【2021新版】人教版高中物理选修3-1导学案1.4电势能和电势(有解析)

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名称 【2021新版】人教版高中物理选修3-1导学案1.4电势能和电势(有解析)
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资源类型 试卷
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2021-06-27 09:51:39

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文档简介

第四节
电势能和电势
课前预习
【学习目标】
1.知道电场力做功的特点,理解电场力做功与电势能变化的关系.
2.理解电势能、电势的概念及相互关系.
3.理解等势面的概念及等势面和电场线的关系.
【知识储备】
1.重力做功的特点:
2.比值定义法的含义:
【自主预习】
1.静电力做功的特点
2.电势能
概念
3.电势
定义:
定义式:
单位:
4.等势面
定义
课后复习
1.4电势能和电势
一、单选题
1.下列单位中,质量的单位是(  )
A.千克
B.牛顿
C.库仑
D.伏特
2.下列物理量中,属于矢量的是(  )
A.质量
B.电势能
C.功
D.力
3.在如图所示的四种电场中,分别标记有a、b两点、其中a、b两点的场强和电势都相同的是(  )
A.甲图中与点电荷等距的a、b两点
B.乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
C.丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
D.丁图中匀强电场中的a、b两点
4.如图所示,电场强度为E的匀强电场中,带电荷量为+q的电荷沿直线AB、折线ACB、曲线ANB运动,已知AB长为d,关于静电力做的功和大小关系,下列说法正确的是(  )
A.沿折线ACB运动时,静电力做功最多
B.沿直线AB运动时,静电力做功最少
C.沿直线ANB运动时,静电力做功做多
D.这三种运动路径,静电力所做的功一样多
5.在水平向右的匀强电场中,一带正电的粒子只在电场力的作用下由a点运动到b点,带电粒子在(  )
A.b点的动能大于a点的动能
B.b点的动能等于a点的动能
C.b点的动能小于a点的动能
D.在a、b两点的动能大小关系不确定
6.下列物理量中哪些与检验电荷无关(

A.检验电荷的电势能E
B.静电力对检验电荷所做的功W
C.电场强度E
D.检验电荷受到的电场力F
7.如图所示为某电场电场线的一部分,如比较A、B、C三点,下列说法正确的是(  )
A.C点场强最大
B.A点电势最低
C.正电荷在C点的电势能最大
D.负电荷在C点的电势能最大
8.图示为某电场中的一条电场线,电场线上有A、B、C三点且,一电子从A点出发经B点运动到C点,下列说法正确的是(

A.该电场线是客观存在的
B.在A、B、C三点中,A点的电场强度最大,C点的电场强度最小
C.在A、B、C三点中,A点的电势最高,C点的电势最低
D.在A、B、C三点中,电子在A点的电势能最大,在C点的电势能最小
9.某一电场的电场线分布如图所示,则下列说法正确的是(  )
A.a点的电势低于b点的电势
B.a点的电场强度大于b点的电场强度
C.一正电荷由a点静止释放,一定沿着电场线运动到b点
D.一负电荷在a点的电势能小于在b点的电势能
10.关于电场强度、电势和电势能,下列说法中正确的是(
 )
A.在电场中,电势高的地方,电荷在该点具有的电势能就大
B.在电场中,电势高的地方,放在该点的电荷的电荷量越大,它所具有的电势能也越大
C.在电场中电势高的点,电场强度一定大
D.在负点电荷所产生的电场中的任何一点上,正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能
11.把一个初速度为零的点电荷放在电场中,在电场力的作用下,开始时将(  )
A.向电势低的地方运动
B.向电势高的地方运动
C.正、负点电荷都向电势能小的地方运动
D.无法确定
12.图示电场中,负电荷仅受电场力作用,由A点沿电场线运动到B点,此过程中(

A.电场力增大,电势能减小
B.电场力减小,电势能减小
C.电场力增大,电势能增大
D.电场力减小,电势能增大
13.如图为描述某静电场的电场线,a、b、c是同一条电场线上的三个点,其电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec,电势分别为φa、φb、φc。关于φa、φb、φc的比较,下列说法正确的是(  )
A.,
B.
C.
D.
14.某电场的电场线如图所示,A、B是电场线的两点,则A、B两点的电势高低判断正确的是(  )
A.A点电势高
B.B点电势高
C.A、B两点电势相同
D.无法判断
15.负点电荷周围的电场线如图所示,电场中有A、B两点,可以确定(  )
A.A、B两点的电场强度大小相等
B.B点的电场强度大于A点的电场强度
C.A、B两点的电势相等
D.B点的电势高于A点的电势
二、填空题
16.沿电场线方向电势______。电场线从高等势面(线)指向低等势面(线)。
17.沿着电场线的方向,电势逐渐________,正电荷的电势能逐渐_________
。(均填“增高”或“降低”)
18.试探电荷q1放在电场中的A点,电势能为E(规定无限远处电势能为零),A点的电势为____,若把试探电荷q1换成电荷q2放在电场中的A点,A点的电势___(仍规定无限远处电势能为零)。
19.将试探电荷q放到电场中某点,试探电荷的电势能是,则该点的电势___________。
20.质量为m的一价正离子从静止被射入电场强度为E的匀强电场.离子在电场中受到的电场力大小为________,运动的加速度大小为________,离子沿电场方向运动的距离为d时的动能是________.
21.如图所示,在场强为E的匀强电场中有相距为L的A、B两点,连线AB与电场线的夹角为θ,将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点,若沿直线AB移动该电荷,电场力做的功W1=__________;若沿路径ACB移动该电荷,电场力做的功W2=
______.
22.如图所示,A、B两块带异号电荷的平行金属板间形成匀强电场,一电子以的速度垂直于场强方向沿中心线由O点射入电场,从电场右侧边缘C点飞出时的速度方向与方向成30°的夹角。已知电子电荷e=1.6×10-19C,电子质量,求(1)电子在C点时的动能是多少J?
(2)O、C两点间的电势差大小是多少V?
三、解答题
23.电场中A、B两点的电势是φA=600V,φB=200V。把电荷q=1.5×10-8C由A移动到B点,电场力做了多少功?电势能是增加还是减少?变化了多少?
24.如图所示的匀强电场中,一电荷量q=+2.0×C的点电荷所受电场力F=4.0×。沿电场线方向有、两点,、两点间的距离x=0.1m。求:
(1)匀强电场场强的大小;
(2)将该点电荷从点移至点的过程中,电场力做的功。
25.如图所示,在真空中的O点放一点电荷C,直线MN过O点,OM=30cm,M点放一点电荷C,已知静电力常量.
求:
(1)M点的场强大小和方向;
(2)若M点的电势比N点的电势高20V,将电荷q从M点移到N点,该电荷电势能怎样变化及变化量大小.
参考答案
1.A
【详解】
A.质量的单位是千克,故A正确,
B.牛顿是力的单位,故B错误;
C.库伦是电荷的单位,故C错误;
D.伏特是电势的单位,故D错误。
故选A。
2.D
【详解】
质量、电势能和功都是只有大小无方向的物理量,都是标量;而力既有大小又有方向,是矢量。
故选D。
3.B
【详解】
A.甲图中与点电荷等距的a、b两点场强大小相等,方向不同,电势相同,A错误;
B.乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点场强、电势均相同,B正确;
C.丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点场强大小相等,方向不同,电势相同,C错误;
D.丁图中匀强电场中的a、b两点场强相同,电势不同,D错误。
故选B。
4.D
【详解】
静电力做功与路径无关,则这三种运动路径,静电力所做的功一样多。
故选D。
5.A
【详解】
ABCD.
带电粒子从a运动到b的过程中,电场力的方向与ab连线方向之间的夹角是锐角,所以电场力做正功,电势能减小,动能增加,故A正确BCD错误。
故选A。
6.C
【详解】
ABD.由于电势能E=φq.静电力对检验电荷所做的功W=Uq以及电场力F=Eq可知,检验电荷的电势能E.静电力对检验电荷所做的功W以及电场力F均与电荷有关,向下ABD错误;
C.电场强度E=F/q从力的角度来描述电场的,均是采用比值定义法定义的,它们的大小均与电量无关,由电场本身决定的,与检验电荷无关,故C正确。
故选C。
7.D
【详解】
A.C处电场线最疏,电场强度最小。故A错误;
B.根据顺着电场线电势降低可知,A点的电势最高。故B错误;
CD.C点电势最低,正电荷在C处电势能最小,负电荷在C处电势能最大。故C错误,D正确;
故选D。
8.C
【详解】
A.电场线是虚拟的,不是真实存在的,所以A错误;
B.电场线的疏密程度代表电场强度的大小,只有一条电场线,无法判断电场线的疏密程度,所以无法判断某点的电场强度的大小,所以B错误;
C.电势沿电场线的方向逐渐降低,所以C正确;
D.电势越高的地方,电子的电势能越小,电势越低的地方,电子的电势能越大,所以D错误。
故选C。
9.D
【详解】
A.沿着电场线的方向,电势逐渐降低,所以a点的电势高于b点的电势,故A错误;
B.根据电场线的疏密程度可知,a点的电场强度小于b点的电场强度,故B错误;
C.曲线运动的轨迹必定夹在初速度和合外力之间,故C错误;
D.负电荷在电势高处电势能小,在电势低处电势能大,故D正确。
故选D。
10.D
【解析】
正电荷放在电势越高的位置电势能越大,而负电荷放在电势越高的位置电势能越小.故A错误;在电场中电势越高的位置,电荷的电量越大所具有的电势能不一定越大,还与电荷的电性有关,故B错误;因为电势与电场强度无关,则电势高的点电场强度不一定大,故C错误;无穷远处电势为零,在负点电荷电场中任意一点的电势为负值,则正电荷具有的电势能一定小于负电荷具有的电势能,故D正确;故选D.
【点睛】根据电势的定义式分析得知:电势能的大小,与电荷的电性、电势的正负有关.电势与电场强度无关.
11.C
【详解】
把一个初速度为零的点电荷放在电场中,在电场力的作用下,开始时电场力做正功,电势能减小,故正、负点电荷都向电势能小的地方运动。故C正确,ABD错误。
故选C。
12.C
【详解】
由图可知,从A点到B点电场线逐渐变密,所以从A点到B点电场强度逐渐增大,则负电荷由A点沿电场线运动到B点,电场力在逐渐增大,电场力方向始终与电场方向相反,所以电场力做负功,电势能增大,所以ABD错误,C正确。
故选C。
13.D
【详解】
沿着电场线方向电势逐渐降低,可知,D正确。
故选D。
14.A
【详解】
ABCD.沿电场线方向,电势降低,A点电势高,A正确,BCD错误。
故选A。
15.D
【详解】
AB.电场线的疏密表示电场的强弱,由图可知,A、B两点处的电场线的疏密不同,所以A、B两点的电场强度大小不相等,B点的电场强度小于A点的电场强度。故A错误,B错误;
CD.沿电场线的方向电势降低,B点的电势高于A点的电势,故C错误;D正确。
故选D。
16.逐渐降低
【详解】
沿电场线方向电势逐渐降低。
17.降低
降低
【详解】
[1]沿着电场线的方向,电势逐渐降低。
[2]公式法:根据Ep=qφ以及q>0可知,沿着电场线的方向,正电荷的电势能逐渐降低。
功能关系法:沿着电场线的方向,电场力对正电荷做正功,正电荷的电势能逐渐降低。
18.
【详解】
[1]A点的电势为
[2]若把试探电荷q1换成电荷q2放在电场中的A点,A点的电势不变,仍为。
19.
【详解】
根据电势的定义可知
20.eE
eEd
【详解】
[1]离子在匀强电场中的受力:
[2]根据牛顿第二定律:
[3]根据动能定理:
21.
【详解】
[1][2]根据功的定义可知:若沿直线AB移动该电荷,电场力做的功
W1=qELcosθ,若沿路径ACB移动该电荷,电场力做的功

W2=qELcosθ+qELsinθ?cos90°=qELcosθ。
22.
(1)(2)15.2V
【解析】
(1)电子在C点时的速度为
2分
  有
3分
(2)对电子从O到C,由动能定理,有
4分
  得
3分
23.(1)
;(2)减少;
【详解】
A、B两点间的电势差
电荷从A点移动到B点,电场力对电荷所做的功
电场力做正功,电势能减少。
24.(1);(2)
【详解】
(1)根据电场强的定义可得
(2)根据功的定义,电场力做的功
25.(1)
200N/C,方向由M指向N
(2)增加4×10-9J
【详解】
(1)根据得,M点的场强
方向:由M指向N
(2)电荷q从M点移到N点,电场力做功
电势能增加4×10-9J.
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