高中物理人教版1第一章静电场第5节电势差 公开课

第一章 静电场1.5.电势差自我检测教师版学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、选择题（题型注释）1．对于电场中A、B两点，下列说法正确的是（）A．电势差的定义式UAB＝，说明两点间的电势差UAB与静电力做功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比B．A、B两点间的电势差等于将正电荷从A点移到B点静电力所做的功C．将1C电荷从A点移到B点，静电力做1J的功，这两点间的电势差为1VD．电荷由A点移到B点的过程中，除受静电力外，还受其他力的作用，电荷电势能的变化就不再等于静电力所做的功【答案】C【解析】根据电势差的定义，电场中两点间的电势差在数值上等于将单位正电荷从一点移到另一点静电力所做的功，仅由电场及两点位置决定，与移动的电荷量及做功的多少无关，即U＝是比值定义式，所以AB错，C对；电势能的变化唯一决定于静电力做的功，与其他力是否做功，做多少功无关，D错。2．在静电场中，一个电子由a点移到b点时静电力做功为5eV（1eV=1．6×10-19J），则以下说法中正确的是（）A．电场强度的方向一定由b直线指向aB．a、b两点间电势差Uab=5VC．电子的电势能减少5eVD．电子的电势能减少5J【答案】C【解析】电场强度的方向与运动路径无关，选项A错误；由=－5V，选项B错误；静电力做功5eV，是正功，则电势能减少5eV，选项C正确，选项D错误。3．如图所示，a、b是电场线上的两点，将一点电荷q从a点移到b点，静电力做功W，且知a、b间的距离为d，以下说法中正确的是（）A．a、b两点间的电势差为B．a点的电场强度为E＝C．b点的电场强度为E＝D．a点的电势为【答案】A【解析】由U＝知，A项正确；由于不知该电场是否是匀强电场，静电力不一定为恒力，不能用W=Fx公式求解，所以BC项错；题中没有指明零电势点，所以D项错。4．静电场中，带电粒子仅在静电力作用下从电势为φa的a点运动至电势为φb的b点，若带电粒子在a、b两点的速率分别为va、vb，不计重力，则带电粒子的比荷为（）A．B．C．D．【答案】C【解析】由电势差公式以及动能定理：Wab＝qUab＝q（φa－φb）＝m（vb2－va2），可得比荷为＝，故选C。5．如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26eV和5eV。当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为-8eV时，它的动能应为（）A．8eVB．13eVC．20eVD．34eV【答案】C【解析】由于正电荷由A到B动能减少了21eV，而电场中机械能和电势能总和不变，故在3等势面时动能应为12eV，总能量E=12eV+0eV=12eV，当在某一位置，电势能Ep=－8eV时，Ek=12eV-（-8eV）=20eV，故应选C。二、多选题（题型注释）6．关于电势差和静电力做功的说法中，正确的是（）A．电势差是矢量，静电力做的功是标量B．在两点间移动电荷，静电力不做功，则两点间的电势差为零C．在两点间被移动的电荷的电荷量越大，则两点间的电势差越大D．在两点间移动电荷时，静电力做正功，则两点间的电势差不一定大于零【答案】BD【解析】电势差是标量，其正负号不表示方向，故A错；两点间的电势差与被移动的电荷的电荷量无关，故C错；若在两点间移动负电荷时，静电力做正功，则这两点间电势差为负值，故D正确。7．如图甲所示，A、B为某电场中一条直线上的两个点，现将正点电荷从A点由静止释放，仅在静电力作用下运动一段距离到达B点，其电势能Ep随位移x的变化关系如图乙。从A到B的过程中，下列说法中正确的是（）A．静电力对电荷一直做正功B．电势一直升高C．电荷所受静电力先减小后增大D．UAB=0【答案】CD【解析】由乙图可知，正电荷的电势能先减小后增大，故静电力对其先做正功后做负功，A项错误；由于正点电荷电势能先减小后增大，则电势也先减小后增大，B项错误；乙图中，斜率的绝对值表示的含义是k＝＝＝q·E，即静电力的大小，由图可知，斜率绝对值先减小后增大，故静电力先减小后增大，C项正确，从A到B静电力做功为零，故UAB=0，D正确。8．如图所示，绝缘水平面上固定一正点电荷Q，另一电荷量为－q、质量为m的滑块（可看做点电荷）从a点以初速度v0沿水平面向Q运动，到达b点时速度为零。已知a、b间距离为x，滑块与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。以下判断正确的是（）A．滑块在运动过程中所受Q的库仑力有可能大于滑动摩擦力B．滑块在运动过程的中间时刻速率小于C．此过程中产生的内能为D．Q产生的电场中a、b两点间的电势差Uab＝【答案】BD【解析】若滑块受到的库仑力某时刻大于摩擦力，则滑块即开始做加速运动，不会在b点停下，A错；水平方向上滑块受到恒定的摩擦力和逐渐变大的库仑力，且摩擦力大于库仑力，应做加速度逐渐减小的减速运动，前半段时间速度变化量较大，故中间时刻滑块速率小于，B正确；滑块从a运动到b的过程中，动能和电势能减小，转化为内能，故内能Q＝－qUab＝μmgx，显然Q≠，C错；由上式还可得：Uab＝，D正确。三、填空题（题型注释）9．如图所示，带正电的点电荷固定于Q点，电子在库仑力作用下，以Q为焦点做椭圆运动。M、P、N为椭圆上的三点，P点是轨道上离Q最近的点。电子从M经P到达N点的过程中，速率的变化变化情况是：____________；静电力做功的情况是：____________；电势能的变化情况是：______________。【答案】先增大后减小先做正功后做负功电势能先减小后增大【解析】当电子从M点向N点运动时，静电力先做正功，后做负功，运动的速率先增加后减小，所以动能先增加后减小，则电势能先减小后增加。10．如图所示，电子的电量为e，质量为m，以v0的速度沿与场强垂直的方向从A点飞入匀强电场，并从另一侧B点沿与场强方向成150°角飞出。则A、B两点间的电势差为___________。【答案】【解析】电子垂直进入电场做类平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做匀加速直线运动，根据平行四边形定则知，B点的速度vB==2v0，根据动能定理得：－eUAB=mvB2－mv02解得：UAB=四、计算题（题型注释）11．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，克服静电力做功6×10－4J，从B点移到C点静电力做功9×10（1）AB、BC、CA间电势差各为多少；（2）如以B点电势为零，则A点的电势为多少；电荷在C点的电势能为多少。【答案】（1）UAB＝200VUBC＝－300VUCA＝100V（2）φA＝200VEpC＝－9×10－4J【解析】（1）电荷由A移到B克服静电力做功即静电力做负功，WAB＝－6×10－4J，从B点移到C点静电力做功9×10－4J，则WBC＝9×10－4J。V＝200VV＝－300VUCA＝UCB＋UBA＝100V（2）若φB＝0，由UAB＝φA－φB，得φA＝UAB＝200V由UBC＝φB－φC得φC＝φB－UBC＝0－（－300）V＝300V电荷在C点的电势能EpC＝qφC＝－3×10－6×300J＝－9×10－4J12．在光滑的绝缘水平面上，相隔2L的A、B两点固定有两个电荷量均为Q的正点电荷，a、O、b是A、B连线上的三点，O为中点，Oa＝Ob＝。一质量为m、电荷量为q的试探电荷以初速度v0从a点出发沿A、B连线向B运动，在运动过程中，除静电力外，试探电荷受到一个大小恒定的阻力作用，当它运动到O点时，动能为初动能的2倍，到b点时速度刚好为零。已知静电力常量为k，设O处电势为零，求：（1）a点的场强大小