2019-2020年高中物理 1.5電場強度與電勢差的關系學案 粵教版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 1.5電場強度與電勢差的關系學案 粵教版選修3-1 1．理解勻強電場中電勢差與電場強度的關系U＝Ed，并且能夠推7導出這個關系式． 2．會用關系式U＝Ed進行有關的計算． 3．理解電勢與場強無直接的關系． 1．場強與電勢差的關系． 如圖所示，在勻強電場中，電荷q從A點移動到B點． (1)電場力做功WAB與UAB的關系為WAB＝qUAB． (2)由F＝qE ，WAB＝Fd＝qEd． (3)對比兩種計算結果，得U＝Ed． (4)公式UAB＝Ed的適用條件是：E是勻強電場，d是沿電場方向的距離． (5)單位：場強的另一單位是伏/米，符號為V/m． 2．電場線與等勢面的關系． (1)由WAB＝qUAB可知，在同一等勢面上移動電荷時因UAB＝0，所以電場力不做功，電場力的方向與電荷移動方向垂直． (2)電場線與等勢面的關系． ①電場線與等勢面垂直． ②沿電場線方向各等勢面上的電勢減?。? ③電場線密的區(qū)域等勢面密，電場線疏的區(qū)域等勢面疏． 　　區(qū)別 公式　　 物理含義 引入過程 適用范圍 E＝ 是電場強度大小的定義式 F∝q，E與F、q無關，是反映某點電場的性質 適用于一切電場 E＝k 是真空中點電荷場強的決定式 由E＝和庫侖定律導出 在真空中，場源電荷Q是點電荷 E＝ 是勻強電場中場強的定義式 由F＝qE和W＝qU導出 勻強電場 例　下列公式中，既適用于點電荷產生的靜電場，也適用于勻強電場的有(　　) ①場強E＝?、趫鰪奅＝?、蹐鰪奅＝k ④電場力做功W＝Uq A．①③　 　B．②③　 　C．②④　 　D．①④ 答案：D 一、單項選擇題 1．(xx南昌模擬)關于靜電場，下列說法中正確的是(B) A．在電場中某點的電勢為零，則該點的電場強度一定為零 B．電場中某點的場強大小等于單位電荷量的試探電荷在該點所受的電場力大小 C．根據公式U＝Ed知，在勻強電場中兩點間的距離越大，電勢差就越大 D．正電荷沿電場線方向移動時，電勢能一定增加 解析：電場強度和電勢沒有必然聯系，所以電勢為零的地方，電場強度不一定為零，故選項A錯誤．根據電場強度的定義式E＝可知，選項B正確．公式U＝Ed中的d指沿電場線方向的距離，故選項C錯誤．正電荷沿電場線方向移動，電場力做正功，電勢能減小，故選項D錯誤． 2．(xx湖北宜昌高二檢測)如圖所示是一個勻強電場的等勢面，每兩個相鄰等勢面相距2 cm，由此可以確定電場強度的方向和數值是(B) A．豎直向下，E＝100 V/m B．水平向左，E＝100 V/m C．水平向左，E＝200 V/m D．水平向右，E＝200 V/m 解析：由電勢降低最快的方向就是電場強度的方向以及電場線與等勢面垂直的特點可知，電場強度方向水平向左，又由E＝得E＝＝100 V/m.故B項正確． 3．如圖中，a、b、c、d、e五點在同一直線上，b、c兩點間的距離等于d、e兩點間的距離．在a點固定放置一個點電荷，帶電荷量為＋Q，已知在＋Q的電場中b、c兩點間的電勢差為U，將另一個點電荷＋q從d點移動到e點的過程中，下列說法正確的是(D) A．電場力做功qU B．克服電場力做功qU C．電場力做功大于qU D．電場力做功小于qU 解析：電場力做功W＝Uq，對于點電荷產生的電場，d、e兩點的電勢差小于b、c兩點的電勢差，故從d點到e點，電場力做功小于qU. 4．如圖中的實線為電場線，虛線為等勢線，a、b兩點的電勢φa＝－50 V，φb＝－20 V，則a、b連線中點c的電勢φc應為(B) A．φc＝－35 V B．φc>－35 V C．φc<－35 V D．條件不足，無法判斷φc的高低 解析：若是勻強電場，由公式U＝Ed易得φc＝－35 V，而由電場線的疏密情況可知，ac段的場強大于cb段的場強，則Ubcφa＋φb，即有φc>－35 V．故選B. 二、不定項選擇題 5．如圖所示，勻強電場中某電場線上的兩點A、B相距0.2 m，正電荷q＝106 C，從A移到B，電場力做功為2106 J，則(AD) A．該電場的場強為10 V/m B．該電場的場強方向由A指向B C．A、B間的電勢差為10 V D．B點的電勢比A點的高 解析：電荷q由A移到B，W電＝qEd，代入數據得2106＝106E0.2，解得E＝10 V/m，A正確．A到B電場力對正電荷做正功，電場力方向由A指向B，所以場強方向由A指向B，B正確．U＝Ed＝100.2 V＝2 V，C錯．沿電場線方向電勢降低，A點電勢高于B點電勢，D錯． 6．如圖是某一點電荷的電場線分布圖，下列表述正確的是(ABCD) A．a點的電勢低于b點的電勢 B．該點電荷帶負電 C．a點和b點電場強度的方向不相同 D．a點的電場強度大于b點的電場強度 7．如圖所示，某區(qū)域電場線左右對稱分布，M、N為對稱線上的兩點，下列說法正確的是(ABC) A．M點電勢一定高于N點電勢 B．M點場強一定小于N點場強 C．正電荷在M點的電勢能大于在N點的電勢能 D．將電子從M點移動到N點，電場力做正功 8．(xx上海高考)兩異種點電荷電場中的部分等勢面如圖所示，已知A點電勢高于B點電勢．若位于a、b兩處點電荷的電荷量大小分別為qa和qb，則(B) A．a處為正電荷，qa＜qb B．a處為正電荷，qa＞qb C．a處為負電荷，qa＜qb D．a處為負電荷，qa＞qb 解析：根據A點電勢高于B點電勢可知，a處為正電荷，qa＞qb，選項B正確． 9．(xx江蘇高考)將一電荷量為＋Q的小球放在不帶電的金屬球附近，所形成的電場線分布如圖所示，金屬球表面的電勢處處相等. a、b為電場中的兩點，則(A) A．a點的電場強度比b點的大 B．a點的電勢比b點的低 C．檢驗電荷－q在a點的電勢能比在b點的大 D．將檢驗電荷－q從a點移到b點的過程中，電場力做正功 解析：根據電場線的疏密表示電場強度大小可知a點的電場強度比b點的大，選項A正確．根據沿電場線方向電勢逐漸降低，a點的電勢比b點的高，選項B錯誤．由電勢能與電勢的關系可知，檢驗電荷－q在a點的電勢能比在b點的小，選項C錯誤．將檢驗電荷－q從a點移到b點的過程中，電場力做負功，電勢能增大，選項D錯誤． 三、非選擇題(按題目要求作答．解答題應寫出必要的文字說明、方程和重要演算步驟，答案中必須明確寫出數值和單位) 10．如圖所示，勻強電場的場強E＝1.2102 V/m，方向水平向右．一點電荷q＝410－8 C沿半徑為R＝20 cm的圓周，從A點移動到B點．(已知∠AOB＝90)求： (1)這一過程電場力做的功． (2)A、B間的電勢差UAB. 解析：(1)點電荷從A點沿圓弧AB到達B點電場力所做的功等效于沿A→O→B電場力所做的功；在A→O過程中，因電場力方向與運動方向垂直，所以電場力不做功，WAO＝0. 在O→B過程中，電場力做功為： W電＝F電scos α＝qERcos 180＝ 410－81.21020.2(－1) J＝－9.610－7 J，負號表示電場力做負功． (2) UAB＝＝ V＝－24 V. 答案：(1)W電＝－9.6 10－7 J　(2)UAB＝－24 V 11．一個帶正電的微粒，從A點射入水平方向的勻強電場中，微粒沿直線AB運動，如圖所示，AB與電場線夾角θ＝30，已知帶電微粒的質量m＝1.010－7 kg，電荷量q＝1.010－10 C，A、B相距L＝20 cm.(g取10 m/s2，結果保留兩位有效數字)求： (1)微粒在電場中運動的性質，要求說明理由； (2)電場強度的大小和方向； (3)要使微粒從A點運動到B點，微粒射入電場時的最小速度多大？ 解析：(1)微粒只在重力和電場力作用下沿AB方向運動，則重力和電場力在垂直于AB方向上的分力必等大反向，由此可知電場力的方向水平向左，微粒所受合力的方向由B指向A，與初速度vA方向相反，微粒做勻減速運動． (2)在垂直于AB方向上，有：qEsin θ－mgcos θ＝0，解得電場強度E＝1.7104 N/C，電場強度的方向水平向左． (3)微粒由A運動到B的速度vB＝0時，微粒進入電場時的速度最小，由動能定理得：mgLsin θ＋qELcos θ＝mv，代入數據，解得：vA＝2.8 m/s. 答案：(1)見解析　(2)1.7104 N/C　水平向左 (3)2.8 m/s