沙河高中物理第一章静电场第四节电势能和电势导学案新人教选修

第四节电势能和电势(一)
【学习目标】
1、理解静电力做功的特点，电势能的概念，电势能与电场力做功的关系。

2、理解电势的概念，明确电势能、电势、静电力的功，电势能的关系，了解电势与电
场线的关系，等势面的意义以及与电场线的关系。

3、理解掌握电势差的概念、定义式与应用。

【重点难点】
重点：理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。

难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。

【自主学习】
静电力做功的特点：
结合课本图1.4-1（右图）分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。

1）q沿直线从A到B：＿＿＿＿＿＿＿＿
2）q沿折线从A到M、再从M到B:＿＿＿＿＿＿＿＿
3）q沿任意曲线线A到B：＿＿＿＿＿＿＿
结论：在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与＿＿＿＿＿＿＿有关，而与＿＿＿＿＿＿＿无关。

课堂学习一：电势能
对比“重力势能的定义”；“重力做功与重力势能的变化关系”回答下列问题．
问题1：什么是电势能？
问题2：电场力做功与电势能变化的关系是怎样的？
问题3：电势能的零点在什么地方？
课堂学习二：电势
问题：如图所示的匀强电场，场强为E，取O点为零势能点，A点距O点为l， AO连线与电场强度反
方向的夹角为θ.电荷量分别为q和2q的电荷在A点的电势能为多少？电势能是否相同？电势能与电荷量的比值是否相同？
课堂学习三:等势面
问题1：类比于地图上的等高线，回答什么是等势面？
问题2：为什么等势面一定跟电场线垂直？
【课堂小结/本节知识网络】
一、电势能与电场力做功：
电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加。

电场力做多少功，电势能就变化多少。

在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而它们的总量保持不变。

二、电势（相当于高度）
零电势位置的规定：大地或无穷远默认为零，电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择。

电势与电场线的关系：沿着电场线的方向电势降低的最快。

（电场线指向电势降低的方向）
正电荷的电场中电势为正，负电荷的电场中电势为负。

高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r一定，A、B为平行板电容器的两块正对金属板，R1为光敏电阻，R2为定值电阻。

当R3的滑动触头P在a端时，闭合开关S，此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U。

以下说法正确的是
A．若仅将R3的滑动触头P向b端移动，则Ⅰ减小，U增大
B．若仅增大A、B板间距离，则电容器所带电荷量增大
C．若仅用更强的光照射R1，则Ⅰ增大，U增大
D．若仅用更强的光照射R1，则U变化量的绝对值与Ⅰ变化量的绝对值的比值不变
2．如图所示，一辆有四分之一圆弧轨道的小车停在粗糙的水平地面上，小球从静止开始由车的顶端无摩擦滑下，且小车始终保持静止状态，当小球运动到A点(A点图中未画出)时，地面对小车的静摩擦力有最大值，则A点和轨道圆心O点的连线与水平方向的夹角θ为( )
A．37° B．30° C．60° D．45°
3．如图所示，静止在光滑水平面上的木板，右端有一根轻质弹簧沿水平方向与木板相连，木板质量．。

质量
的铁块以水平速度，从木板的左端沿板面向右滑行，压缩弹簧后又被弹回，最后恰好停在木板的左端。

在上述过程中弹簧具有的最大弹性势能为
A．3J B．6J C．20J D．4J
4．如图A、B、C三球质量均为m，轻质弹簧一端固定在斜面顶端、另一端与A球相连，A、B间固定一个轻杆，B、C间由一轻质细线连接。

倾角为θ的光滑斜面固定在地面上，弹簧、轻杆与细线均平行于斜面，初始系统处于静止状态，细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是（）
A．A球的受力情况未变，加速度为零
B．C球的加速度沿斜面向下，大小为g
C．A、B之间杆的拉力大小为2mgsin
D．A、B两个小球的加速度均沿斜面向上，大小均为
5．真空中，在x轴上x=0和x=8处分别固定两个电性相同的点电荷Q l和Q2。

电荷间连线上的电场强度E 随x变化的图像如图所示（+x方向为场强正方向），其中x=6处E=0。

将一个正试探电荷在x=2处由静止释放（重力不计，取无穷远处电势为零）。

则
A．Q1、Q2均为负电荷
B．Q1、Q2带电量之比为9：1
C．在x=6处电势为0
D．该试探电荷向x轴正方向运动时，电势能一直减小
6．如图所示，平行板电容器与电动势为E的电源连接，上极板A接地，一带负电的油滴固定于电容器中的P点，现将平行板电容器的下极板B竖直向下移动一小段距离，则（）
A．带电油滴所受静电力不变
B．P点的电势将升高
C．带电油滴在P点时的电势能增大
D．电容器的电容减小，极板带电荷量增大
二、多项选择题
7．如图所示,一列简谐波沿x轴传播,实线为t=0时的波形图,此时P质点向y轴负方向振动;虚线为
0.02s(小于1个周期)时的波形图。

则下列说法正确的是（_____）
A．波沿x轴正方向传播
B．波速为3.5m/s
C．t=0.02s时,x=8cm处质点向y轴负方向振动
D．t=0至t=0.08s,质点P通过的路程为0.04m
E.该波的频率为6.25Hz
8．如图所示，一定质量的理想气体，由状态a经状态b变化到状态c，下列说法正确的是____________
A．状态a的温度高于状态b的温度
B．由状态a到状态b的过程，外界对气体做正功
C．由状态b到状态c的过程，气体放出热量
D．状态a的温度低于状态c的温度
E由状态b到状态c的过程，气体分子的平均动能减小
9．近年来，我国航天事业取得长足进步，相信不久的将来，我国宇航员将到达火星。

若宇航员在距火星表面高h处将一物体（视为质点）以初速度v0水平抛出，测得抛出点与着落点相距2h，已知火星的半径为R，自转周期为T，万有引力常量为G，不计大气阻力。

下列说法正确的是
A．火星表面的重力加速度为
B．火星的质量约为
C．火星的第一宇宙速度为
D．火星的同步卫星的高度为
10．要发射远地卫星，需要先将卫星发射至近地圆形轨道1运行，然后在Q点点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后在P点再次点火，将卫星送入同步圆形轨道3运行，如图所示．已知轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点．若只考虑地球对卫星的引力作用，则卫星分别在轨道1、2、3上正常运行时，下列说法正确的是（）
A．若卫星在轨道1、2、3上正常运行时的周期分别为T1、T2、T3，则有T1＜T2＜T3
B．卫星沿轨道2由Q点运动到P点时引力做负功，卫星与地球组成的系统机械能守恒
C．根据公式v=ωr可知，卫星在轨道3上的运行速度大于在轨道1上的运行速度
D．根据v=知，卫星在轨道2上任意位置的运行速度都小于在轨道1上的运行速度
三、实验题
11．如图所示，一质量为m=1kg的滑块从倾角为θ=37°的斜面上自静止开始滑下，滑行距离s=9m后进入半径为R=9m的光滑圆弧AB，其圆心角也为θ=37°，然后水平滑上与平台等高的小车。

已知小车质量
为M=5kg，滑块与斜面及小车表面的动摩擦因数，地面光滑且小车足够长，取g=10m/s2（sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：
（1）滑块在斜面上的滑行时间
（2）滑块滑到B点时的速度
（3）当小车开始匀速运动时，滑块在车上滑行的距离
12．读出下图中游标卡尺和螺旋测微器的读数：
游标卡尺的读数为_________mm.；螺旋测微器的读数为_________mm.
四、解答题
13．如图所示，在竖直平面内有一绝缘“”型杆放在水平
向右的匀强电场中，其中AB、CD水平且足够长，光滑半圆半径为R，质量为m、电量为+q的带电小球穿在杆上，从距B点x=5.75R处以某初速v0开始向左运动。

已知小球运动中电量不变，小球与AB、CD间动摩擦因数分别为μ1=0.25、μ2=0.80，电场力Eq=3mg/4，重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

求：
（1）若小球初速度v0=4，则小球运动到半圆上B点时受到
的支持力为多大；
（2）小球初速度v0满足什么条件可以运动过C点；
（3）若小球初速度v=4，初始位置变为x=4R，则小球在杆上静止时通过的路程为多大。

14．一块用折射率的玻璃制作的透明体，其横截面如图所示，ab是一半径为R的圆弧，ac边与bc边垂直，，当一
束平行光线垂直照射到ac边时点没有光线射入
部分和bc部分的外表面只有一部分是亮的，而其余是暗的，求：
部分的外表面是亮的部分的弧长；
部分的外表面是亮的部分的弧长．【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．ACE
8．ABD
9．AB
10．AB
三、实验题
11．（1）3s（2）（3）6m
12．4mm 0.920mm
四、解答题
13．（1）（2）
（3）
14．部分的外表面是亮的部分的弧长为
；
部分的外表面是亮的部分的弧长为
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示，直角三角形ABC位于方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，其中电场方向平行于三角形所在平面。

已知∠A=30°，AB边长为a，D是AC的中点，CE垂直于BD且交于O点。

一带电粒子由B点射入，恰能沿直线BD通过三角形区域。

若A、B、C三点的电势分别为0、
、2，已知
>0，粒子重力不计。

下列说法正确的是
A．粒子一定带正电
B．磁场方向垂直三角形所在平面向外C．E点电势为
D．电场强度大小为
2．在一斜面顶端，将甲乙两个小球分别以v和的速度沿同一方向水平抛出，两球都落在该斜面上。

甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的
A．2倍 B．4倍 C．6倍 D．8倍
3．某同学将一足球竖直砸向水平地面，足球以5m/s的速度被地面反向弹回，当足球上升到最高点后落回地面，以后足球每次与地面碰撞被弹回时速度均为碰撞前速度的。

不计足球与地面碰撞的时间和空气阻力，取g=10m/s2，
则足球从第一次被弹回到最后停止运动的总时间为
A．8s B．4 s C．2 s D．1.5s
4．从同一地点同时开始沿同一直线运动的两个物体Ⅰ、Ⅱ的速度－时间图象如图所示．在0～t2时间内，下列说法中正确的是（）
A．Ⅰ物体所受的合外力不断增大，Ⅱ物体所受的合外力不断减小
B．在第一次相遇之前，t1时刻两物体相距最远
C．t2时刻两物体相遇
D．Ⅰ、Ⅱ两个物体的平均速度大小都是
5．假设宇宙中有两颗相距无限远的行星A和B，自身球体半径分别为R A和R B．两颗行星各自周围的卫星的轨道半径的三次方（r3）与运行公转周期的平方（T2）的关系如图所示；T0为卫星环绕各自行星表面运行的周期。

则（）
A．行星A的质量小于行星B的质量
B．行星A的密度小于行星B的密度
C．行星A的第一宇宙速度等于行星B的第一宇宙速度
D．当两行星周围的卫星的运动轨道半径相同时，行星A的卫星的向心加速度大于行星B的卫星的向心加速度
6．如图所示，小船过河时，船头偏向上游与水流方向成α角，船相对于静水的速度为v，其航线恰好垂直于河岸。

现水流速度稍有减小，为保持航线不变，且准时到达对岸，下列措施中可行的是（）
A．增大α角，增大v B．减小α角，减小v
C．减小α角，保持v不变D．增大α角，保持v不变
二、多项选择题
7．一列沿轴正方向传播的简谐波在
时刻的波形如图所示，已知
质点从0时刻起经过
第一次到达波谷，则下列判断正确的是A．简谐波的周期为
B．简谐波的波速为
C．在时质点的振动方向沿轴正方向
D．某个时刻两质点的振动方向可能相同
E. 质点的振动方程为
8．如图所示。

是某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率v的关系图象。

则由图象可知（）
A．遏止电压与入射光的频率无关
B．该金属的逸出功等于hv0
C．图象的斜率表示普朗克常量h
D．入射光的频率为3v0时，产生的光电子的最大初动能为2hv0
9．如图所示的电路，a、b、c为三个相同的灯泡，其电阻大于电源的内阻，当变阻器R的滑片P向上移动时，下列判断中正确的是（）
A．b灯中电流变化值小于c灯中电流变化值
B．a、b两灯变亮，c灯变暗
C．电源输出功率增大
D．电源的供电效率增大
10．如图甲所示，一根水平张紧弹性长绳上有等间距的O、P、Q三个质点，这三个质点间距离为。

时刻O质
点从平衡位置开始沿y物方向振动，并产生沿x轴正方向传播的波，O质点的振动图象如图乙所示。

当O 质点第一次达到正向最大位移时，P质点刚开始振动，已知振动和波形图中质点的位移规定的正方向相同。

（）
A．质点Q的起振方向为y轴正方向
B．O、P两质点之间的距离为半个波长
C．这列波传播的速度为
D．在一个周期内，质点O通过的路程为
三、实验题
11．如图所示，在 xOy坐标系中的一个矩形区域里，存在着沿y轴负方向的匀强电场，场强E=1.0×103N/C，该区域的水平宽度为L=3.0m，竖直宽度足够大．一带电粒子从y轴上的A点（纵坐标为h=2.0m）以初动能E k=1.0×10-8J沿x轴正方向射出，粒子的带电量为q=1.0×10-11C，为使粒子通过x轴上的B点（横坐标为d=4.0m），则该电场区域应处于何位置，求出其左边界位置对应的横坐标？（不计粒子的重力作用）
12．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列做法正确的是
A．作v-t图象时，必须用圆滑曲线连线且经过每一个点
B．先使纸带运动，再接通电源
C．牵引小车的钩码越多越好
D．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处
四、解答题
13．能量守恒是自然界基本规律，能量转化通过做功实现。

如图所示，质量为m的小球在自由下落过程中只受到重力作用，小球经过A点的速率为，经过B点的速
率为。

以地面为重力势能的零势能面，小球在A点的重力势能为=，在B点的重力势能为
=。

请根据动能定理证明：小球在A、B两点的机械能相等。

14．如图所示，均匀介质中两波源S1、S2分别位于x轴上x1 =0、x2=14m处，质点P位于x 轴上x p=4m处，T=0时刻两波源同时开始由平衡位置向y轴正方向振动，振动周期均为T=0. 1s，波长均为4m，波源S l
的振幅为A1 =4cm，波源S2的振幅为A3=6cm，求：
(i)求两列波的传播速度大小为多少？
( ii)从t=0至t=0. 35s内质点P通过的路程为多少？
【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．ABE
8．BD
9．BC
10．AC
三、实验题
11．①1.2m②1.2m或－1.8m 12．D
四、解答题
13．（1）见解析
14．(i)40m/s( ii)32cm。