2018年高中物理 第2章 電勢(shì)能與電勢(shì)差 第3節(jié) 電勢(shì)差隨堂演練鞏固提升 魯科版選修3-1.doc

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第3節(jié) 電勢(shì)差 [隨堂檢測(cè)] 1．關(guān)于靜電場(chǎng)，下列說法中正確的是(　　) A．在電場(chǎng)強(qiáng)度為零的區(qū)域電勢(shì)一定處處為零 B．負(fù)電荷從電勢(shì)低的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到電勢(shì)高的點(diǎn)，電勢(shì)能一定減少 C．兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與零電勢(shì)的選取有關(guān) D．根據(jù)公式U＝Ed知，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的距離越大，電勢(shì)差就越大 答案：B 2．(2018大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二期中)如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝100 V/m，A、B兩點(diǎn)相距LAB＝10 cm，A、B連線與電場(chǎng)線夾角為60，則UBA為(　　) A．－10 V　　　　　　　 B．10 V C．－5 V D．－3 V 解析：選C．根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差公式可得UBA＝－UAB＝－ELABcos 60＝－5 V，故C正確． 3．如圖所示，實(shí)線為電場(chǎng)線，虛線表示等勢(shì)面，φa＝50 V，φc＝20 V，則a、c連線的中點(diǎn)b的電勢(shì)φb(　　) A．等于35 V B．大于35 V C．小于35 V D．等于15 V 解析：選C．由電場(chǎng)線的疏密可知，Ea＞Eb＞Ec，則a、b間的平均電場(chǎng)強(qiáng)度大于b、c間的平均電場(chǎng)強(qiáng)度，由公式U＝Ed可以判斷Uab＞Ubc，所以φb＜＝35 V. 4．(2018黑龍江哈爾濱第三中學(xué)期中)如圖所示，圖中五點(diǎn)均在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，a、b、c 剛好是一個(gè)圓的三個(gè)等分點(diǎn)(電勢(shì)已在圖中標(biāo)注)，O是圓心，c、O、d 三點(diǎn)在同一條直線上，已知電場(chǎng)線與圓所在平面平行．下列有關(guān) d 點(diǎn)的電勢(shì)、電場(chǎng)強(qiáng)度的相關(guān)描述正確的是(　　) A．d點(diǎn)的電勢(shì)為4 V B．d點(diǎn)的電勢(shì)為6 V C．電場(chǎng)強(qiáng)度方向由c點(diǎn)指向a點(diǎn) D．電場(chǎng)強(qiáng)度方向由c點(diǎn)指向b點(diǎn) 解析：選B．a(chǎn)b中點(diǎn)的電勢(shì)為φe＝ V＝6 V＝φc，可知dc是電勢(shì)為6 V的等勢(shì)線，即d點(diǎn)的電勢(shì)為6 V，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，且由高電勢(shì)點(diǎn)指向低電勢(shì)點(diǎn)，故電場(chǎng)強(qiáng)度方向由a點(diǎn)指向b點(diǎn)，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤． 5．兩塊相同的金屬板A、B水平地平行放置，兩板的正對(duì)面相距30 cm，A、B板分別跟電源的正、負(fù)極相連，電源電壓為60 V，如圖所示． (1)求兩板間電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向； (2)若A板接地，則B板的電勢(shì)是多少； (3)若C點(diǎn)離A板10 cm，D點(diǎn)離B板15 cm，則C、D兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是多少？ 解析：兩平行的金屬板A、B之間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，由于A、B分別連接電源正、負(fù)極，所以A板帶正電，B板帶負(fù)電． (1)E＝＝ V/m＝200 V/m，方向豎直向下． (2)因?yàn)棣誂－φB＝U＝60 V，A板接地，φA＝0，所以φB＝－60 V. (3)UCD＝Ed′，d′為沿場(chǎng)強(qiáng)方向C、D兩點(diǎn)間的距離，UCD＝200(0.3－0.1－0.15) V＝10 V. 答案：(1)200 V/m　豎直向下　(2)－60 V　(3)10 V [課時(shí)作業(yè)] 一、單項(xiàng)選擇題 1．電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)差U＝的意義是(　　) A．它是由兩點(diǎn)的位置決定的，與移動(dòng)的電荷的種類和數(shù)量無關(guān) B．電勢(shì)差的大小由在兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力做的功和電荷的電荷量決定 C．電勢(shì)差的大小等于移動(dòng)單位電荷時(shí)電場(chǎng)力所做的功 D．電場(chǎng)中兩點(diǎn)間沒有電荷移動(dòng)，則電勢(shì)差為零 解析：選A．電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)差由兩點(diǎn)在電場(chǎng)中的位置決定，可以用U＝ 來計(jì)算，但與移動(dòng)的電荷的種類、數(shù)量以及是否移動(dòng)電荷均無關(guān)，所以A選項(xiàng)正確，B、D錯(cuò)誤；從物理意義上講，電勢(shì)差的大小等于移動(dòng)單位正電荷時(shí)電場(chǎng)力所做的功，C選項(xiàng)沒有說明是正負(fù)電荷，故錯(cuò)誤． 2．對(duì)公式E＝的理解，下列說法正確的是(　　) A．此公式適用于計(jì)算任何電場(chǎng)中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 B．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)間距離越大，則這兩點(diǎn)的電勢(shì)差越大 C．公式中d是指a點(diǎn)和b點(diǎn)之間的距離 D．公式中的d是a、b兩個(gè)等勢(shì)面間的垂直距離 解析：選D．公式E＝只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，A錯(cuò)．公式中的d是a、b兩個(gè)等勢(shì)面間的垂直距離，a點(diǎn)和b點(diǎn)間距離大，等勢(shì)面間的垂直距離不一定大，故B、C錯(cuò)，D對(duì)． 3．如圖所示，a、b、c是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn)，各點(diǎn)電勢(shì)φa＝10 V、φb＝2 V、φc＝6 V，a、b、c三點(diǎn)在同一平面上，下列各圖中電場(chǎng)強(qiáng)度的方向表示正確的是(　　) 解析：選D．由題意可知：線段ab的中點(diǎn)的電勢(shì)為6 V，與c點(diǎn)等電勢(shì)，電場(chǎng)的方向由電勢(shì)高處指向電勢(shì)低處，D正確． 4．如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為1103 N/C，ab＝dc＝4 cm，bc＝ad＝3 cm.則下述計(jì)算結(jié)果正確的是(　　) A．a(chǎn)b之間的電勢(shì)差為50 V B．a(chǎn)c之間的電勢(shì)差為50 V C．將q＝－510－3 C的點(diǎn)電荷沿矩形路徑abcd移動(dòng)一周，電場(chǎng)力做功為零 D．將q＝－510－3 C的點(diǎn)電荷沿abc或adc從a移動(dòng)到c，電場(chǎng)力做功都是－0.25 J 解析：選C．在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度等于沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向單位距離上的電勢(shì)差，所以Uab＝Ed＝11030.04 V＝40 V，故A錯(cuò)誤．由題圖看出，b、c在同一等勢(shì)面上，電勢(shì)相等，則ac之間的電勢(shì)差等于ab之間的電勢(shì)差，為40 V，故B錯(cuò)誤．將q＝－510－3 C的點(diǎn)電荷沿矩形路徑abcd移動(dòng)一周，電場(chǎng)力做功為零，故C正確．將q＝－5103 C的點(diǎn)電荷沿abc或adc從a移動(dòng)到c，電場(chǎng)力做功相等，電場(chǎng)力做的功為W＝qU＝－510－340 J＝－0.2 J，故D錯(cuò)誤． 5．電荷量為q的帶電粒子，以初動(dòng)能Ek從兩平行金屬板的正中央沿垂直于電場(chǎng)線的方向進(jìn)入在這兩板間存在的勻強(qiáng)電場(chǎng)，恰能從帶負(fù)電金屬板邊緣飛出來，且飛出時(shí)動(dòng)能變?yōu)?Ek，若運(yùn)動(dòng)過程中僅受電場(chǎng)力作用，則金屬板間的電壓為(　　) A．　　　　　　　 B． C． D． 解析：選B．設(shè)兩極板間的電壓為U，由動(dòng)能定理得：q＝2Ek－Ek得U＝，因此B正確． 6．一帶正電的質(zhì)點(diǎn)，電量q＝2.010－9 C，在靜電場(chǎng)中由a點(diǎn)移到b點(diǎn)，在這過程中，除電場(chǎng)力外，其他力做的功為6.010－5 J，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增加了8.010－5 J，則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab為(　　) A．3.0104 V B．1.0104 V C．4.0104 V D．7.0104 V 解析：選B．設(shè)此過程中，電場(chǎng)力對(duì)點(diǎn)電荷的功為Wab，由動(dòng)能定理可知： W外＋Wab＝ΔEk 即Wab＝ΔEk－W外＝2.010－5 J 則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為：Uab＝＝1.0104 V. 二、多項(xiàng)選擇題 7．(2018福建三明一中高二月考)對(duì)于電場(chǎng)中任意兩點(diǎn)間電勢(shì)差，下列說法中正確的是(　　) A．電勢(shì)差越大，在這兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度也越大 B．兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，數(shù)值上等于在這兩點(diǎn)間移動(dòng)單位正電荷時(shí)電場(chǎng)力做的功 C．兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與在這兩點(diǎn)間移動(dòng)的電荷有關(guān) D．兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與在這兩點(diǎn)間移動(dòng)的電荷無關(guān) 解析：選BD．根據(jù)E＝可知，電勢(shì)差越大，在這兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不一定越大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)U＝可知，兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，數(shù)值上等于在這兩點(diǎn)間移動(dòng)單位正電荷時(shí)電場(chǎng)力做的功，選項(xiàng)B正確； 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差只與電場(chǎng)本身有關(guān)，與在這兩點(diǎn)間移動(dòng)的電荷無關(guān)，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤． 8．示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)板和熒光屏組成，如圖所示．如果電子打在熒光屏上，在P點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定的亮斑，那么示波管中的(　　) A．極板Y應(yīng)帶正電 B．極板Y′應(yīng)帶正電 C．極板XX′上應(yīng)加一個(gè)與時(shí)間成正比的電壓 D．極板XX′上應(yīng)加一個(gè)恒定不變的電壓 解析：選AD．電子受力方向與電場(chǎng)方向相反，因電子向X方向偏轉(zhuǎn)，則電場(chǎng)方向?yàn)閄到X′，則X帶正電，即極板X的電勢(shì)高于極板X′.同理可知Y帶正電，即極板Y的電勢(shì)高于極板Y′，故A正確，B錯(cuò)誤；如果在水平偏轉(zhuǎn)電極上加上隨時(shí)間均勻變化的電壓，則電子因受偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的作用，打在熒光屏上的亮點(diǎn)便沿水平方向勻速移動(dòng)，故C錯(cuò)誤，D正確． 9．圖為示波管中電子槍的原理示意圖，示波管內(nèi)被抽成真空．A為發(fā)射電子的陰極，K為接在高電勢(shì)點(diǎn)的加速陽極，A、K間電壓為U，電子離開陰極時(shí)的速度可以忽略，電子經(jīng)加速后從K的小孔中射出時(shí)的速度大小為v.下面的說法中正確的是(　　) A．如果A、K間距離減半而電壓仍為U，則電子離開K時(shí)的速度仍為v B．如果A、K間距離減半而電壓仍為U，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)? C．如果A、K間距離不變而電壓減半，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)関 D．如果A、K間距離不變而電壓減半，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)? 解析：選AC．電子在兩個(gè)電極間加速電場(chǎng)中進(jìn)行加速，由動(dòng)能定理eU＝mv2－0得v＝ ，當(dāng)電壓不變，A、K間距離變化時(shí)，不影響電子的速度，故A正確；電壓減半，則電子離開K時(shí)的速度為v，故C正確． 10．帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下以初速度v0從t＝0時(shí)刻開始運(yùn)動(dòng)，其v－t圖象如圖所示．若粒子在2t0時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，5t0時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)．以下說法中正確的是(　　) A．A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系為EA＝EB B．A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為φA＜φB C．粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做的總功為正 D．粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，電勢(shì)能先減少后增加 解析：選AC．由v－t圖象可知粒子整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，加速度相同，所受的電場(chǎng)力相同，故A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，EA＝EB，A項(xiàng)正確；由v－t圖象可知粒子在A點(diǎn)速度為零，在B點(diǎn)時(shí)速度大于零，故粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)榱Ｗ拥碾娦圆淮_定，所以無法判斷A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)高低，B項(xiàng)錯(cuò)誤． 11．如圖所示，氕、氘、氚的原子核自初速度為零經(jīng)同一電場(chǎng)加速后，又經(jīng)同一勻強(qiáng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)，最后打在熒光屏上，那么(　　) A．經(jīng)過加速電場(chǎng)的過程中，電場(chǎng)力對(duì)氚核做的功最多 B．經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的過程中，電場(chǎng)力對(duì)三種核做的功一樣多 C．三種原子核打在屏上的速度一樣大 D．三種原子核都打在屏的同一位置上 解析：選BD．同一加速電場(chǎng)、同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，三種原子核帶電荷量相同，故在同一加速電場(chǎng)中電場(chǎng)力對(duì)它們做的功都相同，在同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中電場(chǎng)力對(duì)它們做的功也相同，A錯(cuò)，B對(duì)；由于質(zhì)量不同，所以三種原子核打在屏上的速度不同，C錯(cuò)；再根據(jù)偏轉(zhuǎn)距離公式或偏轉(zhuǎn)角公式y(tǒng)＝，tan θ＝知，與帶電粒子無關(guān)，D對(duì)． 三、非選擇題 12．(2018甘肅蘭州第一高級(jí)中學(xué)期中)如圖所示，A、B、C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與平面ABC平行，已知AC⊥BC，∠ABC＝60，＝20 cm，把一個(gè)電荷量q＝2.010－5 C的正電荷從A移到B，克服靜電力做功1.210－3 J；把一個(gè)電子從C移到B，電場(chǎng)力做功為30 eV，求： (1)電勢(shì)差UAB及UCB； (2)該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向(方向在圖中畫出)． 解析：(1)UAB＝＝ V＝－60 V，UCB＝＝－30 V. (2)C與AB中點(diǎn)的連線CD即等勢(shì)線，過B做CD的垂線即場(chǎng)強(qiáng)方向 E＝＝ V/m＝100 V/m. 答案：(1)－60 V　－30 V (2)100 V/m　方向見解析圖 13．(2018福建龍巖高二月考)兩個(gè)半徑均為R的圓形平板電極，平行正對(duì)放置，相距為d，極板間的電勢(shì)差為U，板間電場(chǎng)可以認(rèn)為是勻強(qiáng)電場(chǎng)．一個(gè)α粒子從正極板邊緣以某一初速度垂直于電場(chǎng)方向射入兩極板之間，到達(dá)負(fù)極板時(shí)恰好落在極板中心． 已知質(zhì)子電荷為e，質(zhì)子和中子的質(zhì)量均視為m，忽略重力和空氣阻力的影響，求： (1)極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大??； (2)α粒子在極板間運(yùn)動(dòng)的加速度a的大??； (3)α粒子的初速度v0的大小． 解析：(1)極板間場(chǎng)強(qiáng)大小E＝. (2)α粒子電荷為2e，質(zhì)量為4m，所受靜電力 F＝2eE＝ α粒子在極板間運(yùn)動(dòng)的加速度大小a＝＝. (3)由d＝at2， 得t＝＝2d， v0＝＝ . 答案：(1)　(2)　(3)