2019_2020学年高中物理第2章电势能与电势差第3节电势差课时作业(含解析)鲁科版选修3_1

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2020学年高中物理课时作业(四)电势能和电势(含解析)新人教版选修3-1(最新整理)

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课时作业(四）电势能和电势一、单项选择题1．关于同一电场的电场线,下列表述正确的是( ）A．电场线是客观存在的B．电场线越密，电场强度越小C．沿着电场线方向，电势越来越低D．电荷在沿电场线方向移动时，电势能减小解析:电场是客观存在的，而电场线是假想的，A错；电场线越密的地方电场越强，B错；沿着电场线的方向电势逐渐降低，C对;负电荷沿着电场线方向移动时电场力做负功,电势能增加，D错．答案：C2．在静电场中,将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则( ）A．b点的电场强度一定比a点大B．电场线方向一定从b指向aC．b点的电势一定比a点高D．该电荷的动能一定减小解析:电场力做负功，该电荷电势能增加．正电荷在电势高处电势能较大，C正确．电场力做负功同时电荷可能还受其他力作用，总功不一定为负．由动能定理可知,动能不一定减小，D 错．电势高低与场强大小无必然联系，A错．b点电势高于a点，但a、b可能不在同一条电场线上，B错．答案:C3。

如图所示，P、Q是等量的正点电荷，O是它们连线的中点，A、B是中垂线上的两点,OA<OB，用E A、E B和φA、φB分别表示A、B两点的电场强度和电势，则（)A．E A一定大于E B，φA一定大于φBB．E A不一定大于E B，φA一定大于φBC．E A一定大于E B,φA不一定大于φBD．E A不一定大于E B,φA不一定大于φB解析：P、Q所在空间中各点的电场强度和电势由这两个点电荷共同决定，电场强度是矢量，P、Q两点电荷在O点的合场强为零，在无限远处的合场强也为零，从O点沿PQ的中垂线向远处移动，场强先增大，后减小，所以E A不一定大于E B,A、C错误．电势是标量，由等量同种点电荷的电场线分布图可知，从O点向远处，电势是一直降低的，故φA一定大于φB，B正确，D错误．答案：B4。

第2章-第3节电势差

【答案】 B
5．如图 2-3-3 所示，在匀强电场中，一电荷量为 q＝5.0×10－10 C 的正电荷，由 a 点移到 b 点和由 a 点移到 c 点，电场力做的功都是 3.0×10－8 J，已知 a、b、 c 三点的连线组成直角三角形，lab＝20 cm，θ＝37°.求：
(1)a、b 两点间的电势差． (2)匀强电场的电场强度大小． (3)电场强度的方向．
1．(多选)下列说法正确的是( ) A．电势差的定义式 U＝Wq ，说明两点间的电势差 U 与电场力做的功 W 成正比，与移动电荷的电荷量 q 成反比 B．两点间的电势差就是将正电荷从一点移到另一点电场力所做的功 C．将 1 C 的正电荷从一点移到另一点，电场力做 1 J 的功，这两点间的电势差为 1 V D．电荷只在电场力的作用下，由静止开始从一点移到另一点，电场力做的功等于电荷减少的电势能
【提示】不变．始终为 A、B 两点间电势差．
[核心点击]
1．电势差与电势的对比
定义区别决定因素
电势 φ 电势能与电荷量比值：φ＝Eqp 由电场和在电场中的位置决定
电势差 UAB 电场力做功与电荷量比值：U＝Wq 由电场和场内两点位置决定
相对性
与零势能点选取有关
与零势能点选取无关
数值关系 UAB＝φA－φB，当 φB＝0 时，UAB＝φA 联单位相同，均是伏特(V)，常用还有 kV，mV 等系标矢性都是标量，但均具有正负
[后思考] 当示波管的偏转电极没有加电压时，电子束将打在荧光屏上什么位置？
【提示】偏转电极不加电压，电子束沿直线做匀速直线运动打在荧光屏中心位置，形成一个亮斑．
[合作探讨] 示波器在电子技术领域有着广泛的应用，示波管是示波器的核心部件．

2020版新教材高中物理第2章电势能与电势差 1 静电力做功与电势能练习(含解析)鲁科版第三册

静电力做功与电势能一静电力做功与路径的关系1.静电力做功的特点:（1）静电力对电荷所做的功与电荷的初末位置有关,与电荷经过的路径无关.该结论适用于任何静电场。

（2）无论带电体在电场中做直线运动,还是做曲线运动，无论带电体只受静电力作用还是受多个力作用,无论静电力做正功还是负功,静电力做功的特点不变。

2。

静电力做功正负的判定:(1)若电场力是恒力，当电场力方向与电荷位移方向夹角为锐角时，电场力做正功;夹角为钝角时，电场力做负功；夹角为直角时,电场力不做功。

(2）根据电场力与瞬时速度方向的夹角判断.此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功情况。

夹角是锐角时，电场力做正功;夹角是钝角时,电场力做负功；电场力和瞬时速度方向垂直时，电场力不做功。

（3）若物体只受电场力作用，可根据动能的变化情况判断。

根据动能定理，若物体的动能增加，则电场力做正功；若物体的动能减少,则电场力做负功.【思考·讨论】结合图示分析，试探电荷q在场强为E的匀强电场中沿以下三种路径从A运动到B，(AB之间距离为L，AB连线与电场强度方向夹角为θ）,路径1:q沿直线从A到B；路径2:q沿折线从A到M、再从M到B;路径3:q沿任意曲线从A到B；静电力沿不同路径做的功分别是多少?相同吗？由此我们得到电荷在电场中移动时，静电力做功的特点是什么？（物理观念)提示:沿不同路径运动,q的初末位置相同，静电力做功均相同,静电力做的功W=qELcosθ,电荷在电场中移动时,静电力做功的特点是:静电力做功与运动路径无关，取决于初末位置的电势差。

【典例示范】如图所示，,匀强电场的电场强度，方向与AB平行,A、B间距为d,分别求点电荷沿图中三条路径从A运动到B 时,静电力对它所做的功。

【审题关键】序号信息提取①正电荷受力的方向与电场强度的方向相同②电荷受的力为恒力【解析】电荷从A到B静电力做的功是W AB=Fd=qEd,电荷从A到C再到B静电力做的功是W ACB=FLcosθ+FL′cos90°=qEd,电荷从A 到D再到B静电力做的功是W ADB=FL1cosα+FL2cosβ=qEd。

高中物理第章电势能与电势差测评课后习题含解析鲁科版3

第2章测评（时间：60分钟满分：100分)一、选择题（本题共12个小题,每小题4分，共48分。

1~8是单选题，9～12是多选题，多选、错选均不得分，漏选得2分) 1.下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解，其中正确的是（)A。

根据电场强度的定义式E=F可知,电场中某点的电场强度与试F探电荷所带的电荷量成反比B。

根据电容的定义式C=F可知，电容器的电容与其所带电荷量F成正比，与两极板间电压成反比C.根据真空中点电荷的电场强度公式E=k F可知,电场中某点的电F2场强度与场源电荷所带的电荷量无关D.根据电势差的定义式U AB=F FF可知，带电荷量为1 C的正电荷，F从A点移动到B点克服静电力做功为1 J，则A、B两点间的电势差为-1 VA错误；电容取决于电容器本身，与电容器所带电荷量和两极板间电压中,Q是场源电荷,所以电场中某点的电场强度无关,B错误；E=k FF2知，D正确。

与Q成正比,C错误;由U AB=F FFF2。

空间存在甲、乙两相邻的金属球，甲球带正电，乙球原来不带电,由于静电感应,两球在空间形成了如图所示稳定的静电场。

实线为其电场线,虚线为其等势线，A、B两点与两球球心连线位于同一直线上，C、D两点关于直线AB对称，则（)A.A点和B点的电势相同B.C点和D点的电场强度相同C。

正电荷从A点移至B点,静电力做正功D。

负电荷从C点沿直线CD移至D点，电势能先增加后减少φA〉φB，所以正电荷从A移至B,电势减小,静电力做正功，故A错误，C正确.C、D两点电场强度方向不同，故B错误。

负电荷从C点沿直线CD移至D点，电势能先减少后增加,所以D错误，故选C.3。

如图所示,一圆环上均匀分布着正电荷，x轴垂直于环面且过圆心O。

下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中正确的是（)A。

O点的电场强度为零，电势最低B.O点的电场强度为零,电势最高C。

从O点沿x轴正方向,电场强度减小,电势升高D.从O 点沿x 轴正方向,电场强度增大，电势降低O 点的电场强度为零。

2019年高中物理鲁科版选修：第2章电势能与电势差第3节电势差含答案

[随堂检测]1．关于静电场，下列说法中正确的是( )A．在电场强度为零的区域电势一定处处为零B．负电荷从电势低的点运动到电势高的点，电势能一定减少C．两点间的电势差与零电势的选取有关D．根据公式U＝Ed知，在匀强电场中两点间的距离越大，电势差就越大答案：B2．(2018·大庆实验中学高二期中)如图所示，匀强电场的电场强度E＝100 V/m，A、B两点相距L AB＝10 cm，A、B连线与电场线夹角为60°，则U BA为( )A．－10 V B．10 VC．－5 V D．－3 V解析：选C．根据匀强电场电场强度和电势差公式可得U BA＝－U AB＝－EL AB cos 60°＝－5 V，故C正确．3．如图所示，实线为电场线，虚线表示等势面，φa＝50 V，φc＝20 V，则a、c连线的中点b的电势φb( )A．等于35 V B．大于35 VC．小于35 V D．等于15 V解析：选C．由电场线的疏密可知，E a＞E b＞E c，则a、b间的平均电场强度大于b、c间的平均电场强度，由公式U＝Ed可以判断U ab＞U bc，所以φb＜φa＋φc2＝35 V.4．(2018·黑龙江哈尔滨第三中学期中)如图所示，图中五点均在匀强电场中，a、b、c 刚好是一个圆的三个等分点(电势已在图中标注)，O是圆心，c、O、d 三点在同一条直线上，已知电场线与圆所在平面平行．下列有关d 点的电势、电场强度的相关描述正确的是( )A．d点的电势为4 VB．d点的电势为6 VC．电场强度方向由c点指向a点D．电场强度方向由c点指向b点解析：选B．ab中点的电势为φe＝10＋22V＝6 V＝φc，可知dc是电势为6V的等势线，即d点的电势为6 V，选项B正确，A错误；电场线与等势面垂直，且由高电势点指向低电势点，故电场强度方向由a点指向b点，选项C、D错误．5．两块相同的金属板A、B水平地平行放置，两板的正对面相距30 cm，A、B板分别跟电源的正、负极相连，电源电压为60 V，如图所示．(1)求两板间电场的场强大小和方向；(2)若A 板接地，则B 板的电势是多少；(3)若C 点离A 板10 cm ，D 点离B 板15 cm ，则C 、D 两点间的电势差是多少？解析：两平行的金属板A 、B 之间的电场是匀强电场，由于A 、B 分别连接电源正、负极，所以A 板带正电，B 板带负电．(1)E ＝U d ＝600.3V/m ＝200 V/m ，方向竖直向下． (2)因为φA －φB ＝U ＝60 V ，A 板接地，φA ＝0，所以φB ＝－60 V.(3)U CD ＝E ·d ′，d ′为沿场强方向C 、D 两点间的距离，U CD ＝200×(0.3－0.1－0.15) V ＝10 V.答案：(1)200 V/m 竖直向下 (2)－60 V (3)10 V[课时作业]一、单项选择题1．电场中两点间电势差U ＝W q的意义是( ) A ．它是由两点的位置决定的，与移动的电荷的种类和数量无关B ．电势差的大小由在两点间移动电荷时电场力做的功和电荷的电荷量决定C ．电势差的大小等于移动单位电荷时电场力所做的功D ．电场中两点间没有电荷移动，则电势差为零解析：选A ．电场中两点间电势差由两点在电场中的位置决定，可以用U ＝。

2020年高考物理练习题电势和电势差(含解析)

2020年高考物理练习电势和电势差（含解析）1.静电场是________周围空间存在的一种物质；通常用________来描述电场的能的性质。

答案：静止电荷；电势解析：静止电荷是周围空间存在的一种物质；电势是用来描述电场的能的性质的物理量。

2.关于静电场，下列说法正确的是（）A．电势等于零的物体一定不带电B．电场强度为零的点，电势一定为零C．同一电场线上的各点，电势一定相等D．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加答：D【解析】考察电场和电势概念及其电场力做功与电势能的关系，选D3.关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是：（）A.电场强度的方向处处与等势面垂直B.电场强度为零的地方，电势也为零C.随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低D.任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向【答案】A D解：电场线与等势面处处垂直，而电场强度的方向为电场线的方向，故电场强度的方向与等势面垂直，故A正确。

电势零点可以任意选择，故电场强度为零的地方，电势不一定为零，故B错误。

场强的大小与电场线的疏密有关，与电势的高低没有关系，例如负点电荷的电场中，逆着电场线方向电场强度的大小逐渐减小，而电势却逐渐增大，故C错。

任一点的电场强度方向总是和该点的电场线方向一致，而电场线的方向是电势降落最快的方向，可知选项D正确。

4.如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。

下列判断正确的是（）A．1、2两点的场强相等Array B．1、3两点的场强相等C．1、2两点的电势相等D．2、3两点的电势相等【答案】D【解析】根据电场线密处场强大，电场线稀处场强小的特点，1点的场强大于2、3点的场强，故A、B错误；根据沿着电场线电势要逐渐降低的原理，1点的电势大于2、3点的电势，故C错误，D正确。

5.如图所示，一圆环上均匀分布着正电荷，x轴垂直于环面且过圆心O. 下列关于x 轴上的电场强度和电势的说法中正确的是A ．O 点的电场强度为零，电势最低B ． O 点的电场强度为零，电势最高C ．从 O 点沿 x 轴正方向，电场强度减小，电势升高D ．从 O 点沿 x 轴正方向，电场强度增大，电势降低【答案】B【解析】O 点合场强为零，在O 点右侧每一点合场强方向向右，在O 点左侧每一点合场强方向向左，沿电场方向电势降低，所以O 点电势最高，选项B 正确；ACD 错误。

高中物理鲁科版必修第三册：第2章第2节电势与等势面含解析

第2章电势能与电势差第2节电势与等势面课后篇巩固提升基础巩固1.(2019~2020学年广东梅州高二上质量抽测)如图所示,匀强电场中A、B两点的电场强度分别用E A、E B表示,电势分别用φA、φB表示。

关于E A和E B、φA和φB的大小关系,下列说法正确的是()B B.E A<E B C.φA=φB D.φA<φB解析由电场线的分布情况可知,A、B两处电场线密集程度相同,则A点的电场强度等于B点的电场强度,即E A=E B。

沿着电场线电势降低,则φA>φB。

故选项A正确,B、C、D错误,故选A。

答案A~2020学年广东汕头潮阳高二上教学质量监测)在如图所示的四个电场中,均有相互对称分布的a、b两点,其中a、b两点电势和电场强度都相同的是()解析电场强度是矢量,既有大小又有方向,只有当大小、方向均相同时,电场强度才相同。

电势是标量,真空中点电荷电场的等势线是以点电荷为球心的球面。

A项中a、b两点电势相同,电场强度方向不同,电场强度不同,故A错误:B项中a、b点电场强度是由匀强电场与点电荷电场电场强度的合成,a点电场强度斜向右上方,b点电场强度斜向右下方,则两点电场强度不同,电势相同,B错误;根据对称性,a、b两点电场强度相同,a、b在同一等势面上,电势相同,C正确;a点电场,b点电场强度方向向下,电场强度不同。

故D错误。

答案C(2019~2020学年河南周口高二上期末)如图虚线表示某点电荷形成的电场中的等势面,一带电粒子仅在电场力作用下由A运动到B的轨迹如图中实线所示。

粒子在A、B两点的加速度大小分别为a A、a B,电势能分别为E A、E B,下列判断正确的是()A.a A>a B,E A>E BB.a A>a B,E A<E BB,E A>E B D.a A<a B,E A<E B,等差等势面越密的位置电场强度越大,B处等差等势面较密集,则电场强度大,带电粒子所受的电场力大,加速度也大,即a A<a B;根据沿着电场线方向,电势是降低的,结合运动轨迹,可知,粒子带负电,当从A到B,电场力对带负电粒子做负功,电势能增加,则知B点电势能大,即E A<E B。

2019-2020学年高中物理第2章电势能与电势差课时作业+章末综合检测鲁科版选修3-1【共6套35页】

本套资源目录2019_2020学年高中物理第2章电势能与电势差专题专项训练含解析鲁科版选修3_12019_2020学年高中物理第2章电势能与电势差章末综合检测含解析鲁科版选修3_12019_2020学年高中物理第2章电势能与电势差第1节电场力做功与电势能课时作业含解析鲁科版选修3_12019_2020学年高中物理第2章电势能与电势差第2节电势与等势面课时作业含解析鲁科版选修3_12019_2020学年高中物理第2章电势能与电势差第3节电势差课时作业含解析鲁科版选修3_12019_2020学年高中物理第2章电势能与电势差第4节电容器电容课时作业含解析鲁科版选修3_1专题专项一、选择题1．(多选)有两个固定的等量异号点电荷，a 、b 是它们连线的中垂线上的两点，c 为另一点，如图所示，若规定无穷远处电势为零，则以下认识中正确的是( ) A ．φb ＞φa B ．φc ＜0 C ．a 、b 两点的场强方向相同D ．E b ＞E a解析：中垂线是一条等势线，电势与无穷远处相等，故φa ＝φb＝0，沿着电场线电势降低，故φc ＜0，A 错、B 对．根据场强的合成规律，中垂线上任一点的场强方向都是水平向右的，且E b ＞E a ，所以C 、D 对．答案：BCD2．如图，有竖直向下的匀强电场，A 、B 两等势面间距离为5cm ，电势差为25V ，在电场中P 点固定放置电量为5×10－9C 的负点电荷，此时电场中有一点场强为零，此点在P 点的( ) A ．上方30 cm B ．下方30 cm C ．上方25 cmD ．下方25 cm解析：E ＝Ud ，场强为零的点跟P 点相距r ，则U d ＝k Q r2，得r ＝30 cm ，且在P 点下方，故B 正确．答案：B3．如图所示，正方体真空盒置于水平面上，它的ABCD 面与EFGH 面为金属板，其他面为绝缘材料．ABCD 面带正电，EFGH 面带负电．从小孔P 沿水平方向以相同速率射入三个质量相同的带正电液滴a 、b 、c ，最后分别落在1、2、3三点，则下列说法正确的是( )A．三个液滴在真空盒中都做平抛运动B．三个液滴的运动时间不一定相同C．三个液滴落到底板时的速率相同D．液滴c所带电荷量最多解析：三个液滴在水平方向受到电场力作用，在水平方向并不是做匀速直线运动，所以三个液滴在真空盒中不是做平抛运动，选项A错误；由于三个液滴在竖直方向做自由落体运动，故三个液滴的运动时间相同，选项B错误；三个液滴落到底板时竖直分速度大小相等，而水平分位移不相等，水平分速度大小不相等，所以三个液滴落到底板时的速率不相同，选项C错误；由于液滴c在水平方向位移最大，故液滴c在水平方向加速度最大，由牛顿第二定律知，液滴c所受的电场力最大，故液滴c所带电荷量最多，选项D正确．答案：D4．(多选)如图所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点．下列说法正确的是( )A．M点电势一定高于N点电势B．M点场强一定大于N点场强C．正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D．将电子从M点移动到N点，电场力做正功解析：沿电场线方向，电势降低，所以M点电势一定高于N点电势，A正确；电场线的疏密程度表示电场的强弱，由图可知，M点场强一定小于N点场强，B错误；正电荷q 在M点的电势能E M＝qφM，在N点的电势能E N＝qφN，由于φM＞φN，所以E M＞E N，C正确；电子在电场中受电场力的方向沿NM指向M，故从M移动到N，电场力做负功，D错误．答案：AC5．(多选)如图所示，带箭头的线表示某一电场的电场线．在电场力作用下，一带电粒子(重力不计)经A点飞向B点，径迹如图中虚线所示，则( )A．粒子带负电B．粒子在B点加速度较大C．粒子在A点动能小于B点动能D．A点电势高于B点电势解析：如图所示，由速度方向和弯曲方向可判出电场力方向一定和电场线方向相反，粒子必带负电，A正确；电场线疏密分布可知E B＞E A，则F B＞F A，故粒子在B点加速度大，B正确；过A、B两点等势面如图所示，负电荷从A飞向B，电场力做负功，由动能定理知，动能减小，粒子在A点动能较大，C错误；由电场线方向知，A点电势高，故D正确．答案：ABD6．(多选)如图所示，三条虚线表示某电场的三个等势面，其中φ1＝10 V，φ2＝20 V，φ3＝30 V，一个带电粒子只受静电力作用，按图中实线轨迹从A点运动到B点，由此可知( )A．粒子带负电B．粒子的速度变大C．粒子的加速度变大D．粒子的电势能变大解析：根据等势面和电场线垂直，可大致画出电场线分布如图所示，电场力总是指向轨迹凹向，在A点电场力方向与该点电场强度方向相反，故粒子带负电，A对；因为φB＞φA，由W AB＝qU AB可知电场力对粒子做正功，粒子动能增大，速度变大，电势能变小，故B对、D错；根据等差等势面越密的地方场强大，故E A＞E B，粒子在A点受的电场力大于B点受的电场力，故C错．答案：AB7．右图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0.一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为26 eV和5 eV.当这一点电荷运动到某一位置时，其电势能变为－8 eV，它的动能应为( )A．8 eV B．13 eVC．20 eV D．34 eV解析：等势面3的电势为零，则电荷在该处的电势能也是零．由于两相邻等势面的电势差相等，又知E k a＞E k b，则a点的电势能可表示为－2qU(U为相邻两等势面间的电势差)，b点的电势能可表示为qU.由于总的能量守恒，则有E k a＋(－2qU)＝E k b＋qU即26－2qU＝5＋qU，解得qU＝7 eV则总能量为7 eV＋5 eV＝12 eV当电势能为－8 eV时，动能E k＝12 eV－(－8)eV＝20 eV.答案：C8．(多选)图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面b上的电势为2 V．一电子经过a时的动能为10 eV，从a到d的过程中克服电场力所做的功为6 eV.下列说法正确的是( )A ．平面c 上的电势为零B ．该电子可能到达不了平面fC ．该电子经过平面d 时，其电势能为4 eVD ．该电子经过平面b 时的速率是经过d 时的2倍解析：电子从a 到d 的过程中克服电场力做功6 eV ，说明电场方向由a →f ，且U ad ＝3U ab ＝3U bc ＝3U cd ＝3U df ＝6 V ，故U ab ＝U bc ＝U cd ＝U df ＝2 V ，又因为φb ＝2 V ，故φa ＝4 V ，φc ＝0 V ，φd ＝－2 V ，φf ＝－4 V ，故A 项正确．E k a ＝10 eV ，从a 到f 过程中，需克服电场力做功8 eV ，E k a >8eV ，因为不知道电子的运动方向，故不能确定电子能否到达平面f ，故B 项正确．电子经过平面d 时，其电势能为2 eV ，故C 项错误．经过平面b 时的动能为8 eV ，经过平面d 时的动能为4 eV ，又知E k ＝12mv 2，故v b v d ＝E k b E k d ＝21，故D 项错误．答案：AB9．(选做题)如图是某静电场沿x 方向的电势分布图线，则该静电场的场强沿x 方向的变化图线为(设场强沿x 轴正方向时取正值)( )解析：由E ＝U d，电场强度是电势对空间位置的变化率，0～x 1之间，电势不随位置的变化而变化，即E ＝0，x 1～x 2之间，电势随位置均匀变化，E 为定值，又因为电场强度指向电势降落的方向，所以电场强度的方向沿x 轴正方向，故A 正确．答案：A 二、非选择题10．如图所示，在竖直方向的匀强电场中，质量为m ，带电荷量为－q 的质点P ，沿直线AB 斜向下运动，直线AB 与竖直方向间的夹角为θ，若AB 长为L ，求A 、B 两点间的电势差为多大？解析：因为P 沿AB 作直线运动，则P 的受力如图所示，且F ＝ mg ，而F ＝qE ＝q U ABL cos θ，U AB ＝mgL cos θq. 答案：mgL cos θq11．虚线PQ 、MN 间存在如图所示的水平匀强电场，一带电粒子质量为m ＝2.0×10－11kg 、电荷量为q ＝＋1.0×10－5C ，从a 点由静止开始经电压为U ＝100 V 的电场加速后，垂直于匀强电场方向进入匀强电场中，从虚线MN 的某点b (图中未画出)离开匀强电场时速度与电场方向成30°角．已知PQ 、MN 间距为20 cm ，带电粒子的重力忽略不计．求：(1)带电粒子刚进入水平匀强电场时的速率v 1； (2)水平匀强电场的场强大小；(结果保留两位有效数字) (3)a 、b 两点间的电势差．解析：(1)由动能定理得qU ＝12mv 21代入数据得v 1＝1.0×104m/s.(2)粒子沿初速度方向做匀速运动：d ＝v 1t 粒子沿电场方向做匀加速运动：v 2＝at 由题意得：tan 30°＝v 1v 2由牛顿第二定律得：qE ＝ma 联立以上各式并代入数据得：E ＝3×103 N/C≈1.7×103 N/C.(3)由动能定理得：qU ab ＝12m (v 21＋v 22)－0联立以上各式并代入数据得：U ab ＝400 V.答案：(1)1.0×104m/s (2)1.7×103N/C (3)400 V12.(选做题)大气中存在着自由运动的带电粒子，其密度随离地面高度的增大而增大，因此可以把离地面50 km 以下的大气层看做是绝缘体，离地50 km 以上的大气看做是良导体，由于地球本身带负电，周围存在电场，以匀强电场为模型，探究地面附近的带电量为q ＝－1.0×10－17C ，质量为m ＝2.0×10－15kg 的烟尘颗粒受力及运动情况，已知离地50 km处与地面之间的电势差为4×105V ．(g 取10 N/kg)解析：由E ＝U /d ，可知离地50 km 以内的电场强度为E ＝4×10550×103 V /m ＝8 V/m烟尘颗粒所受电场力F＝qE＝1×10－17×8 N＝8×10－17 N，方向向上烟尘重力G＝mg＝2×10－15×10 N＝2×10－14 N，方向向下，由于G＞F，所以烟尘会加速落向地面．答案：电场力8×10－17 N，方向向上；重力为2×10－14 N，方向竖直向下，合力向下，烟尘加速落向地面章末综合检测(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本大题共12小题，每小题4分，共48分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．关于静电场，下列说法正确的是( )A．电势等于零的物体一定不带电B．电场强度为零的点，电势一定为零C．同一电场线上的各点，电势一定相等D．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加解析：零电势点是人为选择的参考点，所以电势等于零的物体可以带电，也可以不带电，A错；电场强度和电势是两个不同的物理量，电场强度为零的点，电势不一定为零，B 错；沿着电场线方向电势逐渐降低，C错；负电荷在电场中受到的电场力的方向与电场线方向相反，故负电荷沿电场线方向移动时，电场力做负功，电势能增加，D对．答案：D2．(多选)a、b为电场中的两点，已知a点电势高于b点，则可知( ) A．把负电荷从a移到b电场力做负功，电势能增加B．把正电荷从a移到b电场力做正功，电势能减少C．无论移动的是正电荷还是负电荷，电荷的电势能都要减少D．无论是否有电荷移动，a点电势能总大于b点电势能解析：a点电势高于b点电势，电场线方向沿ab方向，正电荷从a到b电场力做正功，电势能减小；负电荷从a到b电场力做负功，电势能增大；如果没有电荷，a、b两点无电势能可言，故A、B正确．答案：AB3．在如图所示的负点电荷产生的电场中，一试探电荷从A点分别移到B、C、D、E(在以O为圆心的圆周上)，则下列情况正确的是( )A．从A到B做功最大B．从A到E做功最大C．做功一样大D．A点比D点电势高解析：因为点电荷的等势面是以负电荷为圆心的同心圆，B、C、D、E正在同一等势面上，由W＝qU可知，在电荷从A到B、C、D、E过程中，电场力所做的功相同．负电荷的电场线是指向负电荷的，A所在等势面比B、C、D、E所在等势面电势低．答案：C4．如图所示，三个等势面上有a、b、c、d四点，若将一正电荷由c经a移到d，电场力做正功W1，若由c经b移到d，电场力做正功W2，则( )A．W1＞W2，φ1＞φ2B．W1＜W2，φ1＜φ2C．W1＝W2，φ1＜φ2D．W1＝W2，φ1＞φ2解析：W1＝W2＝qU cd，电场力对正电荷做正功，说明电场线从c等势面指向d等势面，则φ1＞φ2＞φ3，故D正确．答案：D5．(多选)如图所示，一簇电场线的分布关于y轴对称，O是坐标原点，M、N、P、Q是以O 为圆心的一个圆周上的四个点，其中M、N在y轴上，Q点在x轴上，则( )A．M点的电势比P点的电势高B．OM间的电势差小于NO间的电势差C．一正电荷在O点时的电势能小于在Q点时的电势能D．将一负电荷由M点移到P点，电场力做正功解析：该题考查了描述电场能的性质的有关问题，解题关键要画出等势面．在点电荷形成的电场中，等势面是一簇球面．由于顺电场方向电势降低，故φP＞φM，A选项错．W OM ＝qU OM，W NO＝qU NO，由于NO段的场强大于OM段的场强，故W OM＜W NO，U OM＜U NO，B选项正确．因为φO＞φQ，故E O＞E Q，C不正确．W MP＝qU MP，q为负，U MP为负，故W MP＞0，D选项正确．答案：BD6．板间距离为d 的平行板电容器所带电荷量为Q 时，两极板间电势差为U 1，板间场强为E 1.现将电容器所带电荷量为2Q ，板间距变为12d ，其他条件不变，这时两极板间电势差为U 2，板间场强为E 2，下列说法正确的是( ) A ．U 2＝U 1，E 2＝E 1 B ．U 2＝2U 1，E 2＝4E 1 C ．U 2＝U 1，E 2＝2E 1D ．U 2＝2U 1，E 2＝2E 1解析：由C ＝Q U 和C ＝εS 4πkd 及E ＝U d 得，E ＝4πkQεS ，电荷量由Q 增为2Q ，板间距由d 减为d2，得E 2＝2E 1；又U ＝Ed 可得U 1＝U 2，故A 、B 、D 错，C 对．答案：C7．(多选)下图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线．两粒子M 、N 质量相等，所带电荷的绝对值也相等．现将M 、N 从虚线上O 点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示．点a 、b 、c 为实线与虚线的交点．已知O 点电势高于c 点．若不计重力，则( )A ．M 带负电荷，N 带正电荷B ．N 在a 点的速度与M 在c 点的速度大小相同C ．N 在从O 点运动至a 点的过程中克服电场力做功D ．M 在从O 点运动至b 点的过程中，电场力对它做的功等于零解析：根据两粒子的弯曲方向，可判断M 受向下的静电力，N 受向上的静电力．又因为O 点电势高于C 点，所以电场强度的方向向下，根据所受静电力方向与场强方向的关系可得，M 带正电，N 带负电，B 对、A 错．N 在从O 点运动至a 点的过程中，所受静电力方向与运动方向成锐角，电场力做正功，C 错．U ob ＝0，粒子从O 点运动至b 点过程中，电场力做功为零，D 对．答案：BD8. 如图所示，平行板电容器在充电后不切断电源，此时板间有一带电尘粒恰能在电场中静止．若正对的平行板左右错开一些，则( )A ．带电尘粒将向上运动B ．带电尘粒将向下运动C ．错开过程中，通过电阻R 的电流方向为B 到AD ．错开过程中，通过电阻R 的电流方向为A 到B解析：因电容器两极板间的电压一定，则带电尘粒所受电场力F ＝q U d，没有发生变化，故尘粒仍处于静止状态，故A 、B 错误；根据平行板电容器电容的决定式C ＝εr S4πkd ，当正对面积S 减小时，电容器的电容减小，故电容器所带电荷量将减小，电容器放电，通过电阻R 的电流方向为A 到B ，故C 错误，D 正确．答案：D9．如图甲所示，Q 1、Q 2是两个固定的点电荷，其中Q 1带正电．在它们连线的延长线上有a 、b 两点，一带正电的试探电荷以一定的初速度从a 点沿直线经b 点向远处运动，其v －t图象如图乙所示．若将带正电的试探电荷从Q 1左侧由静止释放，则该试探电荷( )A ．一定做加速运动B ．可能先做加速运动，后做减速运动C ．电势能可能增加D ．运动过程中所在位置的电势逐渐升高解析：根据试探电荷的v －t 图象可知，电荷在b 点的加速度为零，正电荷由a →b 减速运动，所以Q 2带负电，且电荷量小于Q 1所带的电荷量．在Q 1左侧的合电场方向向左，若将带正电的试探电荷从Q 1左侧由静止释放，则该试探电荷一定向左做加速运动，电场力做正功，电势能减小，电势降低，A 正确，B 、C 、D 错误．答案：A10．如图所示，三块平行放置的带电金属薄板A 、B 、C 中央各有一小孔，小孔分别位于O 、M 、P 点．由O 点静止释放的电子恰好能运动到P 点．现将C 板向右平移到P ′点，则由O 点静止释放的电子( )A ．运动到P 点返回B ．运动到P 和P ′点之间返回C ．运动到P ′点返回D ．穿过P ′点解析：由题意知，电子在A 、B 板间做匀加速运动，在B 、C 板间做匀减速运动，到P 点时速度恰好为零，设A 、B 板和B 、C 板间电压分别为U 1和U 2，由动能定理得eU 1－eU 2＝0，所以U 1＝U 2；现将C 板右移至P ′点，由于板上带电荷量没有变化，B 、C 板间电场强度E ＝U d ＝Q Cd ＝4πkQεr S，E 不变，故电子运动到P 点返回，选项A 正确．答案：A11．如图所示，水平金属板A 、B 分别与电源两极相连，带电油滴处于静止状态．现将B 板右端向下移动一小段距离，两金属板表面仍均为等势面，则该油滴( )A ．仍然保持静止B ．竖直向下运动C ．向左下方运动D ．向右下方运动解析：水平金属板间电场沿竖直方向，等势面为一组水平面．带电油滴处于静止状态，说明油滴受到的电场力方向竖直向上且Eq ＝mg .B 板右端向下移动一小段距离，两极板间电压不变，则两极板间的等势面右端同样向下弯曲．电场线与等势面垂直，同样产生弯曲，且电场强度减小．竖直方向上E y q <mg ，水平方向上E x q 向右，故油滴向右下方运动，故D 项正确．答案：D12.(多选)如图所示，真空中有四点A 、B 、C 、D 共线等距，只在A 点放点电荷＋Q 时，B 点场强为E ，电场中B 、C 、D 三点电势分别为8V 、4V 、83V.若再将等量异号电荷－Q 放在D 点，则( )A ．B 点场强为3E /4，方向水平向右 B ．B 点场强为5E /4，方向水平向右C ．BC 线段的中点的电势为零D ．BC 线段的中点的电势不为零解析：＋Q 在B 点产生的场强为E ＝k Ql 2，－Q 在B 点产生的场强E ′＝kQ（2l ）2，则＋Q 、－Q 在B 点的合场强E B ＝54E ，方向水平向右，A 选项错，B 选项正确；等量异种电荷连线的中垂线电势为零，即BC 中点电势为零，C 选项正确，D 选项错误．答案：BC二、非选择题(本题共4小题，共52分，按题目要求作答，计算题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)如图所示，水平放置的两平行金属板间距为d ，电压大小为U ，上板中央有孔，在孔的正下方下板表面处有一质量为m ，带电量为－q 的微粒．将小微粒由静止释放，它将从静止被加速，然后冲出小孔，它能上升的最大高度是多少？解析：从最初到最高点由动能定理知－mg (h ＋d )＋qU ＝0 所以h ＋d ＝qU mgh ＝qUmg－d . 答案：qU mg－d14.(14分)图中A 、B 、C 、D 是匀强电场中一正方形的四个顶点，边长为 2 cm.已知A 、B 、C 三点电势分别为φA ＝15 V ，φB ＝6 V ，φC ＝－3 V.(1)D 点电势φD 是多少？(2)电场强度E 的大小是多少？画一条过A 点的电场线．解析：(1)在匀强电场中平行且等长的两线段的两端点间电势差相等，即U AB ＝U DC ，所以φA －φB ＝φD －φC ，得φD ＝6 V.(2)由于φB ＝φD ＝6 V ，故BD 为等势线，A 点到BD 的垂直距离AO －＝1 cmE ＝U AB AO －＝91×10－2 V/m ＝900 V/m.场强方向由A 到C ，如图所示答案：(1)6 V (2)900 V/m ，电场线如解析图所示15．(14分)如图所示，一电荷量为Q 的正点电荷固定在倾角为30°的光滑绝缘斜面底部的C 点，斜面上有A 、B 两点，且A 、B 和C 在同一直线上，A 和C 相距为L ，B 为AC 中点．现将一带电小球从A 点由静止释放，当带电小球运动到B 点时速度正好又为零，已知带电小球在A 点处的加速度大小为g4，静电力常量为k ，求：(1)小球运动到B 点时的加速度大小． (2)B 和A 两点间的电势差(用Q 和L 表示)．解析：(1)设带电小球所带电荷量为q ，带电小球在A 点时，mg sin 30°－k Qq L2＝ma A 带电小球在B 点时，kQq⎝ ⎛⎭⎪⎫L 22－mg sin 30°＝ma B且a A ＝g 4，解得a B ＝g2(2)带电小球由A 点运动到B 点应用动能定理，有mg sin 30°·L2－qU BA ＝0又mg sin 30°－k QqL2＝ma A 可求得U BA ＝kQ L答案：(1)g 2 (2)kQL16.(14分)如图所示，在两块竖直的平行金属板A 、B 上端的中点Q 的正上方，有一点P ，在点P 处放一带正电的小球，已知小球的质量为m ＝5×10－6kg ，带电荷量为q ＝5×10－8C ，P 、Q 间的高度差h 0＝1.25 m ．如果金属板A 、B 无限长，板间距离d ＝0.04 m ，板间电压U AB ＝400 V ，求：(1)带电小球从静止下落后，经过多长时间与金属板相碰． (2)相碰时离金属板上端的距离．解析：(1)设小球落至Q 点的速度为v 0，则v 20＝2gh 0，所以v 0＝5 m/s ，小球进入电场后在竖直方向上做初速度为v 0、加速度为g 的匀加速运动，在水平方向上做初速度等于零、加速度为qE m ＝100 m/s 2的匀加速直线运动．在水平方向上：d 2＝12at 22，t 2＝da＝0.02 s ，小球从P 到Q 的时间为t 1，由h 0＝12gt 21可得t 1＝2h 0g＝2×1.2510s ＝0.5 s. 带电粒子从静止下落到与金属板相撞所用时间t ＝t 1＋t 2＝0.52 s.(2)碰到金属板的位置到金属板上端的距离是带电粒子在电场中运动时竖直方向上的分位移，y ＝v 0t 2＋12gt 22＝5×0.02 m＋12×10×(0.02)2m ＝0.102 m.答案：(1)0.52 s (2)0.102 m第1节电场力做功与电势能一、选择题1．(多选)下列说法中，正确的是( )A．当两个正点电荷相互靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能也增大B．当两个负点电荷相互靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能也增大C．一个正点电荷与一个负点电荷相互靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能也增大D．一个正点电荷与一个负点电荷相互靠近时，它们之间的库仑力减小，它们的电势能也减小解析：两同种电荷靠近时要克服静电斥力做功，系统的电势能增大；两异种电荷靠近时，静电引力做正功，系统的电势能减少．由此判断A、B正确，C、D错误．答案：AB2．如图所示，电场中a、b、c三点，ab＝bc，则把点电荷＋q从a点沿直线到b点，从b点沿虚线到c点的过程中，电场力做功的大小关系有( )A．W ab＞W bc B．W ab＝W bcC．W ab＜W bc D．无法比较解析：ab段的平均场强大于bc段的平均场强，所以ab段的平均电场力大于bc段的平均电场力，因为ab＝bc，W ab大于从b点沿直线到c点电场力做功W bc′，又因为电场力做功与路径无关，所以W bc＝W bc′，则A正确．答案：A3. (多选)如图所示是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分别落在收集板中央的两侧，对矿粉分离的过程，下列表述正确的是( )A．带正电的矿粉落在右侧B．电场力对矿粉做正功C．带负电的矿粉电势能变大D．带正电的矿粉电势能变小解析：带正电的矿粉因受到水平向左的电场力作用向左偏转，电场力做正功，电势能变小，落在左侧，选项A错误，D正确；带负电的矿粉因受到水平向右的电场力作用向右偏转，电场力也做正功，电势能也变小，选项B正确，C错误．答案：BD4．(多选)如图所示，带正电的小球在重力和电场力的作用下由A点运动到B点，轨迹如图所示，则关于小球，下列说法正确的是( )A．电势能减小B．重力势能增加C．减小的重力势能小于增加的动能D．小球的机械能不变解析：重力做正功，重力势能减小，B错；电场力做正功，电势能减小，A对；除重力之外的力做功，引起机械能的变化，电场力做了正功，所以机械能增加，D错；根据功能关系，减少的重力势能和电势能的和等于动能的增加量，C对．答案：AC5．如图所示，有一带负电的粒子，自A点沿电场线运动到B点，在此过程中该带电粒子( )A．所受的电场力逐渐增大，电势能逐渐增大B．所受的电场力逐渐增大，电势能逐渐减小C．所受的电场力逐渐减小，电势能逐渐增大D．所受的电场力逐渐减小，电势能逐渐减小解析：因为由A到B场强逐渐变大，所以电场力逐渐增大，带负电粒子由A到B电场力对其做正功，所以电势能逐渐减小，故正确选项为B.答案：B6．如图，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹．M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点．不计重力，下列表述正确的是( )A．粒子在M点的速率最大B．粒子所受电场力沿电场方向C．粒子在电场中的加速度不变D．粒子在电场中的电势能始终在增加解析：带负电粒子在向右的电场中所受电场力向左，因此，当带电粒子向右运动时，电场力做负功．电势能增加．当向左运动时，电场力做正功，电势能减小，所以在M点的电势能最大，动能最小，速率最小．故A、B、D错误．粒子在匀强电场中所受电场力不变，所以加速度不变，故C正确．答案：C7．如图，绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E .在与环心等高处放有一质量为m .带电＋q 的小球，由静止开始沿轨道运动，下述说法正确的是( )A ．小球在运动过程中机械能守恒B ．小球经过环的最低点时速度最大C ．小球经过环的最低点时对轨道压力为(mg ＋Eq )D ．小球经过环的最低点时对轨道压力为3(mg －qE )解析：小球到最低时速度为v ，由动能定理得：mgR ＋qER ＝12mv 2，在最低点由牛顿第二定律得：F N －mg －qE ＝mv 2R，得F N ＝3(mg ＋qE )，故C 、D 错，下滑过程中电场力做正功，小球机械能增大，A 错．越过最低点后，电场力和重力做负功，小球速度减小，所以在最低点速度最大，B 正确．答案：B8．如图甲所示，Q 1、Q 2为两个被固定的点电荷，a 、b 、c 三点在它们连线的延长线上，其中Q 1带负电．现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a 点开始向远处运动并经过b 、c 两点(粒子只受电场力作用)，粒子经过a 、b 、c 三点时的速度分别为v a 、v b 、v c ，其v －t 图象如图乙所示．以下说法中正确的是( )A ．Q 2一定带负电B ．Q 2的电荷量一定大于Q 1的电荷量C ．b 点的电场强度最大D ．粒子由a 点运动到c 点过程中，粒子的电势能先增大后减小解析：由题图乙可知，粒子从a 到b 过程做加速度减小的减速直线运动，在b 点时粒子速度最小，加速度为零，故粒子在b 点受力为零，b 点电场强度为零，C 项错误；在b。

高二物理选修3-1 第2章第3节电势差课时作业含解析

一、选择题1．(2018·威海高二检测)关于电势差的说法中正确的是( )A ．两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时电场力所做的功B ．1C 电荷从电场中一点移动到另一点，如果电场力做了1 J 的功，这两点间的电势差就是1 VC ．在两点间移动电荷时，电场力做功的多少跟这两点间的电势差无关D ．两点间电势差的大小跟放入这两点的电荷的电荷量成反比解析：选B.根据公式U ＝W q，A 、C 错误，B 正确；电势差由电场本身决定，与移动电荷的电荷量无关，D 错误．故选B.2．关于电势差与电场力做功的说法中，正确的是( )A ．电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电荷量决定B ．电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电荷量决定C ．电势差是矢量，电场力做的功是标量D ．电场中两点间的电势差等于电场力做的功解析：选B.电势差的大小由电场本身的因素决定，与移动电荷的电荷量及移动电荷所做的功无关，A 项错误．由W AB ＝qU AB 知，B 项正确．电势差、电场力做的功都是标量，C 项错误．电场中两点间的电势差等于单位电荷从一点移到另一点电场力所做的功，D 项错误．故选B.3．(2018·泉州质检)对公式E ＝U ab d的理解，下列说法中正确的是( ) A ．此公式适用于计算任何电场中相距为d 的a 、b 两点间的电势差B ．匀强电场中，a 点和b 点的距离越大，则这两点间的电势差越大C ．公式中的d 是指a 点和b 点之间的距离D ．公式中的d 是匀强电场中a 、b 两个等势面间的距离解析：选D.公式E ＝U ab d只适用于匀强电场，A 错误，公式中d 是a 、b 两点沿电场线方向的距离，不是a 、b 的实际距离，B 、C 错误．对于等势面，d 是两等势面间的垂直距离，D 正确．4．在电场中A 、B 两点间的电势差U AB ＝75 V ，B 、C 两点间的电势差为U BC ＝－200 V ，则A 、B 、C 三点的电势高低关系为( )A ．φA >φB >φC B ．φA <φC <φBC ．φC >φA >φBD ．φC >φB >φA解析：选C.由于U AB ＝75 V ，U AB ＝φA －φB ，故φA >φB ，同理φB <φC ，而U AC ＝U AB ＋U BC ＝－125 V ，φA <φC .所以A 、B 、C 三点的电势高低关系为φC >φA >φB ，C 正确．5.如图所示，在电场强度E ＝2×118 V/m 的匀强电场中，有三个点A 、M 和B ，AM ＝3cm ，MB ＝4 cm ，AB ＝5 cm ，且AM 边平行于电场线，把一带电荷量q ＝2×10－9 C 的正电荷从B 点移到M 点，再从M 点移动到A 点，电场力做功为( )A ．0.6×10－6 JB ．0.12×10－6 JC ．－0.6×10－6 JD ．－0.12×10－6 J解析：选D.AB 两点间的电势差U AB ＝Ed ＝E ·AM ＝2×118×0.18 V ＝60 V ，所以电场力做功W BA ＝qU BA ＝2×10－9×(－60) J ＝－0.12×10－6 J.6．(2018·济南调研)如图所示，匀强电场的电场强度E ＝100 V/m ，A 、B 两点相距10 cm ，A、B连线与电场的夹角为60°，则U BA的值为()A．－10 V B．10 VC．－5 V D．3 V解析：选C.根据电势差与电场强度的关系U＝Ed得U＝EL AB cos 60°＝100×0.1×cos 60°V＝5 V，且沿电场线方向电势降低，即φA>φB，所以U BA＝－5 V，故选C.7．如图所示是一个匀强电场的等势面，每两个相邻等势面相距2 cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是()A．竖直向下，E＝100 V/mB．水平向左，E＝100 V/mC．水平向左，E＝200 V/mD．水平向右，E＝200 V/m解析：选B.电场线垂直于等势面且由电势高的等势面指向电势低的等势面，所以电场线水平向左，相邻等势面间的电势差U＝2 V，由E＝Ud得E＝100 V/m，故选B.8．(2018·晋江高二检测)a、b、c是匀强电场中的三个点，各点电势φa＝10 V，φb＝2 V，φc＝6 V，a、b、c三点在同一平面上，下列各图中电场强度的方向表示正确的是()解析：选D.由已知得，a、b间存在电势为6 V的点，为ab连线的中点，该点与c点等势，连接该点与c点，得到一个等势面，电场线与该等势面必定垂直．又沿电场线方向电势应是降低的，所以电场线方向应指向电势低的点，从而得出D正确．☆9.图甲为示波管的原理图．如果在电极YY′之间所加的电压按图乙所示的规律变化，在电极XX′之间所加的电压按图丙所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是()解析：选B.由图乙及图丙知，当U Y 为正时，Y 板电势高，电子向Y 偏，而此时U X 为负，即X ′板电势高，电子向X ′板偏，故选B.☆10.(多选)如图所示，A 、B 、C 、D 是匀强电场中的四个点，D 是BC 的中点，A 、B 、C 构成一直角三角形，AB ＝L m ，电场线与三角形所在的平面平行，已知A 点的电势为5 V ，B 点的电势为－5 V ，C 点的电势为15 V ，据此可以判断( )A ．场强方向由C 指向BB ．场强方向垂直AD 连线指向BC ．场强大小为10LV/m D ．场强大小为203LV/m解析：选BD.根据B 、C 点的电势可以确定其中点D 的电势为5 V ，A 、D 的连线为一条等势线，电场线与等势面垂直，且由高等势面指向低等势面，故场强方向垂直AD 连线指向B ，A 错误，B 正确；匀强电场的场强E ＝U AB d，其中U AB ＝10 V ，d ＝L ·cos 30°，解得E ＝203LV/m ，C 错误，D 正确．故选BD.二、非选择题11．带电粒子经过加速电压加速后，速度增大．已知电子质量m ＝9.11×10－31 kg ，电荷量绝对值e ＝1.60×10－19 C ．设电子质量与速度无关，把静止电子加速到光速c ＝3×118m/s 需要多高的电压？解析：把电子加速到光速，电场所做的功等于电子动能的增加，W ＝12mc 2＝4.10×10－14 J ，根据电势差与电场力做功的关系W ＝qU ，有U ＝W q＝2.56×118 V. 答案：2.56×118 V12．(2018·漳州高二测试)如图所示，在匀强电场中有a 、b 、c 三点，这三点的连线是一个直角三角形，ab 边和电场线平行，ab 边长3 cm ，a 点离A 板1 cm ，电源电压为2 V ，B 板接地．问：(1)ab 、bc 、ac 间的电势差各为多少？(2)一个电子在a 点具有的电势能为多少？(3)使一个电子从a 点沿斜边移到c 点时，电场力做功多少？解析：B 板接地表示B 板的电势为零，但因B 板和电源正极相连，它的电势仍比A 板高，电场方向从B 板指向A 板．(1)场强E ＝U BA d ＝20.05V/m ＝40 V/m. ab 间的电势差U ab ＝E ·ab cos 180°＝－40×0.18 V ＝－1.2 V.bc 间的电势差U bc ＝E ·bc cos 90°＝0ac 间的电势差U ac ＝U ab ＝－1.2 V .(2)B 板接地，则φB ＝0，φa ＝U aB ＝U AB d Ba d ＝－2×0.040.05V ＝－1.6 V . 一个电子在a 点具有的电势能E p a ＝eφa ＝1.6 eV ＝2.56×10－19 J.(3)W ac ＝eU ac ＝1.2 eV ＝1.92×10－19 J.答案：(1)－1.2 V 0 －1.2 V(2)2.56×10－19 J (3)1.92×10－19 J。

2019_2020学年高中物理课时作业4电势和电势差(含解析)粤教版选修3_1

课时分层作业(四) 电势和电势差(时间：40分钟分值：100分)[基础达标练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则( )A．b点的电场强度一定比a点大B．电场线方向一定从b指向aC．b点的电势一定比a点高D．该电荷的动能一定减小C [将正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，说明正电荷的电势能增加，电势升高，故b点的电势一定比a点高，C正确；但是a、b两点不一定在同一条电场线上，故B错误；从做功情况反映不出电场力的大小，也不能反映电场的强弱，故A错误；动能的变化取决于合外力做功，电场力做了负功不代表合外力也做负功，所以动能不一定减小，故D错误．]2.(多选)如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则( )A．A点场强小于B点场强B．A点场强方向指向x轴负方向C．A点场强大于B点场强D．A点电势高于B点电势AD [B点电场线比A点密，B点场强大于A点场强，故A正确，C错误．电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，故B错误．由图中数据可知D正确．]3.(多选)如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称．忽略空气阻力．由此可知( )A．Q点的电势比P点高B．油滴在Q点的动能比它在P点的大C．油滴在Q点的电势能比它在P点的大D．油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小AB [带电油滴在电场中受重力、电场力作用，据其轨迹的对称性可知，电场力方向竖直向上，且电场力大于重力，电场力先做负功后做正功．则电场强度方向向下，Q 点的电势比P 点高，选项A 正确；油滴在P 点的速度最小，选项B 正确；油滴在P 点的电势能最大，选项C 错误；油滴运动的加速度大小不变，选项D 错误．]4．如图所示，表示某静电场等势面的分布，电荷量为1.6×10－9C 的正点电荷从A 点经B 点、C 点到达D 点，从A 点至D 点，电场力对电荷做的功为( )A ．4.8×10－8JB ．－4.8×10－8J C ．8.0×10－8J D ．－8.0×10－8J B [由于U AD ＝φA －φD ＝－40 V －(－10)V ＝－30 V ，所以从A 点至D 点，电场力对电荷做的功：W AD ＝qU AD ＝1.6×10－9×(－30) J ＝－4.8×10－8J ，B 正确．]5．电场中有A 、B 两点，一个点电荷在A 点的电势能为1.2×10－8 J ，在B 点的电势能为8.0×10－9 J ．已知A 、B 两点在同一条电场线上，如图所示，该点电荷的电荷量为1.0×10－9 C ，那么( )A ．该电荷为负电荷B ．该电荷为正电荷C ．A 、B 两点的电势差U AB ＝4.0 VD ．把电荷从A 移到B ，电场力做功为W ＝4.0 JA [点电荷在A 点的电势能大于在B 点的电势能，从A 到B 电场力做正功，所以该电荷一定为负电荷，且W AB ＝E pA －E pB ＝1.2×10－8 J －8.0×10－9 J ＝4.0×10－9 J ，故A 项正确，B 、D 项错误；U AB ＝W AB q ＝4.0×10－9－1.0×10－9V ＝－4.0 V ，所以C 选项错误．] 6．(多选)某电场在直角坐标系中的电场线分布情况如图所示，O 、M 、N 为电场中的三个点，则由图可得( )A ． M 点的场强小于N 点的场强B ．M 点的电势低于N 点的电势C ．将一负电荷由O 点移到M 点电势能增加D ．将一正电荷从O 点分别移到M 点和N 点，电场力做功相同BC [M 点的电场线较N 点密集，故M 点的场强大于N 点的场强，选项A 错误；顺着电场线电势降低，故M 点的电势低于N 点的电势，选项B 正确；O 点电势高于M 点，故将一负电荷由O 点移到M 点电势能增加，选项C 正确；M 点的电势低于N 点的电势，故O M 与ON 之间的电势差不等，故将一正电荷从O 点分别移到M 点和N 点，电场力做功不相同，选项D 错误；故选B 、C.]二、非选择题(14分)7．如图所示是一匀强电场，已知场强E ＝2×102 N/C ，现让一个电荷量为q ＝－4×10－8C 的电荷沿电场方向从M 点移到N 点，MN 间的距离l ＝30 cm.试求：(1)电荷从M 点移到N 点电势能的变化．(2)M 、N 两点间的电势差．[解析] (1)负电荷在该电场中所受电场力F 为恒力，方向向左，因此从M 点移到N 点，电荷克服电场力做功，电势能增加，增加的电势能ΔE p 等于电荷克服电场力做的功W .电荷克服电场力做功为W ＝qEl ＝4×10－8×2×102×0.3 J＝2.4×10－6J ，故电势能增加了2.4×10－6 J.(2)M 、N 两点间的电势差为 U MN ＝W MN q ＝－2.4×10－6－4×10－8 V ＝60 V ，即M 、N 两点间的电势差为60 V. [答案] (1)电势能增加了2.4×10－6 J (2)60 V[能力提升练]一、选择题(本题共4小题，每小题6分)1．如图所示，真空中O 点处有一点电荷，在它产生的电场中有a 、b 两点，a 点的场强大小为E a ，与ab 连线成53°角，b 点的场强大小为E b ，与ab 连线成37°角．关于a 、b 两点E a 、E b 及φa 、φb 的关系，正确的是( )A ．25E a ＝9E b ，φa >φbB ．16E a ＝9E b ，φa <φbC ．9E a ＝25E b ，φa >φbD ．9E a ＝16E b ，φa <φbD [设a 、b 两点到点电荷的距离分别为r a 和r b .根据几何知识得r b ＝43r a .根据点电荷场。

高二物理寒假作业第03天03电势和电势能、电势差

2019-2020学年人教版高二物理上学期寒假作业第一部分选修3-1素养提升作业（三）电势和电势能电势差一、静电力做功的特点1．静电力做功：在匀强电场中，静电力做功W＝qEl cosθ.其中θ为静电力与位移之间的夹角．2．特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关．二、电势能1．电势能：电荷在电场中具有的势能，用E p表示．2．静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少量．表达式：W AB＝E p A－E p B..3．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功．4．电势能具有相对性电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处或把电荷在大地表面上的电势能规定为零．三、电势1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值．.2．公式：φ＝E pq3．单位：国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V，1V＝1J/C.4．电势高低的判断：沿着电场线的方向电势逐渐降低．5．电势的标量性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正、负之分，电势为正表示比零电势高，电势为负表示比零电势低．6．电势的相对性：零电势点的规定原则，一般选大地或离场源电荷无限远处的电势为0，只有规定了电势零点才能确定某点的电势大小．四、等势面1．定义：电场中电势相同的各点构成的面．2．等势面的特点(1)在同一等势面上移动电荷时静电力不做功(选填“做功”或“不做功”)．(2)等势面一定跟电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直．(3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．五、电势差1．定义：电场中两点间电势的差值，也叫电压．2．公式：电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB，则U AB＝φA－φB，U BA＝φB－φA，U AB＝－U BA.3．电势差是标量，有正负，电势差的正负表示电势的高低．U AB>0，表示A点电势比B点电势高．4．单位：在国际单位制中，电势差与电势的单位相同，均为伏特，符号是V.六、静电力做功与电势差的关系1．公式W AB＝qU AB或U AB＝W AB.q2．U AB在数值上等于单位正电荷由A点移到B点时静电力所做的功．【例1】将带电荷量为6×10－6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5J的功，再从B移到C，静电力做了1.2×10－5J的功，则：(1)该电荷从A移到B，再从B移到C的过程中，电势能共改变了多少？(2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？【思路点拨】：(1)电势能的变化量可根据ΔEp＝－W电或ΔEp＝EpB－EpA计算。

鲁科版(2019)高中物理必修第三册第2章电势能与电势差练习【有答案】

（新教材）鲁科版物理必修第三册第2章电势能与电势差练习（含答案）1、如图所示,a、b为电场中一条电场线上的两点,现把一负电荷从a点沿电场线移到b点,下列说法正确的是( )A.静电力对电荷做正功,电势能增加B.静电力对电荷做正功,电势能减少C.静电力对电荷做负功,电势能增加D.静电力对电荷做负功,电势能减少2、(多选)如图所示,某区域电场线左右对称分布,M、N为对称线上的两点。

下列说法正确的是( )A.M点电势一定高于N点电势B.M点场强一定大于N点场强C.正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D.将电子从M点移动到N点,电场力做正功3、在任何静电场中均适用的公式是( )A.W=qUB.E=kC.W=qEdD.E=4、如图所示,a、b两个带电量相同的粒子,从同一点平行于极板方向射入电场,a 粒子打在B板的a′点,b粒子打在B板的b′点,若不计重力,则( )A.a的初速度一定小于b的初速度B.a增加的动能一定等于b增加的动能C.b的运动时间一定大于a的运动时间D.b的质量一定大于a的质量5、(双选)如图所示,用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U,现使B板带正电,则下列判断正确的是( )A.增大两极板之间的距离,指针张角变大B.将A板稍微上移,静电计指针张角将变大C.若将玻璃板插入两板之间,则静电计指针张角变大D.若将A板拿走,则静电计指针张角变为零6、下列关于等势面的说法正确的是( )A.电荷在等势面上移动时不受电场力作用,所以不做功B.等势面上各点的场强相等C.等差等势面越密的地方,场强越大D.在负的点电荷形成的电场中,电场线由低等势面指向高等势面7、电场中有a、b两点,a点电势为4 V,若把电量为2×10-8C的负电荷,从a移到b的过程中,静电力做正功4×10-8 J,则 ( )A.b点电势是0 VB.b点电势是-2 VC.b点电势是2 VD.b点电势是6 V8、对公式v=的适用条件,下列说法中正确的是( )=0的带电粒子被加速A.只适用于匀强电场中,vB.只适用于匀强电场中,粒子运动方向与场强方向平行的情况C.只适用于匀强电场中,粒子运动方向与场强方向垂直的情况=0的带电粒子被加速D.适用于任何电场中,v9、(双选)如图所示,两平行的金属板水平放置,两板间距为d,在A板中间打一个小孔,B板接地,一带正电小球,电荷量为q,质量为m,用绝缘细线悬挂于O点,若电容器的充电时间不可以忽略,那么闭合电键S后,小球始终处于静止状态,下列关于小球的描述正确的是 ( )A.细线对小球的拉力不变化B.细线对小球的拉力逐渐增大C.小球的电势能逐渐增加D.小球所在位置的电势逐渐降低*10、点电荷Q周围的电场线如图所示,A、B、C是电场中的三点,虚线是以点电荷Q为圆心的圆周。

高中物理第2章电势能与电势差第3讲电势差鲁科版选修3

第3讲电势差[目标定位] 1.理解电势差，了解电势差与电场力做功之间的关系，会用公式W ＝qU AB 进行有关的计算.2.了解电势差与电场强度之间的关系，会用公式E ＝U ABd进行有关的计算.3.了解示波管的工作原理．一、电势差与电场力做功1．电势差：电场中两点电势的差值叫做电势差；设A 点电势为φA ，B 点电势为φB ，则A 、B 两点的电势差U AB ＝φA －φB ；电势差在电路中也称为电压，用符号U 表示．2．电场力做功与电势差的关系：W AB ＝qU AB ，电势差的单位是V.3．在研究原子、原子核的时候，常用电子伏特做能量单位，1eV ＝1.60×10－19_J.二、电场强度与电势差的关系在匀强电场中，电场强度等于沿场强方向单位距离上的电势差，即E ＝Ud，E 是匀强电场的场强，d 是沿电场强度方向的距离，上式说明电场强度的单位可以为V/m. 想一想电场中A 、B 两点间的电势差大，那么两点间场强一定大吗？答案场强是指沿电场线方向每单位距离上的电势差，A 、B 两点间的距离不清楚，所以两点间场强不能确定大小关系．三、示波管的工作原理1．示波器的构成：主要由电子枪、偏转板和荧光屏组成．2．工作原理：电子在加速电场中被加速，在偏转电场中发生偏转，飞出平行金属板后做匀速直线运动．想一想示波管两对偏转电极要是都不加电压，荧光屏上会出现什么图象？若只加竖直方向上的恒定电压，荧光屏上会出现什么图象？答案两个偏转电极都不加偏转电压，则电子不会进行偏转，所以会打在荧光屏的中心形成一个亮斑；若只加竖直方向上的恒定电压，则电子在竖直方向上偏转，且偏转距离相同，在荧光y 轴上出现一个亮斑.一、电势差与电场力做功 1．电势差与电势的关系(1)讲到电势差时，必须指明是哪两点间的电势差，A 、B 间的电势差记为U AB, B 、A 间的电势差记为U BA .(2)电势差的正负表示电场中两点电势的相对高低，若U AB ＞0，则φA ＞φB ；若U AB ＜0，则φA＜φB .(3)电场中两点间的电势差与电势零点的选取无关． 2．对公式W AB ＝qU AB 或U AB ＝W ABq的理解 (1) U AB ＝W ABq可以看成电势差的定义式，是按比值法定义的物理量．电势差U AB 由电场本身决定，与q 、W AB 无关．(2)在一般的计算中，各物理量都要带入符号，即W AB 、U AB 、q 均可正可负，其中W AB 取正号表示从A 点移动到B 点时静电力做正功，W AB 取负号表示从A 点移动到B 点时静电力做负功，做负功时也可以说成电荷克服电场力做了功． (3)注意：用公式W AB ＝qU AB 或U AB ＝W ABq计算时W 与U 的角标要对应．例1 在电场中把一个电荷量为－6×10－8C 的点电荷从A 点移到B 点，电场力做功为－3×10－5J ，将此电荷从B 点移到C 点，电场力做功4.5×10－5J ，求A 点与C 点间的电势差．答案－250V解析求解电势差可有两种方法：一种是电场力做的功与电荷量的比值，另一种是两点间电势的差值．法一把电荷从A 移到C 电场力做功W AC ＝W AB ＋W BC＝(－3×10－5＋4.5×10－5) J ＝1.5×10－5J. 则A 、C 间的电势差U AC ＝W AC q ＝1.5×10－5－6×10－8V ＝－250V.法二 U AB ＝W AB q ＝－3×10－5－6×10－8V ＝500V.U BC ＝W BC q ＝4.5×10－5－6×10－8V ＝－750V.则U AC ＝U AB ＋U BC ＝(500－750)V ＝－250V.借题发挥 (1)电场力做功与路径无关，只与始、末两点的位置有关，故W AC ＝W AB ＋W BC .(2)在利用公式U AB ＝W ABq进行有关计算时，有两种处理方案，方案一：各量均带正负号运算．但代表的意义不同．W AB 的正、负号表示正、负功；q 的正、负号表示电性，U AB 的正、负号反映φA 、φB 的高低．计算时W 与U 的角标要对应，即W AB ＝qU AB ，W BA ＝qU BA .方案二：绝对值代入法．W 、q 、U 均代入绝对值，然后再结合题意判断电势的高低．二、电场强度与电势差的关系1．公式U ＝Ed 和E ＝U d只适用于匀强电场的定量计算，其中d 为A 、B 两点沿电场方向的距离．2．电场中A 、B 两点的电势差U 跟电荷移动的路径无关，由电场强度E 及A 、B 两点沿电场方向的距离d 决定．3．E ＝U d说明电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势，且场强方向就是电势降低最快的方向．4．在非匀强电场中，公式E ＝U d 可用来定性分析问题，由E ＝U d可以得出结论：在等差等势面越密的地方场强就越大，如图1甲所示．再如图乙所示，a 、b 、c 为某条电场线上的三个点，且距离ab ＝bc ，由于电场线越密的地方电场强度越大，故U ab ＜U bc .图1例2 如图2所示，在xOy 平面内有一个以O 为圆心、半径R ＝0.1m 的圆，P 为圆周上的一点，O 、P 两点连线与x 轴正方向的夹角为θ.若空间存在沿y 轴负方向的匀强电场，场强大小E ＝100V/m ，则O 、P 两点的电势差可表示为( )图2A ．U OP ＝－10sin θ(V)B ．U OP ＝10sin θ(V)C ．U OP ＝－10cos θ(V)D ．U OP ＝10cos θ(V)答案 A解析在匀强电场中，U OP ＝－E ·R sin θ＝－10sin θ(V)，故A 对．借题发挥正确理解公式U ＝Ed 或E ＝U d各量的物理含义，特别是d 的物理意义，是分析场强与电势差关系的关键．例3 如图3所示，MN 板间匀强电场E ＝2.4×104N/C ，方向竖直向上．场上A 、B 两点相距10cm ，AB 连线与电场方向夹角θ＝60°，A 点和M 板相距2cm ，图3(1)此时U BA 等于多少；(2)一点电荷Q ＝5×10－8C ，它在A 、B 两点电势能差为多少；若M 板接地，A 点电势是多少；B 点电势是多少．答案 (1)－1200V (2)6×10－5J －480V －1680V解析在匀强电场中等势面与电场线垂直，且φA 大于φB ，所以U BA ＝φB －φA 为负值．又因为在匀强电场中E ＝U d，则U AB ＝E ·d AB .已知AB 与电场线夹角60°，则AB 与等势面夹角30°，d AB ＝s AB ·sin30°＝12s AB ＝5cm ＝0.05m ，U AB ＝2.4×104×0.05V＝1200V即U BA ＝－U AB ＝－1200V.正电荷在电势高处电势能大，电势能差为： ΔE p ＝E p A －E p B ＝QU AB ＝5×10－8×1200J＝6×10－5J若M 板接地，M 板电势为0，A 点电势比零低，U MA ＝φM －φA ＝Ed MA ＝480V ，则φA ＝－480V ，φB ＝－480V －1200V ＝－1680V. 三、示波管的工作原理1．偏转板不加电压时：从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏的中心点形成一个亮斑．2．在XX ′(或YY ′)加电压时：若所加电压稳定，则电子被加速，偏转后射到XX ′(或YY ′)所在直线上某一点，形成一个亮斑(不在中心)．3．示波管实际工作时，竖直偏转板和水平偏转板都加上电压．一般地，加在竖直偏转板上的电压是要研究的信号电压，加在水平偏转板上的电压是扫描电压，若两者周期相同，在荧光屏上就会显示出信号电压在一个周期内随时间变化的波形图．例4 示波管原理图如图4所示，当两偏转板XX ′、YY ′电压为零时，电子枪发射出的电子经加速电压加速后会打在荧光屏上的正中间(图示坐标的O 点，其中x 轴与XX ′电场场强方向重合，x 轴正方向垂直纸面指向纸内，y 轴与YY ′电场场强方向重合)．若要电子打在图示坐标的第Ⅲ象限，则( )图4A ．X 、Y 极接电源的正极，X ′、Y ′接电源的负极B ．X 、Y ′极接电源的正极，X ′、Y 接电源的负极C ．X ′、Y 极接电源的正极，X 、Y ′接电源的负极D ．X ′、Y ′极接电源的正极，X 、Y 接电源的负极答案 D解析将粒子的运动沿着x 、y 和初速度方向进行正交分解，沿初速度方向不受外力，做匀速直线运动；打在第三象限，故经过YY ′区间时电场力向下，即Y 接负极；打在第三象限，故经过XX ′区间时电场力向外，即X 接负极；故选D.电势差与电场力做功1．有一带电荷量q ＝－3×10－6C 的点电荷，从电场中的A 点移到B 点时，克服电场力做功6×10－4J ．从B 点移到C 点电场力做功9×10－4J. (1)AB 、BC 、CA 间电势差各为多少；(2)如以B 点电势为零，则A 、C 两点的电势各为多少；电荷在A 、C 两点的电势能各为多少．答案 (1)U AB ＝200V U BC ＝－300V U CA ＝100V (2)φA ＝200V φC ＝300V E p A ＝－6×10－4JE p C ＝－9×10－4J解析电荷由A 移到B 克服电场力做功即电场力做负功，W AB ＝－6×10－4J.U AB ＝W AB q ＝－6×10－4－3×10－6V ＝200V.U BC ＝W BC q ＝9×10－4－3×10－6V ＝－300V.U CA＝－(U AB＋U BC)＝100V.(2)若φB＝0，由U AB＝φA－φB，得φA＝U AB＝200V.由U BC＝φB－φC得φC＝φB－U BC＝0－(－300) V＝300V.电荷在A点的电势能E p A＝qφA＝－3×10－6×200J＝－6×10－4J.电荷在C点的电势能E p C＝qφC＝－3×10－6×300J＝－9×10－4J.对电场强度与电势差的关系理解2．如图5所示，a、b、c是一条电场线上的三个点，电场线的方向由a至c，a、b间的距离等于b、c间的距离，用φa、φb、φc和E a、E b、E c分别表示a、b、c三点的电势和电场强度，可以断定( )图5A．E a＞E b＞E c B．φa＞φb＞φcC．φa－φb＝φb－φc D．E a＝E b＝E c答案 B解析由“沿着电场线的方向，电势越来越低”知：φa＞φb＞φc，断定选项B对；因这一电场线不能肯定就是匀强电场中的电场线，故选项C、D不能断定是否正确；这一电场线也不能断定就是正点电荷形成的电场中的一条电场线，故选项A不能断定是否正确．正确答案为选项B.3．如图6所示，匀强电场的电场强度E＝100V/m，A、B两点相距0.1m，A、B连线与电场线的夹角θ＝60°，则A、B两点的电势差为________．图6答案5V解析AB沿电场强度方向上的投影的长度：d＝AB cosθ＝0.1×cos60°m＝0.05m，U AB＝Ed＝100×0.05V＝5V.题组一电势电势差与电场力做功 1．下列说法正确的是( )A ．电势差与电势一样，是相对量，与零点的选取有关B ．电势差是一个标量，但是有正值和负值之分C ．由于电场力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关D ．A 、B 两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同而改变，所以U AB ＝U BA 答案 BC解析电势具有相对性、与零点的选择有关．而电势差是标量，有正、负之分，但大小与零点的选择无关．故A 错误，B 正确；由于U AB ＝φA －φB ，U BA ＝φB －φA 故U AB ＝－U BA ，故D 错误；电势差为电场中两点电势之差，与移动电荷的路径无关，故C 正确．2．在某电场中，A 、B 两点间的电势差U AB ＝60V ，B 、C 两点间的电势差U BC ＝－50V ，则A 、B 、C 三点电势高低关系是( )A ．φA ＞φB ＞φC B ．φA ＜φC ＜φB C ．φA ＞φC ＞φBD ．φC ＞φB ＞φA答案 C解析因为U AB ＝φA －φB ＝60V ＞0，所以φA ＞φB ，又U BC ＝φB －φC ＝－50V ＜0，所以φB＜φC ，又U AC ＝U AB ＋U BC ＝60V ＋(－50V)＝10V ＞0，所以φA ＞φC ，故φA ＞φC ＞φB .正确选项为C.3．如图1所示为一个点电荷电场的电场线(实线)和等势线(虚线)，两相邻等势线间的电势差为4V ，有一个带电荷量为q ＝1.0×10－8C 的负电荷从A 点沿不规则曲线移到B 点，静电力做功为________J.图1答案－4.0×10－8解析 W AB ＝qU AB ＝－1.0×10－8×4J ＝－4.0×10－8J.题组二对公式U ＝Ed 和E ＝Ud的理解与应用 4．对公式E ＝U abd的理解，下列说法正确的是( )A ．此公式适用于计算任何电场中a 、b 两点间的电势差B ．a 点和b 点间距离越大，则这两点的电势差越大C ．公式中d 是指a 点和b 点之间的距离D ．公式中的d 是a 、b 两个等势面间的垂直距离答案 D 解析公式E ＝U abd只适用于匀强电场，A 错，公式中的d 是a 、b 两个等势面间的垂直距离，a 点和b 点间距离大，等势面间的垂直距离不一定大，故B 、C 错，D 正确．5．如图2所示，A 、B 两点相距10cm ，E ＝100V/m ，AB 与电场线方向的夹角θ＝120°，则A 、B 两点间的电势差为( )图2A ．5VB ．－5VC ．10VD ．－10V答案 B解析 A 、B 两点在场强方向上的距离d ＝AB ·cos (180°－120°)＝10×12cm ＝5cm.由于φA＜φB ，则根据U ＝Ed 得U AB ＝－Ed ＝－100×5×10－2V ＝－5V.6．如图3所示，三个同心圆是一个点电荷周围的三个等势面，已知这三个圆的半径成等差数列．A 、B 、C 分别是这三个等势面上的点，且这三点在同一条电场线上．A 、C 两点的电势依次为φA ＝10V 和φC ＝2V ，则B 点的电势是( )图3A ．一定等于6VB ．一定低于6VC ．一定高于6VD ．无法确定答案 B解析从等势面的疏密可以看出E A ＞E B ＞E C ，又AB ＝BC ，由公式U ＝Ed 可以判断U AB ＞U BC ，所以φB ＜6V.7．如图4所示，匀强电场的场强大小为1×103N/C ，ab 、dc 与电场方向平行，bc 、ad 与电场方向垂直，ab ＝dc ＝4cm ，bc ＝ad ＝3cm ，则下述计算结果正确的是( )图4A．a、b之间的电势差为4000VB．a、c之间的电势差为50VC．将q＝－5×10－3C的点电荷沿矩形路径abcda移动一周，静电力做的功为零D．将q＝－5×10－3C的点电荷沿abc或adc从a移动到c，静电力做的功都是－0.25J答案 C解析U ab＝E·ab＝1×103×0.04V＝40V，选项A错误；U ac＝U ab＝40V，选项B错误；将负点电荷移动一周，电势差为零，静电力做功为零，故选项C正确；W ac＝qU ac＝－5×10－3×40J ＝－0.2J，选项D错误．题组三对示波管工作原理的考查8．如图5是示波管的原理图．它由电子枪、偏转板(XX′和YY′)、荧光屏组成，管内抽成真空．给电子枪通电后，如果在偏转板XX′和YY′上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O点．图5(1)带电粒子在________区域是加速的，在________区域是偏转的．(2)若U YY′＞0，U XX′＝0，则粒子向________板偏移，若U YY′＝0，U XX′＞0，则粒子向________板偏移．答案(1)ⅠⅡ(2)Y X9．示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转板和荧光屏组成，如图6所示．如果电子打在荧光屏上，在P点出现一个稳定的亮斑，那么示波管中的( )图6A．极板Y应带正电B．极板Y′应带正电C ．极板XX ′上应加一个与时间成正比的电压D ．极板XX ′上应加一个恒定不变的电压答案 AD解析电子受力方向与电场方向相反，因电子向X 方向偏转，则电场方向为X 到X ′，则X 带正电，即极板X 的电势高于极板X ′.同理可知Y 带正电，即极板Y 的电势高于极板Y ′，故A 正确，B 错误；如果在水平偏转电极上加上随时间均匀变化的电压，则电子因受偏转电场的作用，打在荧光屏上的亮点便沿水平方向匀速移动，故C 错误，D 正确．故选：AD. 题组四综合应用10．一个带正电的质点，电荷量q ＝2.0×10－9C ，在静电场中由a 点移到b 点，在这过程中，除电场力外，其他力做的功为6.0×10－5J ，质点的动能增加了8.0×10－5J ，则a 、b 两点间电势差φa －φb 为( ) A ．3.0×104V B ．1.0×104V C ．3.0×104VD ．－1.0×104V答案 B解析在a 点移到b 过程有动能定理W ab ＋W 其他＝ΔE k 得a 到b 电场力所做的功W ab ＝2.0×10－5J ，则φa －φb ＝U ab ＝W ab q ＝2.0×10－52.0×10－9V ＝1.0×104V.11．如图7所示，三条曲线表示三条等势线，其电势φC ＝0，φA ＝φB ＝10V ，φD ＝－30V ，将电荷量q ＝1.2×10－6C 的正电荷在该电场中移动．图7(1)把这个电荷从C 移到D ，电场力做功多少； (2)把这个电荷从D 移到B 再移到A ，电势能变化多少．答案见解析解析 (1)U CD ＝φC －φD ＝30VW CD ＝qU CD ＝1.2×10－6×30J＝3.6×10－5J(2)U DA ＝φD －φA ＝(－30－10) V ＝－40VW DA ＝qU DA ＝1.2×10－6×(－40) J＝－4.8×10－5J所以电势能应该增加4.8×10－5J.12．如图8所示，一簇平行线为未知方向的匀强电场的电场线，沿与此平行线成60°角的方向，把2×10－6C 的负电荷从A 点移到B 点，电场力做功为4×10－6J ．已知A 、B 间距为2cm ，求解下列问题：图8(1)在图上用箭头标出电场强度方向；(2)AB 间的电势差U AB ；(3)匀强电场的场强E 的大小．答案 (1)电场方向如图 (2)－2V (3)200V/m解析 (1)电场强度方向如图所示．(2)AB 间电势差U AB ＝W AB q ＝4×10－6－2×10－6V ＝－2V. (3)电场强度E ＝－U AB d cos60°＝200V/m. 13．如图9所示，P 、Q 两金属板间的电势差为50V ，板间存在匀强电场，方向水平向左，板间的距离d ＝10cm ，其中Q 板接地，两板间的A 点距P 板4cm.求：图9(1)P 板及A 点的电势；(2)保持两板间的电势差不变，而将Q 板向左平移5cm ，则A 点的电势将变为多少．答案 (1)－50V －30V (2)－10V解析板间场强方向水平向左，可见Q 板是电势最高处．Q 板接地，则电势φQ ＝0，板间各点电势均为负值．利用公式E ＝U d可求出板间匀强电场的场强，再由U ＝Ed 可求出各点与Q 板间的电势差，即各点的电势值． (1)场强E ＝U d ＝5010×10－2V·m －1＝5×102V·m －1 Q 、A 间电势差U QA ＝Ed ′＝5×102×(10－4)×10－2V ＝30V所以A 点电势φA ＝－30V ，P 点电势φP ＝U PQ ＝－50V.(2)当Q 板向左平移5cm 时两板间距离d ′＝(10－5) cm ＝5cmQ 板与A 点间距离变为d ″＝(10－4) cm －5cm ＝1cm电场强度E ′＝U d ＝505×10－2V·m －1 ＝1.0×103V·m －1 Q 、A 间电势差U QA ＝E ′d ″＝1.0×10－3×1.0×10－2V ＝10V所以A 点电势φA ＝－10V ．。

2019_2020学年高中物理第2章电势能与电势差第1节电场力做功与电势能课时作业(含解析)鲁科版

第1节电场力做功与电势能一、选择题1．(多选)下列说法中，正确的是( )A．当两个正点电荷相互靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能也增大B．当两个负点电荷相互靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能也增大C．一个正点电荷与一个负点电荷相互靠近时，它们之间的库仑力增大，它们的电势能也增大D．一个正点电荷与一个负点电荷相互靠近时，它们之间的库仑力减小，它们的电势能也减小解析：两同种电荷靠近时要克服静电斥力做功，系统的电势能增大；两异种电荷靠近时，静电引力做正功，系统的电势能减少．由此判断A、B正确，C、D错误．答案：AB2．如图所示，电场中a、b、c三点，ab＝bc，则把点电荷＋q从a点沿直线到b点，从b点沿虚线到c点的过程中，电场力做功的大小关系有( )A．W ab＞W bc B．W ab＝W bcC．W ab＜W bc D．无法比较解析：ab段的平均场强大于bc段的平均场强，所以ab段的平均电场力大于bc段的平均电场力，因为ab＝bc，W ab大于从b点沿直线到c点电场力做功W bc′，又因为电场力做功与路径无关，所以W bc＝W bc′，则A正确．答案：A3. (多选)如图所示是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分别落在收集板中央的两侧，对矿粉分离的过程，下列表述正确的是( )A．带正电的矿粉落在右侧B．电场力对矿粉做正功C．带负电的矿粉电势能变大D．带正电的矿粉电势能变小解析：带正电的矿粉因受到水平向左的电场力作用向左偏转，电场力做正功，电势能变小，落在左侧，选项A错误，D正确；带负电的矿粉因受到水平向右的电场力作用向右偏转，电场力也做正功，电势能也变小，选项B正确，C错误．答案：BD4．(多选)如图所示，带正电的小球在重力和电场力的作用下由A点运动到B点，轨迹如图所示，则关于小球，下列说法正确的是( )A．电势能减小B．重力势能增加C．减小的重力势能小于增加的动能D．小球的机械能不变解析：重力做正功，重力势能减小，B错；电场力做正功，电势能减小，A对；除重力之外的力做功，引起机械能的变化，电场力做了正功，所以机械能增加，D错；根据功能关系，减少的重力势能和电势能的和等于动能的增加量，C对．答案：AC5．如图所示，有一带负电的粒子，自A点沿电场线运动到B点，在此过程中该带电粒子( )A．所受的电场力逐渐增大，电势能逐渐增大B．所受的电场力逐渐增大，电势能逐渐减小C．所受的电场力逐渐减小，电势能逐渐增大D．所受的电场力逐渐减小，电势能逐渐减小解析：因为由A到B场强逐渐变大，所以电场力逐渐增大，带负电粒子由A到B电场力对其做正功，所以电势能逐渐减小，故正确选项为B.答案：B6．如图，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹．M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点．不计重力，下列表述正确的是( )A．粒子在M点的速率最大B．粒子所受电场力沿电场方向C．粒子在电场中的加速度不变D．粒子在电场中的电势能始终在增加解析：带负电粒子在向右的电场中所受电场力向左，因此，当带电粒子向右运动时，电场力做负功．电势能增加．当向左运动时，电场力做正功，电势能减小，所以在M点的电势能最大，动能最小，速率最小．故A、B、D错误．粒子在匀强电场中所受电场力不变，所以加速度不变，故C正确．答案：C7．如图，绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E.在与环心等高处放有一质量为m .带电＋q 的小球，由静止开始沿轨道运动，下述说法正确的是( )A ．小球在运动过程中机械能守恒B ．小球经过环的最低点时速度最大C ．小球经过环的最低点时对轨道压力为(mg ＋Eq )D ．小球经过环的最低点时对轨道压力为3(mg －qE )解析：小球到最低时速度为v ，由动能定理得：mgR ＋qER ＝12mv 2，在最低点由牛顿第二定律得：F N －mg －qE ＝mv 2R，得F N ＝3(mg ＋qE )，故C 、D 错，下滑过程中电场力做正功，小球机械能增大，A 错．越过最低点后，电场力和重力做负功，小球速度减小，所以在最低点速度最大，B 正确．答案：B8．如图甲所示，Q 1、Q 2为两个被固定的点电荷，a 、b 、c 三点在它们连线的延长线上，其中Q 1带负电．现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a 点开始向远处运动并经过b 、c 两点(粒子只受电场力作用)，粒子经过a 、b 、c 三点时的速度分别为v a 、v b 、v c ，其v －t 图象如图乙所示．以下说法中正确的是( )A ．Q 2一定带负电B ．Q 2的电荷量一定大于Q 1的电荷量C ．b 点的电场强度最大D ．粒子由a 点运动到c 点过程中，粒子的电势能先增大后减小解析：由题图乙可知，粒子从a 到b 过程做加速度减小的减速直线运动，在b 点时粒子速度最小，加速度为零，故粒子在b 点受力为零，b 点电场强度为零，C 项错误；在b 点Q 1对带负电粒子的电场力水平向右，而粒子所受合力为零，则Q 2对带负电粒子的电场力水平向左，所以Q 2带正电，A 项错误；b 点与Q 1的间距大于b 点与Q 2的间距，由库仑定律F ＝k Qq r 2知，Q 1的电荷量大于Q 2的电荷量，B 项错误；粒子从a 点运动到c 点过程，动能先减小后增大，根据能量守恒定律知，粒子的电势能先增大后减小，D 项正确．答案：D二、非选择题9．将一个带电荷量为7.0×10－6C 的负电荷从无限远处移动到如图所示的电场中的A 点时，电荷的电势能为－1.4×10－6J ，求在这个过程中电场力对电荷做的功？(取无限远处电势能为零)解析：电荷在A 点电势能等于从A 点移动到无限远处电场力做的功，所以W AO ＝－1.4×10－6J(记O 为无限远处)．由A 到无限远处电场力做负功，所以由无限远移动到A 点电场力做正功，即W OA ＝1.4×10－6J.答案：1.4×10－6 J10．电荷量为q ＝1×10－4 C 的带正电小物块置于粗糙的绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向的匀强电场，场强E 与时间t 的关系及物块速度v 与时间t 的关系分别如图甲、乙所示．若重力加速度g 取10 m/s 2，求：(1)物块的质量m ；(2)物块与水平面之间的动摩擦因数；(3)物块运动2 s 过程中，其电势能的改变量．解析：(1)(2)由题图可知：E 1＝3×104 N/C ，E 2＝2×104 N/C ，a 1＝2 m/s 2.E 1q －μmg ＝ma 1 ①E 2q －μmg ＝0 ②由①②两式联立代入数据得：m ＝0.5 kg ，μ＝0.4(3)ΔE p ＝－E 1ql 1－E 2ql 2＝－(3×104×1×10－4×12×2×1＋2×104×1× 10－4×2×1)J＝－7 J.电势能减少7 J.答案：(1)0.5 kg (2)0.4 (3)电势能减少7 J。

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