粵教版 (2019)必修 第三冊第一章 靜電場的描述第五節(jié) 電勢差及其與電場強度的關系課文配套課件ppt

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課后素養(yǎng)落實(五)　電勢差及其與電場強度的關系(建議用時：40分鐘)◎題組一　電勢差及其與靜電力做功的關系1．(多選)下列說法正確的是(　　)A．沿電場線的方向，電勢逐漸降低B．A、B兩點間的電勢差與零電勢點的選取有關C．電勢差是一個標量，但有正值和負值之分D．電場中某點的電勢和放入該點的電荷的電性、電荷量無關ACD　[沿電場線的方向電勢逐漸降低，選項A正確；某點的電勢和零電勢點的選取有關，但兩點間的電勢差和零電勢點的選取無關，選項B錯誤；電勢差是標量，可正、可負，選項C正確；電場中某點的電勢和檢驗電荷無關，由電場本身的性質決定，選項D正確。]2．(多選)關于電勢差UAB和電勢φA、φB的理解，說法正確的是(　　)A．φA、φB都有正負，所以電勢是矢量B．UAB表示B點與A點之間的電勢差，即UAB＝φB－φAC．UAB和UBA是不同的，它們的關系：UAB＝－UBAD．零電勢點的規(guī)定雖然是任意的，但人們常常規(guī)定大地或無窮遠處為零電勢點CD　[電勢、電勢差都是標量，選項A錯誤；UAB表示A點與B點之間的電勢差，UAB＝φA－φB＝－UBA，選項B錯誤，C正確；易知選項D正確。]3．如圖所示，三個等勢面上有a、b、c、d四點，若將一正電荷由c經a移到d點，電場力做正功W1；若由c經b移到d點，電場力做正功W2。則W1與W2，c、d兩點電勢φc、φd關系為(　　)A．W1＞W2，φc＞φd　　 B．W1＜W2，φc＜φdC．W1＝W2，φc＜φd D．W1＝W2，φc＞φdD　[由電場力做功與路徑無關可知，W1＝W2，A、B錯誤；因為Wcd＝qUcd，又Wcd＞0，q＞0，所以Ucd＞0，Ucd＝φc－φd＞0，所以φc＞φd，D正確，C錯誤。]4．一個帶負電的質點，帶電荷量為2.0×10－9 C，在靜電場中由a點移動到b點。在這個過程中，除電場力外，其他外力做的功為6.0×10－5 J，質點的動能減少了8.0×10－5 J，則a、b兩點間的電勢差Uab為(　　)A．1×104 V　　　 B．－1×104 VC．7×104 V D．－7×104 VC　[設電場力做功為W，由動能定理知W＋6.0×10－5 J＝－8.0×10－5 J，可求得W＝－1.4×10－4 J，因此a、b兩點間的電勢差為Uab＝＝7×104 V，故選項C正確。]◎題組二　電場強度與電勢差的關系5．如圖所示，a、b、c、d是勻強電場中的四個點，它們正好是一個矩形的四個頂點。電場線與矩形所在平面平行。已知a點的電勢為20 V，b點的電勢為24 V，d點的電勢為4 V，由此可知c點的電勢為(　　)A．4 V　　　　　　　 B．8 VC．12 V D．24 VB　[Uad＝φa－φd＝20 V－4 V＝16 V，在勻強電場中，相互平行的等長線段兩端點電勢差相等，故Ubc＝Uad，又Ubc＝φb－φc，所以φc＝φb－Uad＝24 V－16 V＝8 V，B正確。]6．如圖所示，勻強電場的電場強度為E，電場中A、B兩點間的距離為d，線段AB與電場線的夾角為θ，則A、B兩點間的電勢差為(　　)A．Edcos θ B．－Edcos θC．Ed D．－Edsin θA　[由φA＞φB故UAB為正值，由UAB＝Edcos θ可知A正確，B、C、D錯誤。]7．如圖所示是勻強電場中的一組等勢面，每兩個相鄰等勢面間的距離都是25 cm，由此可確定電場強度的方向及大小為(　　)A．豎直向下，E＝0.4 V/m B．水平向右，E＝0.4 V/mC．水平向左，E＝40 V/m D．水平向右，E＝40 V/mD　[電場線與等勢面垂直且沿電場線方向電勢降低，故場強方向水平向右，場強大小E＝＝V/m＝40 V/m，故D正確。]8．(多選)如圖所示，A、B、C是勻強電場中平行于電場線的某一平面上的三個點，各點的電勢分別為φA＝5 V，φB＝2 V，φC＝3 V，H、F三等分AB，G為AC的中點，在下列各示意圖中，能正確表示該電場強度方向的是(　　)A　　　　　　　　　　　BC　　　　　　　　　　　DBC　[勻強電場中將任一線段等分，則電勢差等分，把AB等分為三段，AB間電壓為3 V，則每等分電壓為1 V，H點電勢為4 V，F點電勢為3 V，將F、C相連，則FC為等勢線，電場線垂直于FC，從高電勢指向低電勢，C正確；把AC相連，分為兩份，AC電壓為2 V，則G點電勢為4 V，GH為等勢線，電場線垂直于GH，從高電勢指向低電勢，B正確。]9．將一個電荷量為1×10－6 C的負電荷從電場中的A點移到B點，克服靜電力做功2×10－6 J。從C點移到D點，靜電力做功7×10－6 J，若已知B點比C點電勢高3 V，求UDA。[解析]　由UAB＝＝ V＝2 V知A點電勢高于B點，UAB＝φA－φB＝2 V負電荷從電場中C點移到D點靜電力做正功由UCD＝＝ V＝－7 V知C點電勢低于D點，UCD＝φC－φD＝－7 V又UBC＝φB－φC＝3 V則UDA＝φD－φA＝－(UAB＋UBC＋UCD)＝2 V。[答案]　2 V10．如圖所示的平面內有A、B、C、D、E五點，平面內存在勻強電場，電場方向與該平面平行，其中AC平行于DE，B點為AC的中點，AB＝DE，A點的電勢φA＝10 V，C點的電勢φC＝4 V，E點的電勢φE＝13 V，電子的電荷量為－e，下列說法正確的是(　　)A．φB＝6 VB．φD＝10 VC．電子在D點的電勢能EpD＝10 eVD．將電子從B點移到D點電場力做的功為－3 eVB　[在勻強電場中，沿著某個方向，電勢均勻的變化，因此，φA－φB＝φB－φC＝φE－φD，可得φB＝7 V，φD＝10 V，A錯誤，B正確；根據(jù)Ep＝φq可知，電子在D點的電勢能EpD＝－10 eV，C錯誤；將電子從B點移到D點電場力做的功W＝Uq＝(φB－φD)(－e)＝3 eV，D錯誤。故選B。]11．(多選)有一個與勻強電場平行的扇形AOB，圓心角θ＝120°，半徑R＝1 m，其中C、D、F將圓弧AB四等分。已知φA＝0，φO＝2 V，φB＝6 V，以下說法正確的是(　　)A．電場方向為F→OB．場強大小為4 V/mC．將帶電粒子沿直線從O移動到C的過程中，電場力不做功D．OD連線為其中一個等勢面BC　[如圖所示連接AB，及OC、OD、OF交點分別為I、H、G，由幾何關系可得：AI＝IG＝GB，BO⊥OC，恰好把AB三等分，根據(jù)勻強電場電勢差的等分法，可知UA I ＝UIG ＝UGB ＝2 V，則φI＝2 V，則OC連線為其中一個等勢面，并且電場強度方向由B指向O，A、D錯誤；由勻強電場的電場強度公式E＝，則場強大小為E＝＝ V/m＝4 V/m，B正確；由電場力做功的公式WOC＝qUOC，由于UOC＝0 ，所以將帶電粒子沿直線從O移動到C的過程中，電場力不做功，C正確。故選BC。]12．如圖所示，在勻強電場中，一電荷量為q＝5.0×10－10C的正電荷，由a點移到b點和由a點移到c點，電場力做的功都是3.0×10－8J，已知a、b、c三點的連線組成直角三角形，ab＝20 cm，θ＝37°。求：(1)a、b兩點間的電勢差；(2)勻強電場的電場強度大??；(3)電場強度的方向。[解析]　(1)a、b兩點的電勢差Uab＝＝V＝60 V。(2)(3)由a點移到b點和由a點移到c點，電場力做的功相等，可知b、c兩點的電勢相等，則b、c為等勢線，因為電場線與等勢線垂直，且正電荷由a到c的過程中，電場力做正功，電勢能減小，所以電場強度方向由a指向c所以電場強度大小為E＝＝V/m＝375.6 V/m。[答案]　(1)60 V　(2)375.6 V/m　(3)電場強度方向由a指向c13．如圖所示，光滑絕緣細桿豎直放置，它與以正電荷Q為圓心的某圓交于B、C兩點，質量為m、電荷量為－q的有孔小球從桿上A點無初速度下滑。已知q?Q，AB＝h，小球滑到B點時的速度大小為。求：(1)小球由A到B的過程中電場力做的功；(2)A、C兩點的電勢差。[解析]　(1)因為桿是光滑的，所以小球從A點到B點的過程中只有兩個力做功：電場力做功WAB和重力做功mgh，由動能定理得WAB＋mgh＝mv，代入已知條件vB＝，電場力做的功為WAB＝m·3gh－mgh＝。(2)B、C兩點在同一條等勢線上，可知φB＝φC，因此UAB＝UAC＝＝－，即A、C兩點的電勢差為－。答案：(1)　(2)－