a、b兩點(diǎn)間的電壓等于b、c兩點(diǎn)間的電壓D.試探電荷+q在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于在c點(diǎn)的電勢(shì)能【解析】選B、C。在兩等量異種電荷的連線(xiàn)上,中點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度最小;在兩等量異種電荷連線(xiàn)的中垂線(xiàn)上,中點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度最大;所以b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng),故A錯(cuò)誤,B正確;由對(duì)稱(chēng)性可知,a、b兩點(diǎn)間的電壓即電勢(shì)差等于b、c兩點(diǎn)間的電壓,故C正確;因a點(diǎn)的電勢(shì)高于c點(diǎn)的電勢(shì),故試探電荷+q在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能,故D錯(cuò)誤。6.在電場(chǎng)中,A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為UAB=75V,B、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為UBC=200V,則A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)高低關(guān)系為 ()A.φA>φB>φC B.φA<φC<φBC.φC>φA>φB D.φC>φB>φA【解析】選C。UAB=75V表示φA比φB高75V,UBC=200V,表示φC比φB高200V,所以三點(diǎn)電勢(shì)高低為φC>φA>φB,選C。二、非選擇題(14分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)7.如圖所示,在豎直平面內(nèi),光滑絕緣直桿AC與半徑為R的圓周交于B、C兩點(diǎn),在圓心處有一固定的正點(diǎn)電荷,B點(diǎn)為AC的中點(diǎn),C點(diǎn)位于圓周的最低點(diǎn)?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q、套在桿上的帶負(fù)電小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始沿桿下滑。已知重力加速度為g,A點(diǎn)距過(guò)C點(diǎn)的水平面的豎直高度為3R,小球滑到B點(diǎn)時(shí)的速度大小為2QUOTE。求:(1)小球滑至C點(diǎn)時(shí)的速度大小。(2)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。(3)若以C點(diǎn)作為參考點(diǎn)(零電勢(shì)點(diǎn)),試確定A點(diǎn)的電勢(shì)。【解析】(1)因B、C兩點(diǎn)電勢(shì)相等,故小球從B到C的