2022-2023學(xué)年高中物理 第一章 第4節(jié) 電勢(shì)能和電勢(shì)學(xué)案(含解析)新人教版選修3-1

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1、2022-2023學(xué)年高中物理 第一章 第4節(jié) 電勢(shì)能和電勢(shì)學(xué)案(含解析)新人教版選修3-1 1.靜電力做功與路徑無(wú)關(guān),只與電荷的初、末位置有關(guān);靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量。 2.電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能,等于把它從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)靜電力所做的功。 3.沿電場(chǎng)線方向,電勢(shì)逐漸降低。 4.電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直,并且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。 5.無(wú)論粒子電性如何,當(dāng)粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)后,電場(chǎng)力一定做正功。 一、靜電力做功的特點(diǎn) 在靜電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí),靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān),與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)。 二、電勢(shì)能 1.概念

2、 電荷在靜電場(chǎng)中具有的勢(shì)能。用Ep表示。 2.靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系 靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量,WAB=EpA-EpB。 3.電勢(shì)能的大小 電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能,等于把它從這點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)靜電力做的功。 4.零勢(shì)能位置 電場(chǎng)中規(guī)定的電勢(shì)能為零的位置,通常把離場(chǎng)源電荷無(wú)窮遠(yuǎn)處或大地處的電勢(shì)能規(guī)定為零。 三、電勢(shì) 1.定義:電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值。 2.公式:φ=。 3.單位:國(guó)際單位制中,電勢(shì)的單位是伏特,符號(hào)是V,1 V=1 J/C?!? 4.特點(diǎn) (1)相對(duì)性:電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)的高低,與所選取的零電勢(shì)的位置有關(guān),一般情況下取無(wú)窮遠(yuǎn)

3、或地球?yàn)榱汶妱?shì)位置。 (2)標(biāo)矢性:電勢(shì)是標(biāo)量,只有大小,沒有方向,但有正負(fù)。 5.與電場(chǎng)線關(guān)系:沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低。 四、等勢(shì)面 1.定義 電場(chǎng)中電勢(shì)大小相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面。 2.等勢(shì)面與電場(chǎng)線的關(guān)系 (1)電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直。 (2)電場(chǎng)線由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。 1.自主思考——判一判 (1)只要電荷在電場(chǎng)中移動(dòng),電場(chǎng)力一定做功。(×) (2)電場(chǎng)力做功與重力做功類似,與初末位置有關(guān),與路徑無(wú)關(guān)。(√) (3)電勢(shì)有正、負(fù),是矢量。(×) (4)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿電場(chǎng)線方向,電勢(shì)降低最快。(√) (5)等勢(shì)面上,不僅各點(diǎn)電勢(shì)相同,電

4、場(chǎng)強(qiáng)度也一定相同。(×) (6)電勢(shì)能是相對(duì)的,規(guī)定不同的零勢(shì)能點(diǎn),電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能不同。(√) 2.合作探究——議一議 (1)一電荷在某電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)了一周又回到出發(fā)點(diǎn),電場(chǎng)力對(duì)該電荷做功嗎? 提示:不做功。由功的定義式可知,電荷運(yùn)動(dòng)一周位移為0,故電場(chǎng)力一定不做功。 (2)電勢(shì)能與重力勢(shì)能類似,也有正負(fù),其正負(fù)有何意義? 提示:電勢(shì)能為正值時(shí),表明電荷在該處電勢(shì)能大于零;當(dāng)電勢(shì)能為負(fù)值時(shí),表明電荷在該處電勢(shì)能比零小。 (3)為何說(shuō)當(dāng)電荷沿等勢(shì)面移動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力不做功? 提示:由于電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直,即電荷所受的電場(chǎng)力與等勢(shì)面垂直,即當(dāng)電荷沿等勢(shì)面移動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力方向始終與速

5、度方向垂直,電場(chǎng)力不做功。 對(duì)電場(chǎng)力做功的理解 1.勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)力做功的計(jì)算 W=qELcos θ,其中θ為電場(chǎng)力與位移間夾角。 2.電場(chǎng)力做功的正負(fù)判斷 (1)根據(jù)電場(chǎng)力和位移方向的夾角判斷:夾角為銳角,電場(chǎng)力做正功;夾角為鈍角,電場(chǎng)力做負(fù)功;電場(chǎng)力和位移方向垂直時(shí)不做功。此法常用于勻強(qiáng)電場(chǎng)中恒定電場(chǎng)力做功情況的判斷。 (2)根據(jù)電場(chǎng)力和瞬時(shí)速度方向的夾角判斷:夾角為銳角時(shí),電場(chǎng)力做正功;夾角為鈍角時(shí),電場(chǎng)力做負(fù)功;電場(chǎng)力和瞬時(shí)速度方向垂直時(shí)不做功。此法常用于判斷曲線運(yùn)動(dòng)中變化電場(chǎng)力的做功情況。 (3)根據(jù)電勢(shì)能的變化情況判斷:若電勢(shì)能增加,則電場(chǎng)力做負(fù)功;若電

6、勢(shì)能減小,則電場(chǎng)力做正功。 (4)若物體只受電場(chǎng)力作用,可根據(jù)動(dòng)能的變化情況判斷:若物體的動(dòng)能增加,則電場(chǎng)力做正功;若物體的動(dòng)能減少,則電場(chǎng)力做負(fù)功。 1.如圖所示,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn),將一電荷量為q的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn), 第一次沿直線AB移動(dòng)該電荷,電場(chǎng)力做功為W1;第二次沿路徑ACB移動(dòng)該電荷,電場(chǎng)力做功為W2;第三次沿曲線AB移動(dòng)該電荷,電場(chǎng)力做功為W3,則(  ) A.W1>W(wǎng)2      B.W3<W2 C.W1=W3 D.W1<W3 解析:選C 電場(chǎng)力做功只與開始和結(jié)束位置有關(guān),與路徑無(wú)關(guān)。因此選項(xiàng)C正確。 2.兩帶電小球,電荷量分別為+q和-q,固定

7、在一長(zhǎng)度為l的絕緣細(xì)桿的兩端,置于電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,桿與場(chǎng)強(qiáng)方向平行,其位置如圖所示。若此桿繞過(guò)O點(diǎn)垂直于桿的軸線轉(zhuǎn)過(guò)180°,則在此轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力做的功為(  ) A.0 B.qEl C.2qEl D.πqEl 解析:選C 電場(chǎng)力對(duì)兩小球均做正功,大小與路徑無(wú)關(guān),對(duì)每個(gè)小球做的功為qEl,共為2qEl,故C正確。 3.如圖,光滑絕緣水平面上相距3L的A、B兩點(diǎn)分別固定正點(diǎn)電荷Q1與Q2,與B點(diǎn)相距L的C點(diǎn)為連線上電勢(shì)最低處。若可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊在BC中點(diǎn)D處,以初速度v0水平向右運(yùn)動(dòng),且始終在A、B之間運(yùn)動(dòng)。已知滑塊的質(zhì)量為m、帶電量為+q,則(  ) A.滑塊從D向B

8、的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功 B.滑塊沿B→A方向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電勢(shì)能先增加后減小 C.A、B之間,場(chǎng)強(qiáng)為零的地方應(yīng)該有兩處 D.兩點(diǎn)電荷的電量之比為Q1∶Q2=4∶1 解析:選D 沿電場(chǎng)強(qiáng)度的方向電勢(shì)降低,C點(diǎn)電勢(shì)最低,則C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零,由k=k得Q1∶Q2=4∶1,D正確;滑塊從D向B的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電場(chǎng)力一直做負(fù)功,從B向A的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,則先做正功后做負(fù)功,電勢(shì)能先減小后增加,A、B之間場(chǎng)強(qiáng)為零的地方只有C點(diǎn)一處,選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤。 3.如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,有a、b、c三點(diǎn),ab=5 cm,bc=12 cm,其中ab沿電場(chǎng)方向,bc和電場(chǎng)方向成60°角,一個(gè)電荷量為q=

9、4×10-8 C的正電荷從a移到b時(shí)電場(chǎng)力做的功為W1=1.2×10-7 J,求: (1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大??; (2)電荷從b移到c,電場(chǎng)力做的功W2。 解析:(1)從a到b正電荷受到的電場(chǎng)力F1=qE 電場(chǎng)力做的功W1=F1dab=qEdab 所以E== V/m=60 V/m。 (2)把電荷從b移到c,電場(chǎng)力做的功 W2=qE·dbc·cos 60°=4×10-8×60×12×10-2×0.5 J=1.44×10-7 J。 答案:(1)60 V/m (2)1.44×10-7 J 對(duì)電勢(shì)能的理解 1.電勢(shì)能的特性 系統(tǒng)性 電勢(shì)能是由電場(chǎng)和電荷共同

10、決定的,是屬于電荷和電場(chǎng)所共有的,我們習(xí)慣上說(shuō)成電荷的電勢(shì)能 相對(duì)性 電勢(shì)能是相對(duì)的,其大小與選定的參考點(diǎn)有關(guān)。確定電荷的電勢(shì)能,首先應(yīng)確定參考點(diǎn),也就是零勢(shì)能點(diǎn)的位置 標(biāo)量性 電勢(shì)能是標(biāo)量,有正負(fù)但沒有方向。電勢(shì)能為正值表示電勢(shì)能大于參考點(diǎn)的電勢(shì)能,電勢(shì)能為負(fù)值表示電勢(shì)能小于參考點(diǎn)的電勢(shì)能 2.電勢(shì)能增減的判斷方法 做功 判斷法 無(wú)論正、負(fù)電荷,只要電場(chǎng)力做正功,電荷的電勢(shì)能一定減??;反之,做負(fù)功則增大 電場(chǎng)線 判斷法 正電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí),電勢(shì)能逐漸減??;逆著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí),電勢(shì)能逐漸增大。負(fù)電荷的情況正好相反 電勢(shì) 判斷法 由公式Ep=qφ

11、知,正電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大,負(fù)電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能小 [典例] 將帶電量為6×10-6 C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn),克服電場(chǎng)力做了3×10-5 J的功,再?gòu)腂點(diǎn)移到C點(diǎn),電場(chǎng)力做了1.2×10-5 J的功,則 (1)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),再?gòu)腂點(diǎn)移到C點(diǎn)的過(guò)程中電勢(shì)能共改變了多少? (2)如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢(shì)能為零,則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少? [思路點(diǎn)撥] (1)電勢(shì)能的改變量對(duì)應(yīng)電場(chǎng)力做功。 (2)電荷在某點(diǎn)具有的電勢(shì)能與零電勢(shì)能的選取有關(guān),同時(shí)注意電勢(shì)能的正負(fù)。 [解析] (1)由題意可知,WAB=-3×10-5 J WBC=1.2×10-

12、5 J 所以電荷從A點(diǎn)到C點(diǎn)的全過(guò)程中電場(chǎng)力做功 WAC=WAB+WBC=-1.8×10-5 J 故此過(guò)程電荷的電勢(shì)能增加了1.8×10-5 J。 (2)由WAB=EpA-EpB可得:EpB=3×10-5 J 由WAC=EpA-EpC可得:EpC=1.8×10-5 J。 [答案] (1)增加了1.8×10-5 J (2)3×10-5 J 1.8×10-5 J 電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的聯(lián)系 (1)電勢(shì)能的高低與零電勢(shì)能點(diǎn)的選取有關(guān),電勢(shì)能的變化與零電勢(shì)能點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。 (2)電勢(shì)能與靜電力做功的關(guān)系是求電勢(shì)能變化或靜電力做功的重要理論依據(jù)?!   ? 1.如圖所示,

13、有一帶電的微粒,在電場(chǎng)力的作用下沿曲線從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn),則微粒(  ) A.帶負(fù)電,電勢(shì)能增加 B.帶負(fù)電,電勢(shì)能減少 C.帶正電,電勢(shì)能增加 D.帶正電,電勢(shì)能減少 解析:選D 由帶電微粒運(yùn)動(dòng)的徑跡可以看出帶電微粒受到的電場(chǎng)力指向徑跡凹側(cè),即與電場(chǎng)方向相同,故帶電微粒帶正電,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;電場(chǎng)力對(duì)帶電微粒做正功,微粒電勢(shì)能減少,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。 2.下列說(shuō)法正確的是(  ) A.電荷放在電勢(shì)高的地方,電勢(shì)能就大 B.正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于負(fù)電荷在該點(diǎn)具有的電勢(shì)能 C.電場(chǎng)強(qiáng)度為零的點(diǎn),電勢(shì)一定為零 D.無(wú)論移動(dòng)正電荷還是負(fù)電荷,若克服電場(chǎng)力做功它的電

14、勢(shì)能都增大 解析:選D 正電荷放在電勢(shì)高的地方,電勢(shì)能就大,而負(fù)電荷放在電勢(shì)高的地方,電勢(shì)能就小,故A錯(cuò)誤。電荷的電勢(shì)能與電荷的電性和電勢(shì)的正負(fù)有關(guān),正電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)為負(fù)值的某點(diǎn)的電勢(shì)能,小于負(fù)電荷在該點(diǎn)具有的電勢(shì)能,故B錯(cuò)誤。電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)無(wú)關(guān),電場(chǎng)強(qiáng)度為零的點(diǎn),電勢(shì)不一定為零,故C錯(cuò)誤。只要電荷克服電場(chǎng)力做功,根據(jù)功能關(guān)系可知,它的電勢(shì)能都增大,故D正確。 3.在如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,有A、B兩點(diǎn),且A、B兩點(diǎn)間的距離為x=0.20 m,已知AB連線與電場(chǎng)線夾角為θ=60°,今把一電荷量q=-2×10-8 C的檢驗(yàn)電荷放入該勻強(qiáng)電場(chǎng)中,其受到的電場(chǎng)力的大小為F=4.0×10-4

15、N,方向水平向左。求: (1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向; (2)若把該檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電勢(shì)能變化了多少; (3)若A點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn),檢驗(yàn)電荷在B點(diǎn)電勢(shì)能為多少。 解析:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小為E==2×104 N/C,方向水平向右。 (2)檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做負(fù)功 WAB=-Fxcos θ=-4.0×10-4×0.2×cos 60° J=-4.0×10-5 J 由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化關(guān)系得,電勢(shì)能增加了4×10-5 J。 (3)檢驗(yàn)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能為0,檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)到B點(diǎn)電勢(shì)能增加了4×10-5 J,故檢驗(yàn)電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能為4×10-5 J。 答案:(

16、1)2×104 N/C 方向水平向右 (2)電勢(shì)能增加了4×10-5 J (3)4×10-5 J 對(duì)電勢(shì)和等勢(shì)面的理解 1.電勢(shì)的特點(diǎn) (1)電勢(shì)具有相對(duì)性:電勢(shì)是相對(duì)的,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)值與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)。通常將離場(chǎng)源電荷無(wú)窮遠(yuǎn)處,或是地球表面選為零電勢(shì)點(diǎn)。 (2)電勢(shì)是標(biāo)量:電勢(shì)是只有大小、沒有方向的物理量,在規(guī)定了電勢(shì)零點(diǎn)后,電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)可能是正值,也可能是負(fù)值。正值表示該點(diǎn)的電勢(shì)高于零電勢(shì);負(fù)值表示該點(diǎn)的電勢(shì)低于零電勢(shì)。顯然,電勢(shì)的正負(fù)只表示大小,不表示方向。 2.電勢(shì)高低的判斷方法 電場(chǎng)線法 沿電場(chǎng)線方向,電勢(shì)越來(lái)越低 場(chǎng)源電荷 判斷法 

17、離場(chǎng)源正電荷越近的點(diǎn),電勢(shì)越高;離場(chǎng)源負(fù)電荷越近的點(diǎn),電勢(shì)越低 電勢(shì)能 判斷法 對(duì)于正電荷,電勢(shì)能越大,所在位置的電勢(shì)越高;對(duì)于負(fù)電荷,電勢(shì)能越小,所在位置的電勢(shì)越高 3.等勢(shì)面的特點(diǎn) (1)等勢(shì)面是為描述電場(chǎng)而假想的面。 (2)在電場(chǎng)線密集的地方,等差等勢(shì)面密集;在電場(chǎng)線稀疏的地方,等差等勢(shì)面稀疏。 (3)電場(chǎng)線總是和等勢(shì)面垂直,且從電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面。 (4)等勢(shì)面的分布與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。 (5)在空間中兩等勢(shì)面不相交。 (6)在等勢(shì)面內(nèi)移動(dòng)電荷,電場(chǎng)力不做功。 1.一帶電粒子沿著圖中曲線JK穿過(guò)一勻強(qiáng)電場(chǎng),a、b、c、d為該電場(chǎng)的等

18、勢(shì)面,其中φa<φb<φc<φd,若不計(jì)粒子受的重力,可以確定(  ) A.該粒子帶正電 B.從J到K粒子的電勢(shì)能減少 C.粒子從J到K運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能減小 D.粒子從J到K運(yùn)動(dòng)過(guò)程中作變加速運(yùn)動(dòng) 解析:選B 由運(yùn)動(dòng)軌跡可知電場(chǎng)力方向向右,由電勢(shì)的高低可知電場(chǎng)線方向向左,則該帶電粒子電性為負(fù),故A錯(cuò)誤;由J到K電場(chǎng)力做正功,則動(dòng)能增加,電勢(shì)能減小,總能量不變,故B正確,C錯(cuò)誤;由于粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),粒子只受電場(chǎng)力,所以粒子所受合力恒定,故粒子作勻變速運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。 2.[多選]如圖所示,實(shí)線表示一簇關(guān)于x軸對(duì)稱的等勢(shì)面,在軸上有A、B兩點(diǎn),則(  ) A.A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于B點(diǎn)場(chǎng)

19、強(qiáng) B.A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向指向x軸負(fù)方向 C.A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) D.A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì) 解析:選AD 由于電場(chǎng)線與等勢(shì)面總是垂直,所以B點(diǎn)電場(chǎng)線比A點(diǎn)密,B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng),故A正確、C 錯(cuò)誤。電場(chǎng)線由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面,故B錯(cuò)誤、D正確。 3.如圖所示,一帶電粒子在電場(chǎng)中沿曲線AB運(yùn)動(dòng),從B點(diǎn)穿出電場(chǎng),a、b、c、d為該電場(chǎng)中的等勢(shì)面,這些等勢(shì)面都是互相平行的豎直平面,不計(jì)粒子所受重力,則(  ) A.該粒子一定帶負(fù)電 B.此電場(chǎng)不一定是勻強(qiáng)電場(chǎng) C.該電場(chǎng)的電場(chǎng)線方向一定水平向左 D.粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程動(dòng)能不斷減少 解析:選D 由于不能確定電場(chǎng)線方向

20、,故不能確定粒子帶負(fù)電,A、C錯(cuò)誤;等勢(shì)面互相平行,故一定是勻強(qiáng)電場(chǎng),B錯(cuò)誤;粒子受電場(chǎng)力一定沿電場(chǎng)線指向軌跡凹側(cè),而電場(chǎng)線和等勢(shì)面垂直,由此可確定電場(chǎng)力一定做負(fù)功,故動(dòng)能不斷減少,D正確。 1.在靜電場(chǎng)中,將一正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn),電場(chǎng)力做了負(fù)功,則(  ) A.b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定比a點(diǎn)大 B.電場(chǎng)線方向一定從b指向a C.b點(diǎn)的電勢(shì)一定比a點(diǎn)高 D.該電荷的動(dòng)能一定減小 解析:選C 電場(chǎng)力做負(fù)功,該電荷電勢(shì)能增加。正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能較大,C正確。電場(chǎng)力做負(fù)功同時(shí)電荷可能還受其他力作用,總功不一定為負(fù)。由動(dòng)能定理可知,動(dòng)能不一定減小,D錯(cuò)。電勢(shì)高低與場(chǎng)強(qiáng)大小無(wú)必然聯(lián)系,A

21、錯(cuò)。b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn),但a、b可能不在同一條電場(chǎng)線上,B錯(cuò)。 2.(2016·全國(guó)卷Ⅲ)關(guān)于靜電場(chǎng)的等勢(shì)面,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面可能相交 B.電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處相互垂直 C.同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等 D.將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面,電場(chǎng)力做正功 解析:選B 在靜電場(chǎng)中,兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面不會(huì)相交,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電場(chǎng)線與等勢(shì)面一定相互垂直,選項(xiàng)B正確;同一等勢(shì)面上的電場(chǎng)強(qiáng)度可能相等,也可能不相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電場(chǎng)線總是由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面,移動(dòng)負(fù)試探電荷時(shí),電場(chǎng)力做負(fù)功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 3.如圖所示,實(shí)線

22、是某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線,虛線是該電場(chǎng)中的兩條等勢(shì)線,由圖可以得出的正確結(jié)論是(  ) A.M點(diǎn)的電勢(shì)一定低于N點(diǎn)的電勢(shì) B.M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定小于N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) C.由M點(diǎn)向N點(diǎn)移動(dòng)電荷時(shí),電勢(shì)能的改變量與零電勢(shì)的選取無(wú)關(guān) D.某電荷在M點(diǎn)或N點(diǎn)具有的電勢(shì)能與零電勢(shì)的選取無(wú)關(guān) 解析:選C 沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,可知M點(diǎn)的電勢(shì)大于N點(diǎn)的電勢(shì),A錯(cuò)誤;根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直,可以作出如圖所示電場(chǎng)線,可得EM>EN,B錯(cuò)誤;M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)能之差與零電勢(shì)的選取無(wú)關(guān),C正確;而Ep=qφ,所以電勢(shì)能的大小與零電勢(shì)的選取有關(guān),D錯(cuò)誤。 4.在電場(chǎng)中,把電荷量為4×10-9 C的正點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移

23、到B點(diǎn),克服靜電力做功6×10-8 J,以下說(shuō)法中正確的是(  ) A.電荷在B點(diǎn)具有的電勢(shì)能是6×10-8 J B.B點(diǎn)電勢(shì)是15 V C.電荷的電勢(shì)能增加了6×10-8 J D.電荷的電勢(shì)能減少了6×10-8 J 解析:選C 電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能具有相對(duì)性,只有確定了零勢(shì)點(diǎn),B點(diǎn)的電勢(shì)、電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能才是確定的數(shù)值,故A、B錯(cuò)誤;由于電荷從A移到B的過(guò)程中克服靜電力做功6×10-8 J,故電荷電勢(shì)能應(yīng)該增加了6×10-8 J,故C正確,D錯(cuò)誤。 5.[多選]如圖甲所示,AB是電場(chǎng)中的一條直線,電子以某一初速度從A點(diǎn)出發(fā),僅在電場(chǎng)力作用下沿AB運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),其v -t圖像如

24、圖乙所示。關(guān)于A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度EA、EB和電勢(shì)φA、φB的關(guān)系,下列判斷正確的是(  ) A.EA>EB        B.EA<EB C.φA>φB D.φA<φB 解析:選AC 由v -t圖像可知:電子做的是加速度越來(lái)越小的變減速運(yùn)動(dòng),電子受到的電場(chǎng)力就是其所受的合外力,即電場(chǎng)力越來(lái)越小,由F=Eq可知,電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越小,即EA>EB,A選項(xiàng)正確;由于電子帶負(fù)電,其所受的電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反,則電場(chǎng)強(qiáng)度的方向應(yīng)為由A指向B,由沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來(lái)越低,可得φA>φB,C選項(xiàng)正確。 6.如圖虛線表示某點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面,一帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下由A運(yùn)動(dòng)到B的軌跡如圖中

25、實(shí)線所示。粒子在A、B點(diǎn)的加速度大小分別為aA、aB,電勢(shì)能分別為EA、EB,下列判斷正確的是(  ) A.a(chǎn)A>aB,EA>EB B.a(chǎn)A>aB,EA<EB C.a(chǎn)A<aB,EA>EB D.a(chǎn)A<aB,EA<EB 解析:選D 根據(jù)粒子軌跡的彎曲方向可知帶電粒子受到的是靜電斥力,從外向內(nèi),電勢(shì)降低,所以該電場(chǎng)是負(fù)的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng),則粒子帶負(fù)電;根據(jù)U=Ed知,等差等勢(shì)面越密的位置場(chǎng)強(qiáng)越大,B處等差等勢(shì)面較密集,則場(chǎng)強(qiáng)大,帶電粒子所受的電場(chǎng)力大,加速度也大,即aA<aB,從A到B,電場(chǎng)線對(duì)帶電粒子做負(fù)功,電勢(shì)能增加,則知B點(diǎn)電勢(shì)能大,即EA<EB;故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。 7

26、.如圖所示勻強(qiáng)電場(chǎng)E的區(qū)域內(nèi),在O點(diǎn)處放置一點(diǎn)電荷+Q。a、b、c、d、e、f為以O(shè)為球心的球面上的點(diǎn),aecf平面與電場(chǎng)平行,bedf平面與電場(chǎng)垂直,則下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.b、d兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同 B.a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)等于f點(diǎn)的電勢(shì) C.點(diǎn)電荷+q在球面上任意兩點(diǎn)之間移動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力一定做功 D.將點(diǎn)電荷+q在球面上任意兩點(diǎn)之間移動(dòng),從a點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)電勢(shì)能的變化量一定最大 解析:選D b、d兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為+Q產(chǎn)生的電場(chǎng)與勻強(qiáng)電場(chǎng)E的合場(chǎng)強(qiáng),由對(duì)稱性可知,其大小相等、方向不同,A錯(cuò)誤;a、f兩點(diǎn)雖在+Q的同一等勢(shì)面上,但在勻強(qiáng)電場(chǎng)E中此兩點(diǎn)不等勢(shì),B錯(cuò)誤;在bedf面上各點(diǎn)電勢(shì)相同

27、,點(diǎn)電荷+q在bedf面上移動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力不做功,C錯(cuò)誤;從a點(diǎn)移到c點(diǎn),+Q對(duì)它的電場(chǎng)力不做功,但勻強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)+q做功最多,電勢(shì)能變化量一定最大,D正確。 8.[多選]如圖所示,在x軸上相距為L(zhǎng)的兩點(diǎn)固定兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷+Q、-Q,虛線是以+Q所在點(diǎn)為圓心、為半徑的圓,a、b、c、d是圓上的四個(gè)點(diǎn),其中a、c兩點(diǎn)在x軸上,b、d兩點(diǎn)關(guān)于x軸對(duì)稱。下列判斷正確的是(  ) A.b、d兩點(diǎn)處的電勢(shì)相同 B.四個(gè)點(diǎn)中c點(diǎn)處的電勢(shì)最低 C.b、d兩點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度相同 D.將一試探電荷+q沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn),+q的電勢(shì)能減小 解析:選ABD 等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線及等勢(shì)線的分布如圖所示。由

28、于b、d兩點(diǎn)關(guān)于x軸對(duì)稱,故b、d兩點(diǎn)電勢(shì)相等,A項(xiàng)正確;a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中,只有c點(diǎn)電勢(shì)為零,其余各點(diǎn)的電勢(shì)均大于零,故B項(xiàng)正確;b、d兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,方向不同,故C項(xiàng)錯(cuò);將一正的試探電荷由a點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程中,由于a點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)電勢(shì),故該電荷的電勢(shì)能減小,D項(xiàng)正確。 9.如圖所示,在等量的異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中,有A、B、C三點(diǎn),A點(diǎn)為兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn),B點(diǎn)為連線上距A點(diǎn)距離為d的一點(diǎn),C點(diǎn)為連線中垂線上距A點(diǎn)距離也為d的一點(diǎn),則下面關(guān)于三點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小、電勢(shì)高低的比較,正確的是(  ) A.EA=EC>EB;φA=φC>φB B.EB>EA>EC;φA=

29、φC>φB C.EA<EB,EA<EC;φA>φB,φA>φC D.因?yàn)榱汶妱?shì)點(diǎn)未規(guī)定,所以無(wú)法判斷電勢(shì)的高低 解析:選B 根據(jù)電場(chǎng)線的疏密分布知,A點(diǎn)的電場(chǎng)線比C點(diǎn)密,B點(diǎn)的電場(chǎng)線比A點(diǎn)密,則EB>EA>EC;等量的異種電荷的中垂線為等勢(shì)線,則A點(diǎn)的電勢(shì)與C點(diǎn)的電勢(shì)相等,沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,則A點(diǎn)的電勢(shì)大于B點(diǎn)電勢(shì)。所以φA=φC>φB。故B正確。 10.如圖為某示波管內(nèi)的聚焦電場(chǎng),實(shí)線和虛線分別表示電場(chǎng)線和等勢(shì)線,則(  ) A.場(chǎng)強(qiáng)Ea>Eb,Ebφb,φc>φb C.沿cba路徑移動(dòng)質(zhì)子與電子,電荷的電勢(shì)能改變是一樣的 D.沿bc直線方

30、向射入的電子一定做直線運(yùn)動(dòng) 解析:選D 根據(jù)電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的相對(duì)大小,可知Ea>Eb>Ec,故A錯(cuò)誤;沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)是降低的,同一等勢(shì)面上各點(diǎn)的電勢(shì)相等,則知φc>φb=φa,故B錯(cuò)誤;沿cba路徑移動(dòng)質(zhì)子與電子,根據(jù)公式W=qU,知由于電子與質(zhì)子的電性相反,電場(chǎng)力對(duì)質(zhì)子做正功,質(zhì)子的電勢(shì)能減小,對(duì)電子做負(fù)功,電子的電勢(shì)能增大,故C錯(cuò)誤;沿bc直線方向射入的電子,所受的電場(chǎng)力沿bc方向,電子做直線運(yùn)動(dòng),故D正確。 11.如果把q=1.0×10-8 C的電荷從無(wú)限遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中的A點(diǎn),靜電力做功W=-1.2×10-4 J,那么: (1)q在A點(diǎn)的電勢(shì)能和A點(diǎn)的電勢(shì)各是多少?

31、 (2)q在移入電場(chǎng)前,A點(diǎn)的電勢(shì)是多少? 解析:(1)靜電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為0,電荷在無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能也為0,電勢(shì)能的變化量等于靜電力所做的功,即W=Ep∞-EpA=0-EpA, 所以EpA=-W=1.2×10-4 J, φA== V=1.2×104 V。 (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在移入電場(chǎng)前,A點(diǎn)的電勢(shì)仍為1.2×104 V。 答案:(1)1.2×10-4 J 1.2×104 V (2)1.2×104 V 12.如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線與AC平行,把10-8 C的負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做功6×10-8 J,AB長(zhǎng)6 cm,AB與AC成60°角。求: (1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向; (2)設(shè)B處電勢(shì)為1 V,則A處電勢(shì)為多少?電子在A處的電勢(shì)能為多少? 解析:(1)將負(fù)電荷從A點(diǎn)移至B點(diǎn),靜電力做正功,所以電荷所受靜電力方向沿A至C。又因?yàn)槭秦?fù)電荷,場(chǎng)強(qiáng)方向與負(fù)電荷受力方向相反,所以場(chǎng)強(qiáng)方向由C指向A。 (2)由WAB=EpA-EpB=q(φA-φB)得 φA=+φB=V=-5 V 則電子在A點(diǎn)的電勢(shì)能為 EpA=qφA=(-e)×(-5 V)=5 eV。 答案:(1)由C指向A (2)-5 V 5 eV

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