课件20张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引目标导航预习导引问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测问题导学当堂检测1 2 3 4 5问题导学当堂检测1 2 3 4 51 2 3 4 5问题导学当堂检测1 2 3 4 5问题导学当堂检测1 2 3 4 5问题导学当堂检测课时训练5 电势差
1.在静电场中,一个电子由a点移到b点时电场力做功为5 eV(1 eV=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沿直线指向a
B.a、b两点间电势差Uab=5 V
C.电子的电势能减少5 eV
D.电子的电势能减少5 J
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Uab===-5 V,选项B错误;电场力做功5 eV,是正功,则电势能减少5 eV,选项C正确,选项D错误。
2.如图所示,M和N为两等量异种电荷,M带正电,N带负电。在M、N的连线上有A、B、C三点,其中B为连线的中点,A、C两点与B点等距,则下列说法错误的是( )
A.A点与C点的电场强度大小相等
B.A点与C点的电势相等
C.A、B间的电势差与B、C间的电势差相等
D.过B点作M、N连线的垂线,点电荷q沿此垂线方向移动,电荷的电势能保持不变
答案:B
解析:由于M、N为等量异种电荷,A、C两点关于B点对称,则EA=EC;M、N两点间电场线由M指向N,故φA>φC,且UAB=UBC;过B点作M、N连线的垂线是等势线,则电荷沿此垂线移动电势能不变。所以A、C、D正确,B错误。
3.(多选)如图所示,一电场的电场线分布关于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,静电力做正功
C.M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差
D.在O点由静止释放一带正电粒子,该粒子将沿y轴做直线运动
答案:AD
解析:在静电场中,沿着电场线方向电势降低,A项正确;负电荷在电场中受力方向与电场的方向相反,故由O向P运动时,静电力做负功,B项错误;由电场线的疏密程度可知,OM段的任意点电场强度均大于MN段任意点的电场强度,故移动同一正电荷在OM段和MN段间运动,静电力在OM段做功较多,故O、M两点间电势差大于M、N两点间电势差,C项错误;根据电场线关于y轴对称,故y轴上电场强度方向处处沿y轴正方向,故带正电粒子受力始终沿y轴正方向,故粒子做直线运动,D项正确。
4.(多选)如图所示,B、C、D三点都在以点电荷+Q为圆心的某同心圆弧上,将一检验电荷从A点分别移到B、C、D各点时,电场力做功大小比较( )
A.WAB>WAC
B.WAD>WAB
C.WAC=WAD
D.WAB=WAC
答案:CD
解析:点电荷的等势面为同心球面,故B、C、D三点位于同一等势面上,故UAB=UAC=UAD,将同一检验电荷从A点分别移到B、C、D点,由电场力做功W=qU可得电场力做功都相同,故选项C、D正确。
5.如图所示,质量为m、带电荷量为q的粒子,以初速度v0从A点竖直向上射入真空中沿水平方向的匀强电场中,粒子通过电场中B点时,速率vB=2v0,方向与电场的方向一致,则A、B两点的电势差为( )
A. B. C. D.
答案:C
解析:由题意知,粒子由A点到B点静电力做功WAB=m=m(2v0)2=2m,故UAB==,即C正确。
6.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26 eV和5 eV。当这一点电荷运动到某一位置,其电势能变为-8 eV时,它的动能应为( )
A.8 eV B.13 eV C.20 eV D.34 eV
答案:C
解析:由于正电荷由A到B动能减少了21 eV,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12 eV,总能量=12 eV+0 eV=12 eV,当在某一位置,电势能Ep=-8 eV时,动能=12 eV-(-8 eV)=20 eV,故应选C。
7.一匀强电场,电场强度方向是水平的,如图所示。一个质量为m的带正电的小球,从O点出发,初速度的大小为v0,在静电力与重力作用下,恰能沿与电场强度的反方向成θ角直线运动。求小球运动到最高点时的电势能与在O点的电势能之差。
答案:mcos2θ
解析:设电场强度为E,小球带电荷量为q,因为小球做直线运动,它受的静电力qE和重力mg的合力必沿此直线,如图所示。由图可知,小球做匀减速运动的加速度大小为a=
设从O到最高点的路程为s,=2as
运动的水平距离为l=scos θ
两点的电势能之差ΔEp=W电=qEl,又mg=qEtan θ
由以上各式得ΔEp=mcos2θ。
8.如图所示是一匀强电场,已知电场强度E=2×102N/C,现让一个带电荷量q=-4×10-8C的电荷沿电场方向从M点移到N点,M、N间的距离d=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。
答案:(1)电势能增加了2.4×10-6J (2)60 V
解析:(1)负电荷从M点移到N点时,所受静电力的方向与电场强度方向相反,故静电力做负功为
WMN=qEd=-4×10-8×2×102×0.3 J=-2.4×10-6J。
因为静电力做负功,所以电荷的电势能增加,增加的电势能等于电荷克服静电力做的功,所以电荷电势能增加了2.4×10-6J。
(2)M、N两点间的电势差
UMN===60 V。
