【全程学习方略】高中物理 2.3电势差课件 鲁科选修31

1.下列说法中正确的是（）A.沿电场线的方向,电势逐渐降低B.A、B两点间的电势差与零电势点的选取有关C.电势差是一个标量，但有正值和负值之分D.电场中某点的电势和放入该点的电荷的电性、电量有关【解析】选A、C.沿电场线的方向电势逐渐降低,选项A正确,这是判断电势高低的一种简单的方法;某点的电势和零电势点的选取有关,但两点间的电势差和零电势点的选取无关,选项B错;电势差是标量,选项C正确;电场中某点的电势和检验电荷无关,由电场本身的性质决定,选项D错.2.下列关于U=Ed说法正确的是（）A.在电场中，E跟U成正比，跟d成反比B.对任何电场，U=Ed都适用C.U=Ed只适用于匀强电场，d是沿着电场中任意两点间的距离D.U=Ed只适用于匀强电场，d是沿着电场线方向两点间距离【解析】选D.公式U=Ed仅适用于匀强电场，其中E是一个确定的量，A,B错误；公式U=Ed中的d是沿电场线方向两点间距离，而不是任意两点间的距离，C错误，D正确.3.如图所示是一一个匀强电场场的等势面，，每两个相邻邻等势面相距距2cm，由此可以确确定电场强度度的方向和数数值是（）A.竖直向下，E=100V/mB.水平向左，E=100V/mC.水平向左，E=200V/mD.水平向右，E=200V/m【解析】选B.由于电场线总总与等势面垂垂直，且从电电势较高的等势面面指向电势较较低的等势面面，所以电场场强度的方向水平向向左，E==V/m=100V/m，故选B.4.如图所示,在匀强电场中中有a、b、c三点,a、b相距4cm,b、c相距10cm.将一个带电荷荷量为2×10-8C的电荷从a点移到b点时,电场力做功为为4×10-6J.将此电荷从【解析】由公式Wab=qUab得ab间的电压Uab==V=200V，由Uab=Ed得电场的场场强E==V/m=5000V/m，则bc间的电势差差Ubc=Ed′cos60°=5000××0.1×0.5V=250V，此电荷从从b点移到c点时电场力力做功Wbc=qUbc=2×10-8×250J=5××10-6J，Uac=Uab+Ubc=200V+250V=450V.答案：5×10-6450【典例1】有一个带电电荷量q=-3××10-6C的点电荷，，从某电场场中的A点移到B点，电荷克克服电场力力做6×10-4J的功，从B点移到C点，电场力力对电荷做做9×10-4J的功，问：：（1）AB、BC、CA间的电势差差各为多少少？（2）若以B点电势为零零，则A、C两点的电势势各为多少少？电荷在在A、C两点的电势势能各为多多少？【思路点拨】解答本题应应把握以下下三点：【标准解答答】（1）方法法一：｜UAB｜==V=200V因负电荷从从A移到B克服电场场力做功，，必是从高高电势点移移向低电势点点，即：A＞B，UAB=200V.｜UBC｜==V=300V因为为电电荷荷从从B移移到到C电电场场力力做做正正功功，，必必是是从从低低电电势势点点移移向向高电电势势点点，，即即：：C＞B，UBC=-300VUCA=UCB-UAB=-UBC-UAB=300V-200V=100V.方法法二二：：电荷荷从从A移移到到B克克服服电电场场力力做做功功即即电电场场力力做做负负功功，，WAB=-6×10-4J,UAB==V=200VUBC==V=-300VUCA=UCB+UBA=-UBC+（-UAB）=300V-200V=100V（2）若B=0，由UAB=A-B得：A=UAB=200V，由UBC=B-C，得C=B-UBC=0-（-300V）=300V.电荷在在A点的的电势势能EPA=qA=-3×10-6×200J=-6×10-4J电荷在在C点点的电电势能能EC=qC=-3×10-4×300J=-9×10-4J答案：：（1）200V-300V100V（2）200V300V-6×10-4J-9××10-4J【变式训训练】如图所所示，，匀强强电场场的场场强E=1.2×102N/C，方向向水平平向右右，一一点电荷荷q=4×10-8C沿半径径R=20cm的圆周，从从A点移动动到B点，已已知∠∠AO求：（1）这一过程中电场力做的功是正功还是负功？做功多少？（2）A、B两点的电势差.【解析】（1）因为为B＞A,所以将将正电电荷从从A移到B电场力做做负功功，W=-qER=-9.6×10-7J（2）UAB=-ER=-24V.答案：：（1）做负负功-9.6××10-7J（2）-24V【典例2】如图所所示，，在匀匀强电电场中中，电荷量量q=5.0×10-10C的正电电荷，，由a点移到做功都是3.0×10-8J.已知a、b、c三点的连线组成直角三角形，ab=20cm，∠a=37°，∠c=90°，求：（1）a、b两点的电势差Uab；（2）匀强电场的场强大小和方向.【思路点点拨】解答本本题需需把握握以下下三点点：【自主主解答答】（1））Uab==V=60V.（2））正电电荷q从a到b和从从a到到c，，电场场力做做功相相等，，由W=qU知知，Uab=Uac，所以以b、、c处处在同同一个个等势势面上上，根根据电场线线与等等势面面垂直直知，，场强强沿ac方方向垂垂直指指向bc.由E=和和d=ac=abcos37°得得E==V/m=375V/m.方向沿沿ac垂直指指向bc.答案：（1）60V（2）375V/m方向沿ac垂直指向向bc.【变式训练练】如图所示示,ABCD是匀强电电场中一一正方形形的四个顶点3V,C=-3V,由此可以推断D点电势D是多少伏?【解析】在匀强电电场中,任何一条条直线上(等势面除除外)两点间的的电势差差一定与这这两点间间的距离离成正比比.如图所示示,连接AC、BD交于O点，则有有UAO=UOC,UBO=UODUAO=A-O==V=9VO=A-9V=15V-9V=6V,B-O=O-D所以D=2O-B=2×6V-3V=9V.答案：9V【例3】如图所示示，A、B、C、D是电场中的四个个点，D是BC的中点，，A、B、C构成一直直角三角角形，AB=L，电场线线与三角形所所在的平平面平行行，已知知A点的电势势为5V，B点的电势势为-5V，C点的电势势为15V，据此可可以判断断（））A.场强方向向由C指向BB.场强方向向垂直AD连线指向向BC.场强大小小V/mD.场强大小小V/m【思路点拨拨】解答本题题需把握握以下两两点：【标准解答答】选B,D.根据B、C点的电势可以确确定其中点D的电势为5V，A、D的连线为一条条等势线，电场线与等势势面垂直，且且由高等势面面指向低等势势面，故场强方向垂直直AD连线指向B，A错误，B正确；匀强电电场的场强E=，其中UAB=10V,d=Lcos30°,解得E=V/m,C错误，D正确.1.（2010·济南高二检测测）下列公式式适用于任何何电场的是（（）A.W=quB.U=EdC.E=D.E=【解析】选A、C.选项B的公式U=Ed适用于匀强强电场.选项D的公式E=是点电荷的的场强公式式，只有选选项A、C的公式适用用于任何电电场.2.（2010··泰安高二检检测）示波波管是示波波器的核心心部件，它它由电子枪枪、偏转电电极和荧光光屏组成，，如图所示示.如果在荧光光屏上P点出现亮斑斑，那么示示波管中的的（））A.极板X应带正电B.极板X′应带正电C.极板Y应带正电D.极板Y′应带正电【解析】A、C.由题意电子子偏到XOY的区域，则则在偏转电电极YY′上应向右上上运动，故故Y板带正电，，C正确，D错误；在偏偏转电极XX′上应向右方方运动，故故X板带正电，，A正确，B错误.3.（）A.3.0×104VB.1.0×104VC.4.0×104VD.7.0×104V【解析】选B.在电场中从从a点移到b点电场力做做的功Wab=8.0××10-5J-6.0×10-5J=2.0×10-5J，根据电势势差的公式式Uab=得，Uab=V=1.0×104V，故B对.4.（2010··济宁高二检检测）如图图所示点电荷电场场中，将检检验电荷从从A点分别移到以点电电荷为中心心的同一圆圆周上的B、C、D、E各点，则电电场力做功功（））A.从C.从A到E做功最多D.做功一样多【解析】选D.由点电荷的的等势面特特点可知，，B、C、D、E四点在同一一等势面上上，故A点与B、C、D、E四点的电势势差相等，，根据电场场力做功公公式W=qU可知电场力力做功一样样多.故选D.5.（2010··杭州高二检检测）把带带电荷量2×10-8C的正点电荷荷从无限远远处移到电电场中的A点，要克服服电场力做做功8×10-6J，若把该电电荷从无限限远处移到（1）A点的电势.（2）A、B两点的电势差.（3）若把2×10-5C的负电荷由A点移动到B点，电场力做的功.【解析】（1）W∞A=qU∞AU∞A==V=-400VU∞A=∞-AA=400V（2）W∞B=qU∞BU∞B==V=-100VUA∞∞=-U∞AUAB=UA∞∞+U∞B=300V（3）WAB=qUAB=-2××10-5×300J=-6××10-3J答案案：：（1）400V（2）300V（3）-6××10-3J1.（5分））如如图图所所示示，，正正点点电电荷荷电电场场中有A、B两点，将一电电荷量q=+3.2×10-19C的检验电荷从从电场中的A点移至B点，电场力做做功W=6.4××10－20J，则A、B两点间的电势势差U等于（））A．0.5VB．0.2VC．5VD．2V【解析】选B.由,故选B.2.（5分）对公式E=的理解，下列列说法中正确确的是（）A.此公式适用于于计算任何电电场中相距为为d的a、b两点间的电势势差B.匀强电场中，，a点和b点沿电场线方方向的距离越越大，则这两两点间的电势势差越大C.公式中的d是指a点和b点之间的距离离D.公式中的d是匀强电场中中a、b两个等势面间间的垂直距离离【解析】选B、D.公式E=只适用于匀强强电场，E大小不变，则d越大，Uab越大，故A错，B正确；d为沿电场线方向上两点的的距离，所以以C错误，D正确.3.（5分）图中是一一条正点电荷荷激发的电场线，若从从A点由静止释放放一带正电的试探电荷，，则（））A．该试探电荷荷将做匀加速速直线运动B．运动过程中中，因电场力力做正功，电电势能将逐渐减减小C．根据电场力力做功，若计计算出A、B两点间电势差差为U，则当试探电电荷电荷量加加倍时，A、B两点间电势差差将变为2UD．A点电势可能低低于B点电势【解析】选B.在电场中，试试探电荷只受受电场力且由由静止释放时时一定沿电场场强度的方向向做加速直线线运动，由于于电场逐渐减减弱，电场力力减小，加速速度减小，故故A错误；由题意意试探电荷受受的电场力做做正功，电势势能减小，故故B正确；电场中中两点的电势势差是由电场场本身决定的的，与电场力力做功无关，，故C错；沿电场线线的方向，电电势越来越低低，故D错.4.(2009·全国高考)(5分)如图所示,一电场的电场场线分布关于于y轴(沿竖直方向)对称,O、M、N是y轴上的三个点,且OM=MN.P点在y轴右侧,MP⊥ON.则()A.M点的电势比P点的电势高B.将负电荷由O点移动到P点,电场力做正功功C.M、N两点间的电势势差大于O、M两点间的电势势差D.在O点静止释放一一带正电粒子子,该粒子将沿【解析】选A、D.电场线由电势势高的等势面面指向电势低低的等势面.由题图可知,电场线由过M点的等势面指指向过P点的等势面，，故A正确.负电荷由O点移动到P点,电场力方向与与位移方向夹夹角为钝角做做负功，故B错.因为OM=MN,由U=Ed可定性知道UOM>UMN，故C错.过O点的电场线竖竖直向上,因为过O点的电场线沿沿y轴正方向,且带正电粒子子由静止释放放,故D正确.5.（5分）空空间存存在匀匀强电电场，，有一一电荷2v0仍从O点射入该电场，运动到B点时速率为3v0.若忽略重力的影响，则（）A.在O、A、B三点中，B点电势最高B.在O、A、B三点中，A点电势最高C.OA间的电势差比BO间的电势差大D.OA间的电势差比OB间的电势差大【解析】选A.带正电电的粒粒子由由O到A，动能能变大大，电电场力力做正正功，，电势势能减减小，，电势势也减减小，，所以以O点电势势较高高；带带负电电的粒粒子从从O到B速度增增大，，电场场力也也做正正功，，电势势能减减小，，电势势升高高，B点电势势比O点高.所以B点电势势最高，A正确，，B错误；；UOA===，UOB==，故C错误，D错误.6.（5分）如图所所示,三个同心圆圆是同一个点电荷周周围的三个个等势面,已知这三个个圆的半径成成等差数列列.A、B、C分别是这三个等势面面上的点，，且这三点点在同一条条电场线上.A、C两点的电势B点的电势是()A.一定等于6VB.一定低于6VC.一定高于6VD.无法确定【解析】选B.U=Ed,d相同,距点电荷越越远的地方方电势改变变越来越慢慢.此题中电势势越来越小小,故电势降低低越来越慢慢.因此UAB>UBC,故B<6V.7.（2010··长沙高二检检测）（9分）如图所所示，在匀匀强电场中中有a、b、c三点，这三三点的连线线是一个直直角三角形形，ab边和电场线线平行，ab边长3cm，a点离A板1cm，电源电压压为2V，B板接地.问：(1)ab、bc、ac间的电势差差各为多少少？(2)一个电子在在a点具有的电电势能为多多少？(3)使一个电子子从a点沿斜边移移到c点时，电场场力做功多多少？【解析】B板接地表示示B板的电势为为零，但因因B板和电源正正极相连，，它的电势势仍比A板高，电场场方向从B板指向A板.（1）场强E==V/m=40V/m.ab间的电势差差Uab=E·abcos180°=-40××0.03V=-1.2V.bc间的电势差差Ubc=E·bccos90°=0ac间的电势差（2）B板接地UB=0，.一个电子在在a点具有的电电势能Epa=eUa=1.6eV＝2.56××10-19J.(3)Wac=-eUac=1.2eV=1.92××10-19J.答案：（1）Uab=-1.2VUbc=0Uac=-1.2V（2）2.56××10-19J(3)1.92×10-19J8.（11分）如图所所示为一真真空示波管管，电子从从灯丝K发出（初速速度不计）），经灯丝丝与A板间的加速速电压U1加速，从A板中心孔沿沿中心线KO射出，然后后进入两块块平行金属属板M、N形成的偏转转电场中（（偏转电场场可视为匀匀强电场）），电子进进入M、N间电场时的的速度与电电场方向垂垂直，电子子经过电场场后打在荧荧光屏上的的P点.已知加速电电压为U1，M、N两板间的电电压为U2，两板间的的距离为d，板长为L1，板右端到到荧光屏的的距离为L2，电子的质质量为m，电荷量为为e.求：（1）电子穿过过A板时的速度度大小；（2）电子从偏偏转电场射射出时的侧侧移量；（3）P点到O点的距离.【解析】（1）设电电子经电压压U1加速后的速速度为v0，根据动能能定理得：：eU1=mv02，解得：：.（2）电子子以速度度v0进入偏转转电场后后，垂直直于电场场方向做做匀速直直线运动动，沿电电场方向向做初速速度为零零的匀加加速直线线运动.设偏转转电场的的电场强强度为E，电子子在偏转转电场运运动的时时间为t1，电子的的加速度度为a，，离开偏偏转电场场时相对对于原运运动方向向的侧移移量为y1，根据牛牛顿第二二定律和和运动学学公式得得：F=eE，E=，F=ma，a=t1=，y1=at12，解得：：y1=.（3）设电电子离开开偏转电电场时沿沿电场方方向的速速度为vy，根据运动学学公式得得：vy=at1=.电子离开开偏转电电场后做做匀速直直线运动动，设电电子离开开偏转电电场后打打在荧光光屏上所所用的时时间为t2，电子打打到荧光光屏上的的侧移量量为y2，t2=，y2=vyt2解得：P到O点的距离离为y=y1+y2=.答案：（1）（2）（3）1.以下说法法正确的的是（））A．由E=F/q可知，电电场中某某点的电电场强度度E与F成正比B．由公式式=可知，电电场中某某点的电电势与与q成反比C．由Uab=Ed可知，匀匀强电场场中的任任意两点点a、b间的距离离越大，，则两点点间的电电势差也也一定越越大D．由公式式E=可知，在在点电荷荷产生的的电场中中，某点点场强的大荷的距离的平方成反比【解析】选D.E=F/q这是电场场的定义义式，适适用于任任何电场场，电场场中某点点的电场场强度E由电场本本身决定定，与F无关，故故A错；电场场中某点点的电势势与与选定的的零电势势面有关关，与q也无关，故B错；Uab=Ed中d是指沿场强方方向上的距离离，故C错；由E=kQ/r2可知点电荷场场强公式，E∝Q/r2，故D正确.2.下列公式中，，既适用于点点电荷产生的的静电场，也也适用于匀强强电场的有（（）①场强E=F/q②②场强E=U/d③场强E=kQ/r2④电场力做功W=UqA.①③B.②③C.②②④D.①④④【解析】选D.公式E=F/q是场强的定义义式，适用于于任何电场；；公式E=U/d只适用于匀强强电场；E=kQ/r2适用于点电荷荷产生的电场场；公式W=Uq是电场力做功功的