资源简介 课时分层作业(六) 电势差(时间:40分钟 分值:100分)[合格基础练]一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)1.下列关于电势差的说法正确的是( )A.两点间的电势差等于将电荷从其中一点移到另一点时静电力所做的功B.将1C的电荷从电场中一点移到另一点,如果静电力做了1J的功,那么这两点间的电势差就是1VC.在两点间移动电荷时,静电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间的电荷所带的电荷量成反比B [根据UAB=知,两点间的电势差在数值上等于在两点间移动单位正电荷时静电力所做的功,故选项A错误,选项B正确,与移动的电荷所带的电荷量及放不放电荷无关,故选项D错误;静电力做的功WAB=qUAB,即静电力做的功除与两点间的电势差有关外,还与移动的电荷所带的电荷量有关,所以选项C错误。]2.关于UAB=和WAB=qUAB的理解,正确的是( )A.电场中A、B两点间的电势差和两点间移动电荷的电荷量q成反比B.在电场中A、B两点间沿不同路径移动相同电荷,路径长时WAB较大C.UAB与q、WAB无关,甚至与是否移动电荷都没有关系D.WAB与q、UAB及电荷移动的路径无关C [UAB=是比值法的量度式,UAB由电场自身决定,选项A错误,C正确;由WAB=qUAB可知WAB与q、UAB有关,与电荷移动的路径无关,选项B、D错误。]3.电场中a、b两点间的电势差Uab=1V,将一电子从a点移到b点,电子克服静电力做的功为1eV,则( )A.场强方向一定是由b指向aB.场强方向一定是由a指向bC.电子的电势能增加1eVD.电子的电势能减少1eVC [静电力对电子做负功,所以a点的电势高于b点的电势,但场强方向不一定由a指向b,选项A、B错误;电子克服静电力做的功等于电势能的增加量,选项C正确,选项D错误。]4.关于等势面,下列说法正确的是( )A.电荷在等势面上移动时,由于不受静电力作用,所以说静电力不做功B.在同一个等势面上各点的场强大小相等C.两个不等电势的等势面可能相交D.若相邻两等势面的电势差相等,则等势面的疏密程度能反映场强的大小D [等势面由电势相等的点组成,等势面处的电场线跟等势面垂直,因此电荷在等势面上移动时,静电力不做功,但并不是不受静电力的作用,选项A错误;等势面上各点场强的大小不一定相等,等势面不可能相交,选项B、C错误;等差等势面的疏密能反映场强的大小,选项D正确。]5.如图所示,三条等势线上有a、b、c、d四点,若将一正电荷由c经a移到d,静电力做正功W1,若由c经b移到d,静电力做正功W2,则( )A.W1>W2,φ1>φ2B.W1C.W1=W2,φ1<φ2D.W1=W2,φ1>φ2D [由W=Uq可知,W1=W2;由Wcd=Ucd·q,Wcd>0,q>0,可知Ucd>0,故φ1>φ2>φ3,D正确。]6.如图所示,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ,一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等,则( )A.直线a位于某一等势面内,φM>φQB.直线c位于某一等势面内,φM>φNC.若电子由M点运动到Q点,电场力做正功D.若电子由P点运动到Q点,电场力做负功B [由电子从M点分别运动到N点和P点的过程中电场力所做的负功相等可知,N、P两点在同一等势面上,且电场线方向为M→N,故选项B正确,选项A错误。M点与Q点在同一等势面上,电子由M点运动到Q点,电场力不做功,故选项C错误。电子由P点运动到Q点,电场力做正功,故选项D错误。]二、非选择题(14分)7.如图所示,a、b、c是氢原子的核外电子绕核运动的三个可能轨道,取无穷远电子的电势能为0,电子在a、b、c三个轨道时对应的电势能分别为-13.6eV、-3.4eV、-1.51eV,由于某种因素(如加热或光照)的影响,电子会沿椭圆轨道跃迁到离核更远的轨道上运动,求:(1)a、b、c三点的电势大小;(2)a、b间,b、c间电势差的大小。[解析] (1)电子的带电荷量q=-1.6×10-19C,据电势的定义φ=得,φa==×1.6×10-19C/e=13.6V同理φb=3.4V,φc=1.51V。(2)Uab=φa-φb=(13.6-3.4)V=10.2VUbc=φb-φc=(3.4-1.51)V=1.89V。[答案] (1)13.6V 3.4V 1.51V (2)10.2V 1.89V[等级过关练]一、选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分)1.如图所示,在等量异种点电荷形成的电场中有A、B、C三点,A点为两点电荷连线的中点,B点为连线上距A点距离为d的一点,C点为两点电荷连线中垂线上距A点距离也为d的一点,则下面关于三点电场强度E、电势φ的关系,正确的是( )A.EA=EC>EB,φA=φC>φBB.EB>EA>EC,φA=φC>φBC.EAφB,φA>φCD.因为电势零点未规定,所以无法判断电势高低B [由电场的叠加,在中垂线上,A点合场强最大,即EA>EC,在两电荷连线上,A点合场强最小,即EB>EA;电场线由A指向B,φA>φB,中垂线是一条等势线,φA=φC,选项B正确。]2.(多选)如图所示的等量异号电荷中,A带正电,B带负电,在A、B连线上有a、b、c三点,其中b为连线的中点,且ab=bc,则( )A.a点与c点的电场强度相同B.a点与c点的电势相等C.a、b间电势差与b、c间电势差相等D.点电荷沿AB中垂线移动时,电场力不做功ACD [由于a、c两点关于b点对称,电场强度的大小和方向均相同,A正确;电场线由a点指向c点,所以有φa>φc,B错误;由于ab=bc,电荷由a点移到b点和由b点移到c点时,电场力做功相等,故Uab=Ubc,C正确;A、B连线的中垂线为等势线,在等势线上移动电荷时,电场力不做功,D正确。]3.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.8eV B.13eVC.20eVD.34eVC [由题图可判断b点电势高于a点电势,设各等势面间电势差为U,则由能量守恒,-2Uq+26eV=Uq+5eV,所以Uq=7eV,所以点电荷能量为7eV+5eV=12eV,所以,当电势能为-8eV时,动能为12eV-(-8eV)=20eV。]4.如图所示,a、b、c表示某点电荷产生的电场中的三个等势面,它们的电势分别为φa=U,φb=,φc=。一带电粒子(所受重力不计)从等势面a上某点由静止释放后,经过等势面b时速率为v,则它经过等势面c时的速率为( )A.v B.v C.2v D.4vC [带电粒子在运动过程中,只有电场力对粒子做功,根据动能定理得:a→b过程,有:qUab=mv2;据题得:Uab=φa-φb=U-=联立得:q·=mv2①a→c过程,有:qUac=mv;据题得:Uac=φa-φc=U-=联立得:q·=mv②由①②可得:vc=2v,故选C。]二、非选择题(本题共2小题,共26分)5.(12分)把带电荷量2×10-8C的正点电荷从无限远处移到电场中的A点,要克服电场力做功8×10-6J,若把该电荷从无限远处移到电场中的B点,需克服电场力做功2×10-6J,取无限远处电势为零。求:(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] 无限远处电势能为零,克服电场力做功,电势能增加,所以EpA=8×10-6J,φA===400V同理φB=V=100V故UAB=φA-φB=300V若把2×10-5C的负电荷由A点移动到B点,则WAB=q′UAB=-2×10-5×300J=-6×10-3J。[答案] (1)400V (2)300V (3)-6×10-3J6.(14分)为了使带负电的点电荷q在一匀强电场中沿直线由A点匀速运动到B点,必须对该电荷施加一个恒力F。如图所示,若AB=0.4m,θ=37°,q=-3.0×10-7C,F=1.5×10-4N,A点电势φA=100V。(不计电荷所受到的重力)(1)在图中用实线画出电场线,用虚线画出通过A、B两点的等势线,并标明它们的电势;(2)求q由A点运动到B点的过程中电势能的改变量。[解析] (1)负电荷q由A点匀速运动到B点,说明负电荷q受到的静电力与力F大小相等,方向相反,故电场线方向与力F方向相同,等势线垂直于该点的电场线。(2)负电荷由A点运动到B点的过程中,静电力所做的功为W=qE·AB·cosθ=-F·AB·cosθ=-1.5×10-4×0.4×0.8J=-4.8×10-5J根据功能关系可知,电势能将增加4.8×10-5J根据W=q(φA-φB)得,B点电势为φB=φA-=-60V。 [答案] (1)见解析 (2)4.8×10-5J2(共59张PPT)第十章 静电场中的能量2.电势差自主探新知预习差值电压标量代数法比值相同垂直电势高电势低√××√√×合作攻重难探究电势与电势差等势面的理解和应用静电力做功的计算当堂固双基达标课时分层作业点击右图进入…Thankyouforwatching!答案解析答案考点1规律方法考点20V0.6Ⅴ0.4V0.3VB考点3W谢谢次赏谢谢赏2.电势差[学习目标] 1.知道电势差的概念,知道电势差与电势零点的选择无关。2.掌握两点间电势差的表达式,知道两点之间电势差的正、负与这两点电势高低之间的对应关系。(重点)3.知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系,会应用UAB=进行相关计算。(难点)4.知道等势面的定义,知道电场线一定垂直于等势面。(重点)一、电势差1.定义电场中两点间电势的差值叫作电势差,也叫电压。2.公式设电场中A点的电势为φA,B点的电势为φB,则A、B两点之间的电势差为:UAB=φA-φB,B、A两点之间的电势差为:UBA=φB-φA,所以UAB=-UBA。3.电势差的正负电势差是标量,但有正、负。电势差的正、负表示两点电势的高低。所以电场中各点间的电势差可依次用代数法相加。4.静电力做功与电势差的关系:(1)公式推导由静电力做功与电势能变化的关系可得:WAB=EpA-EpB,又因EpA=qφA,EpB=qφB,可得:WAB=qφA-qφB=q(φA-φB)=q·UAB,所以有UAB=。(2)物理意义:电场中A、B两点间的电势差等于这两点之间移动电荷时静电力做的功与电荷量q的比值。二、等势面1.定义:电场中电势相同的各点构成的面叫作等势面。2.等势面与电场线的关系(1)电场线跟等势面垂直。(2)电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)WAB>0说明电荷从A点移到B点的过程中静电力做正功。(√)(2)UAB>0说明从A到B电势升高(φA<φB)。(×)(3)WAB越大,UAB越大,UAB与WAB成正比。(×)(4)等差等势面的疏密可以表示电场的强弱。(√)(5)同一电荷在同一等势面上一定具有相同的电势能。(√)(6)电荷由高等势面移到低等势面,电场力做正功。(×)2.在电场中A、B两点间电势差为UAB=75V,B、C两点间电势差UBC=-200V,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>φAC [因为UAB=φA-φB=75V>0,所以φA>φB,因为UBC=φB-φC=-200V<0,所以φB<φC,又UAC=UAB+UBC=75V+(-200)V=-125V<0,所以φA<φC,则φC>φA>φB,C正确。]3.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、2两点的电场强度相等B.1、3两点的电场强度相等C.1、2两点的电势相等D.2、3两点的电势相等D [根据电场线的疏密表示电场强度的大小知,1点的电场强度大于2点、3点的电场强度,选项A、B错误;根据沿着电场线方向电势逐渐降低,在同一等势面上各点的电势相等知,1点的电势高于2点电势,2、3点处于同一等势面上,电势相等,选项C错误,D正确。]电势与电势差1.对电势差的几点认识(1)电场中两点间的电势差,由电场本身决定,与在这两点间移动的电荷的电荷量、静电力做功的大小无关。在确定的电场中,即使不放入电荷,任何两点间的电势差也有确定值。(2)对于电势差必须明确指出是哪两点间的电势差,而且先后顺序不能乱。如A、B间的电势差记为UAB,B、A间的电势差记为UBA,而UAB=-UBA。(3)电势差为标量,有正、负之分,电势差的正负表示电场中两点电势的高低。(4)电场中两点间的电势差与零电势位置的选取无关。2.电势差与电势的对比电势φ电势差U区别定义电势能与电荷量的比值φ=电场力做功与电荷量的比值U=决定因素由电场和在电场中的位置决定由电场和场内两点位置决定相对性有,与零电势位置的选取有关无,与零电势位置的选取无关联系数值关系UAB=φA-φB,当φB=0时,UAB=φA单位相同,均是伏特(V)标矢性都是标量,且均具有正负物理意义:均是描述电场的能的性质的物理量【例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,克服静电力做功6×10-4J,从B点移到C点时,静电力做功9×10-4J。求:(1)AB、BC、CA间电势差各为多少?(2)如果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?思路点拨:(1)可根据UAB=分析电势差。(2)可由φ=确定电势及电势能。[解析] (1)根据U=则UAB=V=200V即φA-φB=200VUBC=V=-300V即φB-φC=-300VUCA=φC-φA=100V。(2)若φB=0,则φA=200V,φC=300VEpA=φAq=200×(-3×10-6)J=-6×10-4JEpC=φCq=300×(-3×10-6)J=-9×10-4J。[答案] (1)200V -300V 100V(2)200V 300V -6×10-4J -9×10-4J上例中,若规定A点电势为零,则B、C两点的电势各为多少?电荷在B、C两点的电势能各为多少?提示:若φA=0,则φB=-200V,φC=100V,EpB=φBq=(-200)×(-3×10-6)J=6×10-4JEpC=φCq=100×(-3×10-6)J=-3×10-4J。(1)WAB=EpA-EpB=qφA-qφB=q(φA-φB)=qUAB。(2)公式UAB=中功和电荷量应包含正负号,若代入绝对值计算,则只能求出电势差的绝对值。(3)电子伏特(eV)是能量单位,与焦耳(J)的换算关系是:1eV=1.6×10-19J。1.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,电场力做功W,且已知a、b间的距离为d,以下说法正确的是( )A.a、b两点间的电势差为B.b、a两点间的电势差为C.b点的电势为D.a点的电势为A [由W=qU知a、b两点间的电势差Uab=,所以Uba=-,所以A项正确,B项错误;题中没有指明零电势点,所以C、D项错误。]等势面的理解和应用1.等势面的特点(1)在等势面上任意两点间移动电荷,电场力不做功。(2)在空间中两等势面不相交。(3)电场线总是和等势面垂直,且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。(4)在电场线密集的地方,等差等势面密集;在电场线稀疏的地方,等差等势面稀疏。(5)等势面是为描述电场的性质而假想的面。(6)等势面的分布与零电势点的选取无关。2.几种常见电场的等势面 3.电场线与等势面的区别与联系电场线等势面物理意义形象描述电场强度的强弱和方向形象描述电场中各点电势的高低图线特点带箭头的不闭合的曲线,两电场线不相交可以闭合,也可以不闭合,不同等势面不相交描述电场曲线上某一点的切线方向为场强方向,疏密表示场强大小等势面的垂线方向为场强方向,等差等势面的疏密表示场强大小做功情况电荷沿电场线移动时静电力必做功电荷沿等势面移动时静电力不做功联系(1)沿电场线方向电势降低(2)电场线与等势面垂直【例2】 在维护和检修高压供电线路时,为了不影响城市用电,电工经常要在高压线上带电作业。为了保障电工的安全,电工全身要穿上用金属丝线编织的衣服。如图所示电工站在高压直流输电线的A供电线上作业,其头顶上方有B供电线,B供电线的电势高于A电线的电势。虚线表示电工周围某一截面上的等势线,c、d、e、f是等势线上的四个点。以下说法正确的是( )A.在c、d、e、f四点中,c点的电场最强B.在c、d、e、f四点中,f点的电势最高C.若将某电子由c移到f,其电势能将增大D.将某电子在d点由静止释放,它会向e点所在等势面运动C [依据等差等势线的疏密表示场强大小可知,在c、d、e、f四点中,f点的电场最强,故A错误;沿着电场线方向,电势是降低的,因B供电线的电势高于A电线的电势,则在c、d、e、f四点中,c点的电势最高,故B错误;若将某电子由c移到f,即从高电势到低电势,其电势能将增大,故C正确;将某电子在d点由静止释放,在电场力作用下,它会向c点所在等势面运动,故D错误。]等势面的应用技巧(1)利用等势面和电场线垂直以及沿电场线电势降低的特点可判断电场线的方向。(2)利用等差等势面的密集程度也可以比较电场强度大小,密大疏小。(3)在等势面上移动电荷时,或者带电粒子从一个等势面运动又返回到这个等势面上时,静电力均不做功。2.(多选)如图所示,实线表示一簇关于x轴对称的等势面,在x轴上有A、B两点,则( )A.A、B两点的场强方向与x轴同向B.A、B两点的场强方向与x轴反向C.A点的场强EA大于B点的场强EBD.A点的场强EA小于B点的场强EBAD [由电场线与等势面的关系可知,电场线一定与等势面垂直,由电势较高的等势面指向电势较低的等势面,作出相对应的电场线的分布,如图所示。则可知A、B两点处的场强方向与x轴同向。由电场线的疏密可知,A点处的场强EA小于B点处的场强EB。]静电力做功的计算1.静电力做功的四种求法四种求法表达式注意问题功的定义W=Fd=qEd(1)适用于匀强电场(2)d表示沿电场线方向的距离功能关系WAB=EpA-EpB=-ΔEp(1)既适用于匀强电场,也适用于非匀强电场(2)既适用于只受电场力的情况,也适用于受多种力的情况电势差法WAB=qUAB动能定理W静电力+W其他力=ΔEk2.应用公式WAB=qUAB时的两点注意(1)WAB、UAB、q均可正可负,WAB取负号表示从A点移动到B点时静电力对电荷做负功,UAB取负号表示φA<φB,q取负号表示试探电荷为负电荷。(2)应用公式WAB=qUAB求解时,可将各量的正负号及数值一并代入进行计算。也可以将各物理量都取绝对值,先计算大小,再根据电荷的移动方向及所受电场力的方向的具体情况来确定电场力做功的正负。【例3】 如图所示,光滑绝缘的细杆竖直放置,它与以正电荷Q为圆心的某圆交于B、C两点,质量为m、带电荷量为-q的有孔小球从杆上A点无初速度下滑,已知q?Q,AB=h,小球滑到B点时的速度大小为,其中g为重力加速度,求:(1)小球由A到B的过程中静电力做的功;(2)A、C两点间的电势差UAC。思路点拨:(1)点电荷形成的电场中,距离点电荷相等的点电势相等。(2)电场力做功与路径无关,做功的多少与初末位置的电势差有关。[解析] (1)因为杆是光滑的,所以小球从A到B的过程中只有两个力做功,即静电力做的功WAB和重力做的功mgh,由动能定理得WAB+mgh=mv代入已知条件vB=得WAB=m·3gh-mgh=mgh。(2)因为B、C在同一等势面上,所以φB=φC即UAC=UAB==-。[答案] (1)mgh (2)-静电场中功能关系问题的三种情况(1)合力做功等于物体动能的变化量,即W合=ΔEk。这里的W合指合外力做的功。(2)电场力做功决定物体电势能的变化量,即WAB=EpA-EpB=-ΔEp。这与重力做功和重力势能变化之间的关系类似。(3)只有电场力做功时,带电体电势能与动能的总量不变,即Ep1+Ek1=Ep2+Ek2。这与只有重力做功时,物体的机械能守恒类似。3.(多选)一个带电小球在从空中a点运动到b点的过程中,重力做功3J,电场力做功1J,克服空气阻力做功0.5J,则小球( )A.在a点的重力势能比在b点的重力势能大3JB.在a点的动能比在b点的动能小3.5JC.在a点的电势能比在b点的电势能小1JD.在a点的机械能比在b点的机械能小0.5JABD [重力做正功,重力势能减小;电场力做正功,电势能减小;电场力和空气阻力做功的代数和等于小球机械能的变化量。]课堂小结知识脉络1.电势与电势差的关系。2.等势面与电场线的关系。3.电场力做功与电势差的关系。4.电场力做功的计算及电场中的功能关系。1.(多选)下列关于电势差和静电力做功的说法,正确的是( )A.电势差的大小由静电力在两点间移动电荷做的功和电荷的电荷量决定B.静电力在两点间移动某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,静电力做的功是标量D.在匀强电场中与电场线垂直的平面上任意两点的电势差均为零BD [电势差表征电场的能的性质,与试探电荷无关,选项A错误;由W=qU可知,选项B正确;电势差和静电力做的功都是标量,选项C错误;匀强电场中与电场线垂直的平面为等势面,等势面上任意两点的电势差为0,选项D正确。]2.(多选)关于电势差UAB和电势φA、φB的理解,正确的是( )A.UAB表示B点相对于A点的电势差,即UAB=φB-φAB.UAB和UBA是不同的,它们有关系UAB=-UBAC.φA、φB都可以有正、负,所以电势是矢量D.电势零点的规定是任意的,但人们通常规定大地或无穷远处为电势零点BD [UAB表示A点相对于B点的电势差,UAB=φA-φB,A错;UBA表示B点相对于A点的电势差,UBA=φB-φA,故UAB=-UBA,B对;电势是标量,正负号是相对于零电势点而言的,正号表示高于零电势点,负号表示低于零电势点,C错;零电势点理论上是可以任意选取的,但通常取无穷远处或大地为零电势点,D对。]3.(多选)如图所示,曲线表示一簇关于x轴对称的等势面,在x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 [由于电场线与等势面垂直,所以B点处的电场线比A点处的密,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;由沿电场线方向电势降低可知,D正确。]4.(多选)若在某电场中将5.0×10-8C的正电荷由A点移到B点,静电力做功6.0×10-3J,则( )A.A、B两点间的电势差是1.2×105VB.A、B两点间的电势差是3.0×10-10VC.若在A、B两点间由A至B移动2.5×10-8C的正电荷,则静电力做功3.0×10-3JD.若在A、B两点间由A至B移动1.0×10-7C的正电荷,则静电力做功3.0×10-17JAC [由公式W=qU可得,电势差U==V=1.2×105V,选项A正确,选项B错误;若移动2.5×10-8C的正电荷,静电力做功W2=q2U=2.5×10-8×1.2×105J=3.0×10-3J,选项C正确;若移动1.0×10-7C的正电荷,静电力做功W3=q3U=1.0×10-7×1.2×105J=1.2×10-2J,选项D错误。] 展开更多...... 收起↑ 资源列表 人教版(2019)高一物理必修三10.2电势差学案.doc 人教版(2019)高一物理必修三10.2电势差课件(共59张PPT).ppt 人教版(2019)高一物理必修三10.2电势差课时练习.doc