一、電勢(shì)差
1.定義:電場(chǎng)中兩點(diǎn)之間電勢(shì)的差值,也叫作電壓.UAB=φA-φB,UBA=φB-φA,UAB=-UBA.
2.電勢(shì)差是標(biāo)量,有正負(fù),電勢(shì)差的正負(fù)表示電勢(shì)的高低.UAB>0,表示A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)高.
3.單位:在國(guó)際單位制中,電勢(shì)差與電勢(shì)的單位相同,均為伏特,符號(hào)是V.
4.靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系
(1)公式:WAB=qUAB或UAB=eq \f(WAB,q).
(2)UAB在數(shù)值上等于單位正電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)靜電力所做的功.
二、等勢(shì)面
1.定義:電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面.
2.等勢(shì)面的特點(diǎn)
(1)在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)靜電力不做功.
(2)等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直,即跟電場(chǎng)強(qiáng)度的方向垂直.
(3)電場(chǎng)線總是由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面.
技巧點(diǎn)撥
一、電勢(shì)差的理解
1.電勢(shì)差反映了電場(chǎng)的能的性質(zhì),決定于電場(chǎng)本身,與試探電荷無(wú)關(guān).
2.電勢(shì)差可以是正值也可以是負(fù)值,電勢(shì)差的正負(fù)表示兩點(diǎn)電勢(shì)的高低,且UAB=-UBA,與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān).
3.電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)在數(shù)值上等于該點(diǎn)與零電勢(shì)點(diǎn)之間的電勢(shì)差.
二、靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系
1.公式UAB=eq \f(WAB,q)或WAB=qUAB中符號(hào)的處理方法:
把電荷q的電性和電勢(shì)差U的正負(fù)代入進(jìn)行運(yùn)算,功為正,說(shuō)明靜電力做正功,電荷的電勢(shì)能減??;功為負(fù),說(shuō)明靜電力做負(fù)功,電荷的電勢(shì)能增大.
2.公式WAB=qUAB適用于任何電場(chǎng),其中WAB僅是電場(chǎng)力做的功,不包括從A到B移動(dòng)電荷時(shí)其他力所做的功.
3.電勢(shì)和電勢(shì)差的比較
三、等勢(shì)面
1.等勢(shì)面的特點(diǎn)及應(yīng)用
(1)在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)靜電力不做功,電荷的電勢(shì)能不變.
(2)電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直,并且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面,由此可以繪制電場(chǎng)線,從而可以確定電場(chǎng)的大致分布.
(3)等差等勢(shì)面密的地方,電場(chǎng)強(qiáng)度較強(qiáng);等差等勢(shì)面疏的地方,電場(chǎng)強(qiáng)度較弱,由等差等勢(shì)面的疏密可以定性確定場(chǎng)強(qiáng)大?。?br>(4)任意兩個(gè)等勢(shì)面都不相交.
2.幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的等勢(shì)面(如圖所示)
(1)點(diǎn)電荷的等勢(shì)面是以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面.
(2)等量異種點(diǎn)電荷的等勢(shì)面:點(diǎn)電荷的連線上,從正電荷到負(fù)電荷電勢(shì)越來(lái)越低,兩點(diǎn)電荷連線的中垂線是一條等勢(shì)線.
(3)等量同種點(diǎn)電荷的等勢(shì)面
①等量正點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)電勢(shì)最低,兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上該點(diǎn)的電勢(shì)最高,從中點(diǎn)沿中垂線向兩側(cè),電勢(shì)越來(lái)越低.
②等量負(fù)點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)電勢(shì)最高,兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上該點(diǎn)的電勢(shì)最低.從中點(diǎn)沿中垂線向兩側(cè),電勢(shì)越來(lái)越高.
(4)勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面是垂直于電場(chǎng)線的一簇平行等間距的平面.
例題精練
1.(2021春?瑤海區(qū)月考)關(guān)于電勢(shì)差的說(shuō)法中,正確的是( )
A.兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電荷從其中一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力所做的功
B.1C正電荷從電場(chǎng)中一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn),如果電場(chǎng)力做了1J的功,這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差就是1V
C.在兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí),電場(chǎng)力做功的多少跟這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差無(wú)關(guān)
D.兩點(diǎn)間的電勢(shì)差的大小跟放入這兩點(diǎn)的電荷的電量成反比
【分析】根據(jù)電勢(shì)差定義公式UAB=分析。兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是由電場(chǎng)本身決定的,與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)。
【解答】解:A、根據(jù)電勢(shì)差定義公式UAB=分析得知:兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于單位正電荷從其中一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力所做的功,故A錯(cuò)誤。
B、1C的正電荷從電場(chǎng)中一點(diǎn)移到另一點(diǎn),如果電場(chǎng)力做了1J的功,由UAB=分析得知這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差就是1V,故B正確。
C、根據(jù)WAB=qUAB得知在兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí),電場(chǎng)力做功的多少跟這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差有關(guān),故C錯(cuò)誤。
D、兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是由電場(chǎng)本身決定的,與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān),故D錯(cuò)誤。
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵是掌握電勢(shì)差的定義公式UAB=.理解電勢(shì)差的物理意義:電勢(shì)差是由電場(chǎng)本身決定的,與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)。
2.(2021?青羊區(qū)校級(jí)模擬)關(guān)于靜電場(chǎng)的電勢(shì)、電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度,下列說(shuō)法正確的是( )
A.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向不一定處處與等勢(shì)面垂直
B.電勢(shì)為零的地方,電場(chǎng)強(qiáng)度可以不為零
C.隨著電勢(shì)逐漸降低,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小逐漸減小
D.U=Ed適用于任意電場(chǎng)
【分析】電場(chǎng)強(qiáng)度為零是由電場(chǎng)本身決定的,而電勢(shì)為零是人為選取的;電勢(shì)與場(chǎng)強(qiáng)沒(méi)有直接關(guān)系;電場(chǎng)強(qiáng)度的方向總是跟等勢(shì)面垂直,而且總是從電勢(shì)高處指向電勢(shì)低。結(jié)合這些知識(shí)分析。
【解答】解:A、電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與電場(chǎng)線方向相同,電場(chǎng)線垂直等勢(shì)面,則場(chǎng)強(qiáng)方向一定處處與等勢(shì)面垂直,故A錯(cuò)誤;
B、因?yàn)殡妱?shì)的零點(diǎn)是人為選取的,電勢(shì)為零的地方,電場(chǎng)強(qiáng)度可以不為零,例如等量異號(hào)電荷連線的中點(diǎn),故B正確;
C、隨著電勢(shì)逐漸降低,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小不一定逐漸減小,例如在勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿著電場(chǎng)線方向,故C錯(cuò)誤;
D、公式U=Ed只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),故D錯(cuò)誤。
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)這兩個(gè)概念非常抽象,可借助電場(chǎng)線來(lái)它們的關(guān)系:電場(chǎng)線疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的相對(duì)大小,切線方向表示電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,電場(chǎng)線的方向反映電勢(shì)的高低。
隨堂練習(xí)
1.(2020秋?張掖期末)如圖所示,在兩等量的異種點(diǎn)電荷形成的靜電場(chǎng)中,K、M、L分別表示三個(gè)等勢(shì)面。一帶正電的粒子從a點(diǎn)射入電場(chǎng),粒子的重力不計(jì),粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖中實(shí)線所示,下列說(shuō)法正確的是( )
A.帶電粒子運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力的方向垂直于等勢(shì)面L向右
B.帶電粒子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力做正功
C.該粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能要比在b點(diǎn)的電勢(shì)能大
D.等勢(shì)面K、M、L相比較,等勢(shì)面L的電勢(shì)最高
【分析】由軌跡的彎曲方向判斷電荷所受的電場(chǎng)力大致方向,確定電場(chǎng)力做功的正負(fù),判斷電勢(shì)能的大小及電勢(shì)的高低。
【解答】解:A、由圖看出,電荷的軌跡向左彎曲,則知其所受的電場(chǎng)力大致向左,所以等量異種點(diǎn)電荷中負(fù)電荷在左側(cè),正電荷在右側(cè),粒子運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力的方向垂直于等勢(shì)面L向左,故A錯(cuò)誤;
BC、粒子由a到c過(guò)程中,電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向成鈍角,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增大,該粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能要比在b點(diǎn)的電勢(shì)能小,故BC錯(cuò)誤;
D、等量異種點(diǎn)電荷中負(fù)電荷在左側(cè),正電荷在右側(cè),電場(chǎng)線方向向左,沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,a點(diǎn)的電勢(shì)低于b點(diǎn)的電勢(shì),故D正確;
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題要對(duì)等量異種點(diǎn)電荷周圍電場(chǎng)線的分布情況要掌握,會(huì)判斷電場(chǎng)力方向。
2.(2020秋?永州期末)如圖所示,實(shí)直線是某點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線,虛線是該電場(chǎng)中的三條等勢(shì)線,由圖可知下列正確的是( )
A.該點(diǎn)電荷是負(fù)電荷
B.M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定大于N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)
C.M點(diǎn)的電勢(shì)一定低于N點(diǎn)的電勢(shì)
D.某電荷在M點(diǎn)或N點(diǎn)具有的電勢(shì)能與零電勢(shì)的選取無(wú)關(guān)
【分析】電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直.沿電場(chǎng)線電勢(shì)降低;等差等勢(shì)線密處場(chǎng)強(qiáng)大,等差等勢(shì)線稀處場(chǎng)強(qiáng)??;電勢(shì)能為Ep=qφ,電勢(shì)Φ與零電勢(shì)的選取有關(guān),所以某電荷在M點(diǎn)或N點(diǎn)的電勢(shì)能也與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān).
【解答】解:A、根據(jù)點(diǎn)電荷的等勢(shì)線是以點(diǎn)電荷為中心的同心圓,點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線的方向?yàn)閺恼姾芍貜?fù)指向負(fù)電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)可知,該電場(chǎng)為正點(diǎn)電荷的電場(chǎng),正電荷的位置在M點(diǎn)的左側(cè),故A錯(cuò)誤;
B、M處等差等勢(shì)線較密,則M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,故B正確;
C、沿電場(chǎng)線的方向,電勢(shì)降低,所以M點(diǎn)的電勢(shì)一定高于N點(diǎn)的電勢(shì),故C錯(cuò)誤;
D、電場(chǎng)中電勢(shì)的大小與零電勢(shì)的選擇有關(guān),所以將檢驗(yàn)電荷放在M點(diǎn)或N點(diǎn)時(shí),電勢(shì)能的大小與零電勢(shì)的選擇有關(guān),故D錯(cuò)誤。
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】該題考查常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線與等勢(shì)面,加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí),掌握住電場(chǎng)線的特點(diǎn)、電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系,即可解決本題.
3.(2020秋?西城區(qū)期末)圖表示某電場(chǎng)等勢(shì)面的分布情況。將某一試探電荷先后放置在電場(chǎng)中的A點(diǎn)和B點(diǎn),它所受電場(chǎng)力的大小分別為FA、FB,電勢(shì)能分別為EpA、EpB,下列關(guān)系式正確的是( )
A.FA>FBB. FA <FBC.EpA >EpBD.EpA <EpB
【分析】等勢(shì)面越密集處,電場(chǎng)線越密集,電場(chǎng)強(qiáng)度越大;同一等勢(shì)面上的點(diǎn)電勢(shì)均相等。據(jù)此分析。
【解答】解:AB、因?yàn)锳處等勢(shì)面比B處密集,所以A處電場(chǎng)強(qiáng)度比B處大,由F=Eq知,A處所受的電場(chǎng)力FA大于B處所受的電場(chǎng)力FB,故A正確,B錯(cuò)誤;
CD、因?yàn)锳、B處在同一等勢(shì)面上,所以φA=φB,由Ep=qφ知,EpA= EpB,故CD錯(cuò)誤。
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】解答本題的關(guān)鍵是能夠根據(jù)等勢(shì)面的分布情況定性地判斷出電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系,還要知道等勢(shì)面的基本特征。
綜合練習(xí)
一.選擇題(共15小題)
1.(2020秋?朝陽(yáng)區(qū)期末)真空中某帶正電的點(diǎn)電荷的等勢(shì)面分布如圖所示,圖中相鄰等勢(shì)面的半徑差相等。下列選項(xiàng)正確的是( )
A.相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等
B.P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比Q點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大
C.P點(diǎn)電勢(shì)比Q點(diǎn)電勢(shì)低
D.檢驗(yàn)電荷在P點(diǎn)比在Q點(diǎn)的電勢(shì)能大
【分析】已知圖中為正電荷形成的等勢(shì)面,正電荷的電場(chǎng)線是向外發(fā)散的,而沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,以此進(jìn)行分析。
【解答】解:ACD、已知圖中為正電荷形成的等勢(shì)面,正電荷的電場(chǎng)線是向外發(fā)散的,而沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,故P點(diǎn)電勢(shì)高于Q點(diǎn)電勢(shì),相鄰等勢(shì)面之間半徑差相等,已知點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)是一個(gè)非勻強(qiáng)電場(chǎng),由U=Ed可得,d相同,E不同,故電勢(shì)差不同,電勢(shì)能的定義式為:EP=qφ,計(jì)算時(shí)需注意q需要帶正負(fù),故檢驗(yàn)電荷電性未知,故電勢(shì)能大小無(wú)法判斷,故ACD錯(cuò)誤;
B、由點(diǎn)電荷形成的場(chǎng)強(qiáng)公式:可得,距離場(chǎng)源電荷越近,場(chǎng)強(qiáng)越大,故P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比Q點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大,故B正確;
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了電勢(shì),電勢(shì)能和場(chǎng)強(qiáng)之間的關(guān)系,解題關(guān)鍵在于沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng),相同的距離電勢(shì)差不相等,而計(jì)算電勢(shì)能時(shí),需要注意檢驗(yàn)電荷的電性。
2.(2020秋?嘉定區(qū)期末)在“DIS描繪電場(chǎng)等勢(shì)線”的實(shí)驗(yàn)中,關(guān)于電源和導(dǎo)電紙,下列說(shuō)法正確的是( )
A.應(yīng)選用6V的交流電源 導(dǎo)電紙有導(dǎo)電物質(zhì)的一面朝上
B.應(yīng)選用6V的直流電源 導(dǎo)電紙有導(dǎo)電物質(zhì)的一面朝上
C.應(yīng)選用6V的交流電源 導(dǎo)電紙有導(dǎo)電物質(zhì)的一面朝下
D.應(yīng)選用6V的直流電源 導(dǎo)電紙有導(dǎo)電物質(zhì)的一面朝下
【分析】本實(shí)驗(yàn)利用恒定電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng),為了找到等勢(shì)點(diǎn)應(yīng)采用直流電源,同時(shí)導(dǎo)電紙有導(dǎo)電物質(zhì)的一面向上。
【解答】解:本實(shí)驗(yàn)的原理是利用恒定電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng),所以要用到6V的直流電源,同時(shí)為了便于探針測(cè)量,導(dǎo)電紙有導(dǎo)電物質(zhì)的一面朝上,故B正確,ACD錯(cuò)誤。
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查采用等效電流場(chǎng)模擬電場(chǎng)線的實(shí)驗(yàn),注意實(shí)驗(yàn)中采用了兩電極在導(dǎo)電紙面上形成的穩(wěn)定的直流電流。
3.(2020秋?寧縣校級(jí)期末)某電場(chǎng)中等勢(shì)面分布如圖所示,圖中虛線表示等勢(shì)面,過(guò)a、c兩點(diǎn)的等勢(shì)面電勢(shì)分別為40V和10V,則a、c連線的中點(diǎn)b處的電勢(shì)應(yīng)( )
A.肯定等于25VB.大于25V
C.小于25VD.可能等于25V
【分析】電場(chǎng)線和等勢(shì)線垂直,等勢(shì)線密的地方電場(chǎng)線密,電場(chǎng)線密的地方等勢(shì)面也密.由此可知是非勻強(qiáng)電場(chǎng),可用電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系式U=Ed來(lái)定性分析電勢(shì)差的大?。?br>【解答】解:因?yàn)殡妶?chǎng)線與等勢(shì)面垂直,根據(jù)等勢(shì)面的形狀可知,電場(chǎng)線從左向右由密變疏,即從a到c,電場(chǎng)逐漸變?nèi)?,所以等差等?shì)面也由密變疏。故40V和10V一半的電勢(shì)10V的等勢(shì)面應(yīng)在b點(diǎn)的左邊。所以b點(diǎn)的電勢(shì)應(yīng)小于25V。
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】根據(jù)題意我們還應(yīng)該知道:因?yàn)檫^(guò)a、c兩點(diǎn)的等勢(shì)面電勢(shì)分別為40V和10V,又沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降低,故電場(chǎng)線的方向?yàn)閍→c.此題難度不大,屬于基礎(chǔ)題.
4.(2020秋?嘉定區(qū)校級(jí)月考)如圖為某電場(chǎng)等勢(shì)面的分布情況,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度
B.放在A、B兩點(diǎn)的所有電荷的電勢(shì)能均相等
C.質(zhì)子在A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)能相等且為負(fù)值
D.若把電子從b等勢(shì)面移動(dòng)到e等勢(shì)面,則靜電力做功﹣15eV
【分析】根據(jù)電場(chǎng)線的疏密程度判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的大??;根據(jù)沿著電場(chǎng)線,電勢(shì)逐漸降低來(lái)判斷電勢(shì)的高低;根據(jù)等差等勢(shì)面來(lái)確定電勢(shì)差大小,再由電勢(shì)差與電場(chǎng)力做功關(guān)系公式W=qU來(lái)判斷電場(chǎng)力做功的多少。
【解答】解:A、由等勢(shì)面越密的地方,電場(chǎng)強(qiáng)度越大,則有EB<EA,故A正確;
B、由于AB兩點(diǎn)位于同一個(gè)等勢(shì)面上,所以A與B的電勢(shì)相等,帶有不同的電荷的電荷在A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)能是不相等的,故B錯(cuò)誤;
C、由于A與B的電勢(shì)都是15V,質(zhì)子帶正電,所以質(zhì)子在A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)能相等,但為正值,故C錯(cuò)誤;
D、b與e之間的電勢(shì)差為Ube=0﹣15V=﹣15V,結(jié)合電子帶負(fù)電可知,如果把電子從b等勢(shì)面移動(dòng)到e等勢(shì)面,靜電力做功是W=﹣eUbe=﹣e×(﹣15V)=15eV,故D錯(cuò)誤。
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵是根據(jù)電場(chǎng)線及其與等勢(shì)面的關(guān)系判斷出電勢(shì)高低、電場(chǎng)力大小和電勢(shì)差的大小關(guān)系;同時(shí)知道等差等勢(shì)面越密的地方,電場(chǎng)線也越密。當(dāng)然也可以由電場(chǎng)力做功的正負(fù)來(lái)確定電勢(shì)能的增減。
5.(2020秋?二七區(qū)校級(jí)月考)在靜電場(chǎng)中,一個(gè)電荷量q=2.0×10﹣9C的負(fù)電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),在這過(guò)程中,電場(chǎng)力做的功為4.0×10﹣5J。A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為( )
A.2×10﹣4VB.2×104VC.4×104VD.﹣2×104V
【分析】根據(jù)電場(chǎng)力做功公式W=Uq變形即可求出A、B間的電勢(shì)差。
【解答】解:根據(jù)W=Uq可得AB間的電勢(shì)差U==V=﹣2.0×104V,故D正確,ABC錯(cuò)誤。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查電場(chǎng)力做功公式的應(yīng)用,要注意在計(jì)算電功、電勢(shì)差以及電勢(shì)能時(shí)要代入各物理量的符號(hào)。
6.(2020秋?沙坪壩區(qū)校級(jí)月考)如圖為某小山的等高線圖,地理中的等高線與物理中的等勢(shì)線具有相似之處,關(guān)于等高線圖和等勢(shì)線圖,下列說(shuō)法正確的是( )
A.若該圖為等勢(shì)線,B點(diǎn)電勢(shì)低于A點(diǎn)電勢(shì)
B.若該圖為等勢(shì)線,相對(duì)于A點(diǎn),B點(diǎn)附近電勢(shì)下降得更快
C.若該圖為等勢(shì)線,將一負(fù)電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),電勢(shì)升高,電勢(shì)能增大
D.若該圖為等高線,同一物體在C點(diǎn)的重力勢(shì)能大于在B點(diǎn)的重力勢(shì)能
【分析】由圖可知電勢(shì)高低,根據(jù)負(fù)電荷在低電勢(shì)處電勢(shì)能大確定各點(diǎn)的電勢(shì)能大??;根據(jù)等勢(shì)線密集程度判斷電勢(shì)降落快慢,即場(chǎng)強(qiáng)大小。
【解答】解:A、若圖示為等勢(shì)線,由圖可知,B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)電勢(shì),故A錯(cuò)誤;
B、B點(diǎn)附近等勢(shì)線密集,電場(chǎng)線也密集,因此場(chǎng)強(qiáng)更大,根據(jù)電勢(shì)下降得更快,故B正確;
C、負(fù)電荷從A移動(dòng)到B電勢(shì)升高,由EP=φq可知電勢(shì)能降低,故C錯(cuò)誤;
D、若圖為等高線,B點(diǎn)更高,故同一物體在C點(diǎn)的重力勢(shì)能小于在B點(diǎn)的重力勢(shì)能,故D錯(cuò)誤。
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】明確等勢(shì)面的性質(zhì),知道等勢(shì)面的疏密也能表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱;知道電勢(shì)沿著電場(chǎng)線方向降落,場(chǎng)強(qiáng)越大,電勢(shì)降落越快,等勢(shì)線越密集。
7.(2020秋?曾都區(qū)校級(jí)期中)關(guān)于電勢(shì)差的計(jì)算公式,下列說(shuō)法正確的是( )
A.電勢(shì)差的公式UAB=說(shuō)明兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB與電場(chǎng)力做功WAB成正比,與移動(dòng)電荷的電荷量q成反比
B.把電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)電場(chǎng)力做正功,則有UAB>0
C.電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB等于把正電荷q從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做的功
D.電勢(shì)差的公式UAB=中,UAB與移動(dòng)電荷的電荷量q無(wú)關(guān)
【分析】(1)根據(jù)電勢(shì)差公式的定義方法,分析電勢(shì)差的決定因素;
(2)根據(jù)電場(chǎng)力做功的公式,結(jié)合電性,判斷電勢(shì)差的正負(fù)和電場(chǎng)力做功的大小。
【解答】解:A、D、根據(jù)電勢(shì)差的定義式,UAB=,是運(yùn)用比值法定義的,所以電勢(shì)差反映的是電場(chǎng)本身的性質(zhì),與所移動(dòng)的試探電荷無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤,D正確;
B、如果把正電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)電場(chǎng)力做正功,根據(jù)WAB=qUAB,q>0,則有UAB>0;如果把負(fù)電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)電場(chǎng)力正功,根據(jù)WAB=qUAB,q<0,則有UAB<0;故B錯(cuò)誤;
C、只有當(dāng)移動(dòng)的試探電荷q=+1C時(shí),電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB等于把正電荷q從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做的功,其他情況不適用,故C錯(cuò)誤。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】解答本題的關(guān)鍵是掌握電勢(shì)差公式的物理意義。
8.(2020秋?福建期中)下列關(guān)于電場(chǎng)線和等勢(shì)面的說(shuō)法中,正確的是( )
A.電場(chǎng)線與等勢(shì)面不可相交
B.電場(chǎng)線與等勢(shì)面互相垂直
C.電場(chǎng)線由電勢(shì)低的等勢(shì)面指向電勢(shì)高的等勢(shì)面
D.同一電場(chǎng)中的任何兩個(gè)等勢(shì)面總是互相平行的
【分析】明確等勢(shì)面的性質(zhì),知道電場(chǎng)中電勢(shì)相等的各個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面;等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直,沿著電場(chǎng)線電勢(shì)越來(lái)越低.電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直.電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)的強(qiáng)度大,電場(chǎng)線疏的地方電場(chǎng)的強(qiáng)度小,沿電場(chǎng)線的方向,電勢(shì)降低。
【解答】解:ABC、電場(chǎng)中電勢(shì)相等的各個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面;等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直,即電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直;沿著電場(chǎng)線電勢(shì)越來(lái)越低,即電場(chǎng)線由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向低的等勢(shì)面,故B正確,AC錯(cuò)誤;
D、電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直,但并不是同一電場(chǎng)的任何兩個(gè)等勢(shì)面互相平行,只有勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面互相垂直,故D錯(cuò)誤。
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查等勢(shì)面的性質(zhì),要注意加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí),掌握住電場(chǎng)線和等勢(shì)面的特點(diǎn),明確等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直,沿著電場(chǎng)線電勢(shì)越來(lái)越低,故電場(chǎng)線由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。
9.(2020秋?潤(rùn)州區(qū)校級(jí)期中)下面是某同學(xué)對(duì)電場(chǎng)中的一些概念及公式的理解,其中正確的是( )
A.由E=知,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與試探電荷所帶的電荷量成反比
B.由E=k知,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度僅與場(chǎng)源電荷所帶的電荷量有關(guān)
C.由UAB=知,帶電荷量為1C的正電荷,從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)克服電場(chǎng)力做功為1J,則A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為﹣1V
D.由C=知,電容器的電容與其所帶電荷量成正比,與兩極板間的電壓成反比
【分析】電場(chǎng)強(qiáng)度是由電場(chǎng)本身性質(zhì)決定的物理量,與放入電場(chǎng)中的試探電荷無(wú)關(guān);
在點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度由場(chǎng)源電荷和該點(diǎn)離場(chǎng)源電荷的空間距離共同決定的;
根據(jù)電勢(shì)差的定義式UAB=計(jì)算A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差;
電容器的電容大小是由電容器自身結(jié)構(gòu)所決定的。
【解答】解:A、電場(chǎng)強(qiáng)度取決于電場(chǎng)本身,與有無(wú)試探電荷無(wú)關(guān),所以不能理解成電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和試探電荷的電量成反比,故A錯(cuò)誤;
B、根據(jù)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)的決定式E=k知:Q是場(chǎng)源電荷,所以電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度與場(chǎng)源電荷的電量成正比,與該點(diǎn)到場(chǎng)源電荷距離的平方成反比,故B錯(cuò)誤;
C、根據(jù)電勢(shì)差的定義式UAB=知,帶電量為1C正電荷,從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)克服電場(chǎng)力做功為1J,即電場(chǎng)力做功為﹣1J,則A、B點(diǎn)的電勢(shì)差為UAB==V=﹣1V,故C正確;
D、C=是電容的定義式,電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量,取決于電容器本身,電容器的電容與所帶電荷量、兩極板間的電壓無(wú)關(guān),故D錯(cuò)誤。
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】電容和電場(chǎng)強(qiáng)度都有定義式和決定式,要掌握定義式和決定式的區(qū)別。另外對(duì)C選項(xiàng)中克服電場(chǎng)力做功,是指電場(chǎng)力做負(fù)功,掌握UAB=中各物理量的含義及計(jì)算方法。
10.(2020秋?臨渭區(qū)校級(jí)月考)下列關(guān)于等勢(shì)面的說(shuō)法,不正確的是( )
A.勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面是垂直于電場(chǎng)線的一簇平面
B.等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直,即跟場(chǎng)強(qiáng)方向垂直
C.在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí),一定不受電場(chǎng)力作用,所以電場(chǎng)力做功為零
D.點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面是以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面
【分析】電場(chǎng)中電勢(shì)相等的各個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面;等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直,沿著等勢(shì)面移動(dòng)點(diǎn)電荷,電場(chǎng)力不做功。
【解答】解:A、等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直,結(jié)合這個(gè)特點(diǎn)可以知道勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)面是相互平行的垂直于電場(chǎng)線的一簇平面,故A正確;
B、電場(chǎng)中電勢(shì)相等的各個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面,等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直,即跟場(chǎng)強(qiáng)方向垂直,故B正確;
C、等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直,故沿著等勢(shì)面移動(dòng)點(diǎn)電荷,電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向一直垂直,電場(chǎng)力不做功,故C錯(cuò)誤;
D、等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直,結(jié)合這個(gè)特點(diǎn)可以知道孤立點(diǎn)電荷在真空中形成的電場(chǎng)的等勢(shì)面是以點(diǎn)電荷為圓心的一簇球面,不等距,內(nèi)密外疏,故D正確。
本題選錯(cuò)誤的,
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵是要明確等勢(shì)面的概念,同時(shí)要能根據(jù)電場(chǎng)線畫(huà)出常見(jiàn)的幾種等勢(shì)面圖。
11.(2020秋?河南月考)電場(chǎng)是電荷及變化磁場(chǎng)周圍空間里存在的一種特殊物質(zhì)。這種物質(zhì)與通常的實(shí)物不同,它雖然不是由分子原子所組成的,但它卻是客觀存在的特殊物質(zhì)。下列關(guān)于電場(chǎng)電場(chǎng)線和等勢(shì)面的描述中正確的是( )
A.電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方,電勢(shì)一定為零
B.在靜電場(chǎng)中,電勢(shì)降低的方向一定是電場(chǎng)的方向
C.電勢(shì)差和電勢(shì)能都由電場(chǎng)本身決定,與電場(chǎng)中所放電荷無(wú)關(guān)
D.電場(chǎng)線和等勢(shì)面都是為描述電場(chǎng)而引入的,且兩者一定互相垂直
【分析】通過(guò)電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差基本性質(zhì)求解。
【解答】解:A、電場(chǎng)強(qiáng)度為零,電勢(shì)不一定為零,零勢(shì)能面的選取是任意的,故A錯(cuò)誤;
B、在靜電場(chǎng)中,電勢(shì)降低最快的方向是電場(chǎng)的方向,故B錯(cuò)誤;
C、電勢(shì)差是由電場(chǎng)本身決定的,但電勢(shì)能是由電場(chǎng)和電場(chǎng)中所放電荷共同決定的,故C錯(cuò)誤;
D、電場(chǎng)線和等勢(shì)面都是為描述電場(chǎng)而引入的,兩者相互垂直,且電場(chǎng)線總由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面,故D正確;
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查電場(chǎng)力和能的性質(zhì)基礎(chǔ),掌握好基礎(chǔ),需定時(shí)復(fù)習(xí)。
12.(2020春?濟(jì)寧期末)一電荷量為1×10﹣9C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移至B點(diǎn)克服電場(chǎng)力做功為2×10﹣6J,從A點(diǎn)移至C點(diǎn)電場(chǎng)力做功為3×10﹣6J,則B、C間的電勢(shì)差為( )
A.1000VB.﹣1000VC.5000VD.﹣5000V
【分析】根據(jù)電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)求出BC間電場(chǎng)力所做的功,再根據(jù)W=Uq即可求出BC間的電勢(shì)差。
【解答】解:因負(fù)電荷從A到B做功為﹣2×10﹣6J,則可知,從B到A,電場(chǎng)力做功為2×10﹣6J;而從A到C做功為3×10﹣6J,故從B到C做功W=2×10﹣6J+3×10﹣6J=5×10﹣6J,
由W=Uq可知,BC間的電勢(shì)差U==V=﹣5000V,故D正確,ABC錯(cuò)誤。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差之間的關(guān)系,明確在計(jì)算電功、電勢(shì)差以及電勢(shì)能時(shí)均需要代入符號(hào),所以在應(yīng)用公式的時(shí)候注意功的正負(fù)和電荷的正負(fù)即可。
13.(2019秋?昌平區(qū)期末)電荷量為q的電荷在電場(chǎng)中從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做功為W,由此可計(jì)算出A、B點(diǎn)兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為U;若讓電荷量為2q的電荷在電場(chǎng)中從A點(diǎn)移到B點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是( )
A.電場(chǎng)力做功仍為W
B.電場(chǎng)力做功為
C.A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差仍為U
D.A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為
【分析】明確電場(chǎng)的性質(zhì),知道兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是由電場(chǎng)決定的,電場(chǎng)不變,兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差就不變,然后根據(jù)W=qU可以直接計(jì)算電量改變后的電場(chǎng)力做功的大小。
【解答】解:在同一個(gè)電場(chǎng)中,兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差就不變,與放入的電荷的電荷量的大小無(wú)關(guān),是由AB之間的電勢(shì)差的大小還是U;
讓電荷量為2q的點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中由A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做功為W′=q×2U=2W,故ABD錯(cuò)誤C正確;
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】解答本題的時(shí)候要注意電場(chǎng)力做功的公式W=qU是普遍使用的公式,電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是由電場(chǎng)決定的,電場(chǎng)不變,兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差就不變。
14.(2020春?茶陵縣校級(jí)月考)將一個(gè)電荷量為q的正電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做功W,則A、B兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差等于( )
A.B.C.qWD.0
【分析】已知移送電荷時(shí)電場(chǎng)力所做的功,根據(jù)W=Uq即可求出AB之間的電勢(shì)差。
【解答】解:根據(jù)W=Uq可知,AB間的電勢(shì)差
U=,故A正確,BCD錯(cuò)誤。
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】本題要抓住電勢(shì)差的定義式U=,知道該公式在應(yīng)用時(shí)要代入各物理量的正負(fù)號(hào)。
15.(2020?梅河口市校級(jí)模擬)如圖所示,三條虛線分別表示電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面,且相鄰等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等;實(shí)線為一電子僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡,M、N分別是軌跡與1、3等勢(shì)面的交點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是( )
A.1、3等勢(shì)面之間區(qū)域,左端的電場(chǎng)強(qiáng)度大
B.三個(gè)等勢(shì)面中,1的電勢(shì)最高
C.電子在M點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能比在N點(diǎn)時(shí)的大
D.電子通過(guò)M點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能比通過(guò)N點(diǎn)時(shí)的大
【分析】等勢(shì)面的疏密程度也可以表示場(chǎng)強(qiáng)的大??;先根據(jù)軌跡判斷出電子受電場(chǎng)力方向,進(jìn)而可以知道電場(chǎng)線方向,電場(chǎng)線從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面;對(duì)負(fù)電荷來(lái)說(shuō),電勢(shì)越高,電勢(shì)能越小;根據(jù)能量守恒定律可以判斷電子的動(dòng)能大小。
【解答】解:A、等勢(shì)面的疏密程度也可以表示場(chǎng)強(qiáng)的大小,等勢(shì)面密集的地方,電勢(shì)變化的快,電場(chǎng)強(qiáng)度大,1、3等勢(shì)面之間區(qū)域,右端比較密集,右端的電場(chǎng)強(qiáng)度大,故A錯(cuò)誤;
B、根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)可以知道,電子受力方向指向軌跡的凹側(cè),所以電場(chǎng)線方向由3指向1,電場(chǎng)線方向從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面,所以3的電勢(shì)最高,故B錯(cuò)誤;
C、對(duì)負(fù)電荷來(lái)說(shuō),電勢(shì)越低電勢(shì)能越大,所以電子在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能,故C正確;
D、電子僅受電場(chǎng)力作用,根據(jù)能量守恒定律可以知道電子在M點(diǎn)的動(dòng)能與電勢(shì)能之和等于電子在N點(diǎn)的動(dòng)能和電勢(shì)能之和。因?yàn)殡娮釉贛點(diǎn)的電勢(shì)能較大,所以電子在M點(diǎn)的動(dòng)能小與在N點(diǎn)的動(dòng)能,故D錯(cuò)誤。
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,受力方向指向曲線的凹側(cè)。對(duì)電子來(lái)說(shuō),電場(chǎng)線的方向與電子的受力方向相反。
二.多選題(共20小題)
16.(2021?甲卷)某電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖所示,圖中a、b、c、d、e為電場(chǎng)中的5個(gè)點(diǎn),則( )
A.一正電荷從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到e點(diǎn),電場(chǎng)力做正功
B.一電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn),電場(chǎng)力做功為4eV
C.b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度垂直于該點(diǎn)所在等勢(shì)面,方向向右
D.a(chǎn)、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中,b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小最大
【分析】由電場(chǎng)力所做的功W=eU,分析電場(chǎng)力做功;根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處垂直,電場(chǎng)方向由高電勢(shì)指向低電勢(shì),可判斷b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向;等勢(shì)面越密集的地方,電場(chǎng)線越密集,電場(chǎng)強(qiáng)度越大。
【解答】解:A、b、e兩點(diǎn)在同一個(gè)等勢(shì)面上,可知b、e兩點(diǎn)間電勢(shì)差為零,電場(chǎng)力所做的功W=qU,電場(chǎng)力做功為零,故A錯(cuò)誤;
B、電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn),電場(chǎng)力所做的功W=qU=﹣e(3V﹣7V)=4eV,故B正確;
C、根據(jù)題意畫(huà)出過(guò)b點(diǎn)的電場(chǎng)線,如圖:
電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處垂直,并指向電勢(shì)降低的方向,所以b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度垂直于該點(diǎn)所在等勢(shì)面,方向向左,故C錯(cuò)誤;
D、等勢(shì)面越密集的地方,電場(chǎng)線越密集,電場(chǎng)強(qiáng)度越大,a、b、c、d中b點(diǎn)等勢(shì)線最密集,所以b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大,故D正確。
故選:BD。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了電場(chǎng)力做功,電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系以及電場(chǎng)強(qiáng)度大小、方向的判斷,注意等勢(shì)面越密集的地方,電場(chǎng)線越密集,電場(chǎng)強(qiáng)度越大。
17.(2021?大理州一模)如圖為某電場(chǎng)等勢(shì)面的分布情況,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.放在A、B兩點(diǎn)的所有電荷的電勢(shì)能均相等
B.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度
C.a(chǎn)粒子在d等勢(shì)面的電勢(shì)能是﹣20eV
D.若把電子從b等勢(shì)面移動(dòng)到e等勢(shì)面,則靜電力做功15eV
【分析】根據(jù)電場(chǎng)線的疏密程度判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的大??;根據(jù)沿著電場(chǎng)線,電勢(shì)逐漸降低來(lái)判斷電勢(shì)的高低;根據(jù)等差等勢(shì)面來(lái)確定電勢(shì)差大小,再由電勢(shì)差與電場(chǎng)力做功關(guān)系公式W=qU來(lái)判斷電場(chǎng)力做功的多少。
【解答】解:A、A、B兩點(diǎn)處于同一等勢(shì)面,所以A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,根據(jù)EP=φq可知,放在A、B兩點(diǎn)的電荷的電勢(shì)能不一定相等,故A錯(cuò)誤;
B、等差等勢(shì)面密集的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大,由圖可知,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,故B正確;
C、α粒子帶2個(gè)單位的正電荷,故電勢(shì)能EP=qφ=2e×10V=20eV,故C錯(cuò)誤;
D.由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系可知,把電子從b等勢(shì)面移動(dòng)到e等勢(shì)面,靜電力做功是W=qUab=﹣e×(0﹣15)V=15eV,故D正確。
故選:BD。
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵明確等勢(shì)面的性質(zhì),知道等差等勢(shì)面越密的地方,電場(chǎng)線也越密;同時(shí)掌握電勢(shì)的定義以及電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能之間的關(guān)系。
18.(2020秋?張家口月考)把帶電量為q=3.2×10﹣5C的正點(diǎn)電荷由電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做功WAB=9.6×10﹣5J,由B點(diǎn)移到C點(diǎn),電場(chǎng)力做功WBC=﹣1.6×10﹣4J,若規(guī)定A點(diǎn)電勢(shì)為0,則( )
A.B點(diǎn)電勢(shì)為﹣3V
B.C點(diǎn)電勢(shì)為﹣2V
C.A、C間電勢(shì)差UAC=8V
D.把帶電量為q=3.2×10﹣5C的點(diǎn)電荷放在C點(diǎn),該電荷的電勢(shì)能為6.4×10﹣5J
【分析】(1)根據(jù)電勢(shì)差的定義式UAB=求解A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差.
(2)根據(jù)UAB=φA﹣φB,求解某點(diǎn)的電勢(shì)。
(3)根據(jù)EP=qφ,求解某點(diǎn)的電勢(shì)能。
【解答】解:A、由WAB=qUAB可得UAB==3V,由UAB=φA﹣φB,φA=0得φB=﹣3V,故A正確;
B、帶電量為q=3.2×10﹣5C的正點(diǎn)電荷由電場(chǎng)中的B點(diǎn)移到C點(diǎn),電場(chǎng)力做功為:WBC=qUBC 可得UBC=﹣5V,B、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為:UBC=φB﹣φC,解得φC=2V,故B錯(cuò)誤;
C、A、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為:UAC=φA﹣φC=﹣2V,故C錯(cuò)誤;
D、C點(diǎn)的電勢(shì)能EPc=qφC=3.2×10﹣5×2V=6.4×10﹣5J,故D正確。
故選:AD。
【點(diǎn)評(píng)】解得本題的關(guān)鍵是明確:電勢(shì)差是電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)之差,就像高度與高度差一樣.電荷的電勢(shì)能增加還是減少是由電場(chǎng)力做功的正負(fù)決定.就像重力做功與重力勢(shì)能一樣.
19.(2020秋?鄭州期中)如圖所示,虛線A、B、C表示某電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面,相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等,一電子從右側(cè)垂直等勢(shì)面A向左進(jìn)入電場(chǎng),運(yùn)動(dòng)軌跡與等勢(shì)面分別交于a、b、c三點(diǎn),若電子僅受到電場(chǎng)力作用,其在a、b、c三點(diǎn)的速度大小分別為va、vb、vc,則( )
A.三個(gè)等勢(shì)面的電勢(shì)大小為中φC<φB<φA
B.電子由a到b電場(chǎng)力做功小于由b到c電場(chǎng)力做功
C.電子在a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)能關(guān)系EpA>EpB>EpC
D.電子在a、b、c三點(diǎn)的速度關(guān)系va>vb>vc
【分析】對(duì)于帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),首先根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡判斷出電場(chǎng)力做功問(wèn)題,然后動(dòng)能定理或功能關(guān)系判斷相關(guān)問(wèn)題,再根據(jù)電勢(shì)能確定電勢(shì)的高低。
【解答】解:AC、電場(chǎng)線與等勢(shì)面相互垂直,大致作出電場(chǎng)線如圖所示,由于粒子由a向c運(yùn)動(dòng),根據(jù)電子運(yùn)動(dòng)的軌跡可知電場(chǎng)力的方向與速度方向夾角為鈍角,故電場(chǎng)力對(duì)電子做負(fù)功,電子的電勢(shì)能增大,即EPA<EPB<EPC,故由φ=可知,電勢(shì)的關(guān)系為φA>φB>φC,故A正確,C錯(cuò)誤;
B、根據(jù)題意相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等,則根據(jù)公式W=qU可知電子由a到b電場(chǎng)力做功等于由b到c電場(chǎng)力做功,故B錯(cuò)誤;
D、電子由a向b運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)力對(duì)電子做負(fù)功,電子的電勢(shì)能增大,動(dòng)能減小,由于電子質(zhì)量不變,故電子在a、b、c三點(diǎn)的速度關(guān)系va>vb>vc,故D正確。
故選:AD。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了電場(chǎng)線和電勢(shì)之間的關(guān)系以及電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化之間的關(guān)系,注意明確物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件,由軌跡彎曲的方向確定受力和外力做功情況是解題的關(guān)鍵。
20.(2020秋?青羊區(qū)校級(jí)月考)下面是某同學(xué)對(duì)電場(chǎng)中的一些概念及公式的理解,其中正確的是( )
A.由 E=知,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與檢驗(yàn)電荷所帶的電荷量成反比
B.由C=知,對(duì)于確定的電容器,它所帶的電荷量跟它兩極板間所加電壓的比值保持不變
C.由UAB=知,帶電荷量為1C的正電荷,從A點(diǎn)移到B點(diǎn)克服電場(chǎng)力做功為1J,則A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為﹣1V
D.由 E=知,只要帶電體電荷量為Q,在距離r處激發(fā)的電場(chǎng)都能用此公式計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)大小E
【分析】A、E=為場(chǎng)強(qiáng)的定義式,場(chǎng)強(qiáng)大小與電場(chǎng)力和試探電荷電荷量無(wú)關(guān);
B、為電容的定義式,即電容的大小可以通過(guò)定義式進(jìn)行計(jì)算;
C、克服電場(chǎng)力做功,電場(chǎng)力做的是負(fù)功;
D、的使用條件是真空中的點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)。
【解答】解:A.電場(chǎng)強(qiáng)度取決于電場(chǎng)本身,與有無(wú)試探電荷無(wú)關(guān),所以不能理解成電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和試探電荷的電量成反比,故A錯(cuò)誤;
B.電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量,取決于電容器本身,電容大小與所帶電荷量和極板之間的電勢(shì)差無(wú)關(guān),電容器的電容大小不變,則電荷量與電壓之比不變,故B正確;
C.據(jù)電勢(shì)差的定義式知,帶電量為1C正電荷,從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)克服電場(chǎng)力做功為1J,即電場(chǎng)力做功為﹣1J,則A、B點(diǎn)的電勢(shì)差為1V,故C正確;
D.適用于真空中的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的計(jì)算,故D錯(cuò)誤。
故選:BC。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了定義式的概念和不同公式使用條件的區(qū)別,難度較低。
21.(2020秋?沙坪壩區(qū)校級(jí)月考)如圖所示,虛線a、b、c代表電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面,實(shí)線為一帶正電的質(zhì)點(diǎn)僅在電場(chǎng)力的作用下通過(guò)該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡,P、Q為這條軌跡上先后經(jīng)過(guò)的兩個(gè)點(diǎn),由此可知( )
A.三個(gè)等勢(shì)面中,a電勢(shì)最高
B.質(zhì)點(diǎn)在Q點(diǎn)時(shí),加速度較大
C.帶電質(zhì)點(diǎn)通過(guò)P點(diǎn)時(shí)動(dòng)能較大
D.質(zhì)點(diǎn)通過(guò)Q時(shí)電勢(shì)能較小
【分析】由于質(zhì)點(diǎn)只受電場(chǎng)力作用,根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡可知電場(chǎng)力指向運(yùn)動(dòng)軌跡的內(nèi)側(cè)即斜向左下方,由于質(zhì)點(diǎn)帶正電,因此電場(chǎng)線方向也指向左下方;電勢(shì)能變化可以通過(guò)電場(chǎng)力做功情況判斷;電場(chǎng)線和等勢(shì)線垂直,且等勢(shì)線密的地方電場(chǎng)線密,電場(chǎng)強(qiáng)度大。
【解答】解:ACD、帶正電的質(zhì)點(diǎn)受電場(chǎng)力作用在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知電場(chǎng)力指向軌跡內(nèi)側(cè),即指向左下方,因此a電勢(shì)最低,質(zhì)點(diǎn)從P到Q過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功,動(dòng)能減小,電勢(shì)能增大,故P點(diǎn)的動(dòng)能大于Q點(diǎn)的動(dòng)能,故P點(diǎn)的電勢(shì)能小于Q點(diǎn)的電勢(shì)能,故AD錯(cuò)誤,C正確;
B、等勢(shì)線密的地方電場(chǎng)線密,則電場(chǎng)強(qiáng)度大,故Q點(diǎn)位置等勢(shì)線密,電場(chǎng)強(qiáng)度大,電場(chǎng)力大,根據(jù)牛頓第二定律,加速度也大,故B正確。
故選:BC。
【點(diǎn)評(píng)】解決這類帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的思路是:根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡判斷出所受電場(chǎng)力方向,然后進(jìn)一步判斷電勢(shì)、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)能、動(dòng)能等物理量的變化。
22.(2020秋?豐臺(tái)區(qū)期中)如圖所示既可以看成是用來(lái)描述山坡地勢(shì)的等高線圖,也可以看成是用來(lái)描述電場(chǎng)中電勢(shì)高低的等勢(shì)線圖。若該圖為等勢(shì)線圖,下列說(shuō)法正確的是( )
A.M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)高B.M點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)低
C.a(chǎn)側(cè)的電勢(shì)降落比b側(cè)慢D.a(chǎn)側(cè)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b側(cè)大
【分析】根據(jù)等勢(shì)線可以比較各點(diǎn)的電勢(shì)高低;等勢(shì)線密集的地方,電勢(shì)變化比較快,電場(chǎng)強(qiáng)度較大。
【解答】解:AB、由圖可知,M點(diǎn)的電勢(shì)低,N點(diǎn)的電勢(shì)高,故A錯(cuò)誤,B正確;
CD、由圖象可知a側(cè)等勢(shì)線比較稀疏,所以a側(cè)的電勢(shì)變化比較慢,場(chǎng)強(qiáng)比較小,即a側(cè)的場(chǎng)強(qiáng)小于b側(cè)的場(chǎng)強(qiáng),故C正確,D錯(cuò)誤。
故選:BC。
【點(diǎn)評(píng)】等勢(shì)線的疏密程度也可以表示場(chǎng)強(qiáng)的大小,場(chǎng)強(qiáng)大的地方,等勢(shì)線密集,電勢(shì)變化比較快。
23.(2020秋?秦都區(qū)校級(jí)月考)關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差和等勢(shì)面,下列說(shuō)法正確的是( )
A.電場(chǎng)強(qiáng)度為零處電勢(shì)一定為零
B.電勢(shì)為零處電場(chǎng)強(qiáng)度一定為零
C.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,同一條直線上兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與這兩點(diǎn)間的距離成正比
D.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,任意兩相鄰的等勢(shì)面(電勢(shì)差相等)之間的距離相等
【分析】明確電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)的定義,借助常見(jiàn)的電場(chǎng)分析場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)間的關(guān)系;知道勻強(qiáng)電場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等,勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降落快慢相等。
【解答】解:A、電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)沒(méi)有直接關(guān)系,所以電場(chǎng)強(qiáng)度為零處電勢(shì)不一定為零,故A錯(cuò)誤;
B、電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)無(wú)關(guān),電勢(shì)為零處電場(chǎng)強(qiáng)度不一定為零,故B錯(cuò)誤;
C、根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)的性質(zhì)可知,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,同一條直線上兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與這兩點(diǎn)間的距離成正比,故C正確;
D、根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn)可知,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,任意兩相鄰的電勢(shì)差相等的等勢(shì)面之間的距離相等,故D正確。
故選:CD。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查電場(chǎng)的性質(zhì),解題的關(guān)鍵為:明確場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)都是描述電場(chǎng)的,二者無(wú)直接關(guān)系,同時(shí)需要明確勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn)。
24.(2020春?洛陽(yáng)期末)如圖所示,在電場(chǎng)中,任意取一條電場(chǎng)線,電場(chǎng)線上的a、b、c相鄰兩點(diǎn)間距相等。則下列判斷正確的是( )
A.a(chǎn)點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)一定大于b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)
B.a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)一定高于b點(diǎn)電勢(shì)
C.a(chǎn)、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差一定等于b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差
D.a(chǎn)、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差等于單位正電荷由a點(diǎn)沿任意路徑移到b點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做的功
【分析】電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度大小,電勢(shì)高低根據(jù)電場(chǎng)線的方向判斷;可借助于勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系式U=Ed,定性分析電勢(shì)差的關(guān)系。根據(jù)Uab=知a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差大小。
【解答】解:A、一條電場(chǎng)線無(wú)法判斷電場(chǎng)線的疏密,所以無(wú)法判斷場(chǎng)強(qiáng)的大小,故A錯(cuò)誤;
B、根據(jù)順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,則知a點(diǎn)的電勢(shì)一定高于b點(diǎn)的電勢(shì),故B正確;
C、不確定ab間的場(chǎng)強(qiáng)與bc間的場(chǎng)強(qiáng)關(guān)系,由U=Ed可知無(wú)法確定電勢(shì)差關(guān)系,只有勻強(qiáng)電場(chǎng)二者才相等,故C錯(cuò)誤;
D、根據(jù)Uab=知a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差等于單位正電荷由a點(diǎn)沿任意路徑移到b點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做的功,故D正確。
故選:BD。
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵要掌握電場(chǎng)線的物理意義:電場(chǎng)線的方向表示電勢(shì)的高低,電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大小,電勢(shì)差Uab=注意各物理量的正負(fù)。
25.(2019秋?新洲區(qū)期末)兩個(gè)等量同種電荷固定于光滑水平面上,其連線的中垂線上有A、B、C三點(diǎn),如圖所示。一個(gè)比荷為2C/kg的小物塊從該水平面內(nèi)的C點(diǎn)靜止釋放,其運(yùn)動(dòng)的v﹣t圖象如圖所示,其中B點(diǎn)處為整條圖線切線斜率最大的位置(圖中標(biāo)出了該切線)。則下列說(shuō)法中正確的是( )
A.在A、B、C三點(diǎn)中,B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最大,其電場(chǎng)強(qiáng)度E=1V/m
B.由C到A的過(guò)程中,物塊的電勢(shì)能先增大后減小
C.由C到A的過(guò)程中,電勢(shì)逐漸升高
D.B、A兩點(diǎn)電勢(shì)差UBA=5V
【分析】根據(jù)v﹣t圖線的斜率表示加速度可知,物體在經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的加速度最大,根據(jù)牛頓第二定律可解出B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大??;物塊從C到A的過(guò)程中,速度增大,所以電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,電勢(shì)降低;根據(jù)動(dòng)能定理可以解得B、A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。
【解答】解:A、由v﹣t圖線可知小物塊在經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的加速度最大為,所以B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最大,根據(jù)牛頓第二定律得B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為:,故A正確;
B、由C到A的過(guò)程中,物塊的速度一直增加,所以電場(chǎng)力一直做正功,則物塊的電勢(shì)能一直減小,故B錯(cuò)誤;
C、對(duì)帶正電荷的物體來(lái)說(shuō),從高電勢(shì)到低電勢(shì)運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,則由C到A過(guò)程中,電勢(shì)逐漸降低,故C錯(cuò)誤;
D、物塊由B到A,只有電場(chǎng)力做功,由動(dòng)能定理可得:,把vB=4m/s,vA=6m/s代入解得:UBA=5V,故D正確。
故選:AD。
【點(diǎn)評(píng)】結(jié)合v﹣t圖線可以知道物塊的運(yùn)動(dòng)情況,進(jìn)而可以知道電場(chǎng)力做功情況以及電勢(shì)能的變化,注意根據(jù)牛頓第二定律可以求得場(chǎng)強(qiáng)大小,根據(jù)動(dòng)能定理可以求得兩點(diǎn)的電勢(shì)差。
26.(2019秋?貴陽(yáng)期末)如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向水平向右。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從A點(diǎn)與電場(chǎng)方向成60°夾角射入電場(chǎng),粒子運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí),速度方向與電場(chǎng)方向的夾角為30°.已知該粒子在A點(diǎn)的速度大小為v0,不計(jì)粒子重力。則下列說(shuō)法正確的是( )
A.該粒子一定帶正電
B.該粒子從A運(yùn)動(dòng)到B過(guò)程電場(chǎng)力做功為
C.該粒子從A運(yùn)動(dòng)到B電勢(shì)能減少了
D.A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差為
【分析】根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的條件可以判斷粒子受電場(chǎng)力的方向,進(jìn)而判斷粒子的電性;根據(jù)動(dòng)能定理可以計(jì)算出電場(chǎng)力做的功;電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能的變化量;根據(jù)電勢(shì)差的定義可以計(jì)算出兩點(diǎn)的電勢(shì)差。
【解答】解:A、由圖中粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知粒子受到水平向右的電場(chǎng)力,故粒子帶正電,故A正確;
B、粒子豎直方向的速度,粒子水平方向的速度為,粒子只受水平向右的電場(chǎng)力作用,所以粒子在豎直方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),到B點(diǎn)時(shí)粒子速度為,粒子從A運(yùn)動(dòng)到B過(guò)程中電場(chǎng)力做功為,故B錯(cuò)誤;
C、電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能的變化量,所以該粒子從A運(yùn)動(dòng)到B電勢(shì)能減少了,故C正確;
D、A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差為,故D正確。
故選:ACD。
【點(diǎn)評(píng)】在計(jì)算電場(chǎng)力做功時(shí)要注意,不能用初末狀態(tài)的動(dòng)能差,因?yàn)檫€有重力做功,如果計(jì)算出重力做功大小,將會(huì)非常麻煩。所以把速度分解,則水平方向的動(dòng)能之差就等于電場(chǎng)力做的功。
27.(2019秋?從江縣期末)如圖所示,虛線為某點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面,現(xiàn)有兩個(gè)比荷(即電荷量與質(zhì)量之比)相同的帶電粒子(不計(jì)重力)以相同的速率從同一等勢(shì)面的a點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)后沿不同的軌跡1和2運(yùn)動(dòng),則可判斷( )
A.兩個(gè)粒子電性相同
B.經(jīng)過(guò)b、d兩點(diǎn)時(shí),兩粒子的加速度的大小相同
C.經(jīng)過(guò)b、d兩點(diǎn)時(shí),兩粒子的速率相同
D.經(jīng)過(guò)c、e兩點(diǎn)時(shí),兩粒子的速率相同
【分析】根據(jù)軌跡判定一個(gè)電荷受到中心電荷的斥力,而另一個(gè)電荷受到中心電荷的引力,可知兩粒子在從a向b、d運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力做功情況.根據(jù)ace三點(diǎn)在同一等勢(shì)面上,可判定從a到c和從a到e過(guò)程中電場(chǎng)力所做的總功為0.
【解答】解:A、由圖可知電荷1受到中心電荷的斥力,而電荷2受到中心電荷的引力,故兩粒子的電性一定不同,故A錯(cuò)誤。
B、兩粒子經(jīng)過(guò)b、d兩點(diǎn)時(shí),受到庫(kù)侖力作用,由牛頓第二定律可得,a==,由題意可知,兩粒子的加速度大小相同,故B正確。
C、根據(jù)圖中運(yùn)動(dòng)軌跡可知,粒子1做減速運(yùn)動(dòng),而粒子2做加速運(yùn)動(dòng),開(kāi)始它們的速率相同,當(dāng)兩粒子經(jīng)過(guò)b、d(同一等勢(shì)面)兩點(diǎn)時(shí),兩粒子的速率不會(huì)相同,故C錯(cuò)誤。
D、兩個(gè)粒子的初速度僅僅是方向不同,若速率相等,而粒子1從a到c、粒子2從a到e電場(chǎng)力做功均為零,則經(jīng)過(guò)c、e兩點(diǎn)兩粒子的速率相等。故D正確。
故選:BD。
【點(diǎn)評(píng)】根據(jù)軌跡判定“一個(gè)電荷受到中心電荷的斥力,而另一個(gè)電荷受到中心電荷的引力”是解決本題的突破口.
28.(2020?福州模擬)如圖中的虛線為某電場(chǎng)的等勢(shì)面,有兩個(gè)帶電粒子(重力不計(jì)),以不同的速率,沿不同的方向,從A點(diǎn)飛入電場(chǎng)后,沿不同的徑跡1和2運(yùn)動(dòng),由軌跡可以判斷( )
A.兩粒子的電性一定相同
B.粒子1的動(dòng)能先減小后增大
C.粒子2的電勢(shì)能減小先后增大
D.經(jīng)過(guò)B、C兩點(diǎn)時(shí)兩粒子的速率可能相等
【分析】根據(jù)軌跡判定電荷1受到中心電荷的斥力,而電荷2受到中心電荷的引力,可知兩粒子在從A向B、C運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力做功情況.根據(jù)ABC三點(diǎn)在同一等勢(shì)面上,可判定從A到B和從A到C過(guò)程中電場(chǎng)力所做的總功為零.
【解答】解:A、由圖可知電荷1如果不受電場(chǎng)力的話將沿直線向中心電荷運(yùn)動(dòng),而本題中電荷1卻逐漸遠(yuǎn)離了中心電荷,故電荷1受到中心電荷的斥力,而電荷2受到中心電荷的引力,故兩粒子的電性一定不同。故A錯(cuò)誤;
B、由A選項(xiàng)分析可知粒子1在從A向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功,故動(dòng)能先減小后增大。故B正確;
C、由A選項(xiàng)分析可知2粒子在從A向C運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功,故動(dòng)能先增大后減小。電勢(shì)能先減小后增大。故C正確。
D、由于ABC三點(diǎn)在同一等勢(shì)面上,故粒子1在從A向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力所做的總功為零,粒子2在從A向C運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力所做的總功為零。由于兩粒子以不同的速率從A點(diǎn)飛入電場(chǎng)故兩粒子的分別經(jīng)過(guò)B、C兩點(diǎn)時(shí)的速率一定不相等。故D錯(cuò)誤。
故選:BC。
【點(diǎn)評(píng)】根據(jù)軌跡判定“電荷1受到中心電荷的斥力,而電荷2受到中心電荷的引力”是解決本題的突破口.
29.(2020秋?宣化區(qū)校級(jí)月考)對(duì)于電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn),下列說(shuō)法中正確的是( )
A.電勢(shì)差的定義式,說(shuō)明兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB與電場(chǎng)力做功WAB成正比,與移動(dòng)電荷的電荷量q成反比
B.把正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做正功,則有UAB>0
C.電勢(shì)差的定義式中,UAB與移動(dòng)電荷的電荷量q無(wú)關(guān)
D.電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB等于把正電荷q從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做的功
【分析】?jī)牲c(diǎn)之間的電勢(shì)差僅僅由電場(chǎng)本身決定,與電場(chǎng)力做的功以及電荷量無(wú)關(guān);把正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做正功,則電勢(shì)降低,則有UAB>0;電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB等于把單位正電荷q從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做的功.
【解答】解:A、兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差僅僅由電場(chǎng)本身決定,與電場(chǎng)力做的功以及電荷量無(wú)關(guān)。故A錯(cuò)誤,C正確;
B、根據(jù)電勢(shì)差的定義式,把正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)降低,則有UAB>0;故B正確;
D、電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB等于把單位正電荷q從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做的功。故D錯(cuò)誤。
故選:BC。
【點(diǎn)評(píng)】電勢(shì)、電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度都是由電場(chǎng)本身決定的,與試探電荷電量的多少無(wú)關(guān),與電荷的電性無(wú)關(guān),與電場(chǎng)力做功的多少無(wú)關(guān).要牢記.
30.(2019秋?廣州月考)如圖,電荷量分別為+q和﹣q的點(diǎn)電荷固定在正方體的兩個(gè)頂點(diǎn)上,a、b、c、d是正方體的另外四個(gè)頂點(diǎn),則( )
A.a(chǎn)、c兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同B.c、d兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同
C.a(chǎn)、b、c、d四點(diǎn)電勢(shì)相等D.電勢(shì)差Uad=Ubc
【分析】根據(jù)等量異種電荷的電場(chǎng)對(duì)稱性可以判斷各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小以及電勢(shì)的高低。
【解答】解:AB、等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)是對(duì)稱的,即關(guān)于連線對(duì)稱,又關(guān)于中垂面對(duì)稱,由此可知a、c兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相同,b、d兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同,故A正確,B錯(cuò)誤;
CD、等量異種電荷的中垂面是一個(gè)零勢(shì)面,在靠近正電荷的一側(cè)電勢(shì)大于零,在靠近負(fù)電荷的一側(cè)電勢(shì)小于零,所以a、b、c、d四點(diǎn)的電勢(shì)不相等;在關(guān)于零勢(shì)面對(duì)稱的位置上電勢(shì)的絕對(duì)值是相等的,所以Uad=UBC,故C錯(cuò)誤,D正確。
故選:AD。
【點(diǎn)評(píng)】雖然等量異種電荷的電場(chǎng)是對(duì)稱的,但是要注意電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,如果說(shuō)兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等,勢(shì)必是大小相等,方向相同。在中垂面的兩側(cè)對(duì)稱位置,電勢(shì)的絕對(duì)值是相等的,但是一正一負(fù),電勢(shì)并不相等。
31.(2019秋?于都縣校級(jí)月考)空間某區(qū)域電場(chǎng)線分布如圖所示,帶正電小球(質(zhì)量為m,電荷量為q)在A點(diǎn)速度為v1,方向水平向右,運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)速度為v2,v2與水平方向間夾角為α,A、B間高度差為H,以下判斷正確的是( )
A.A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差U=m(v22/2﹣v12/2﹣gH)/q
B.小球由A運(yùn)動(dòng)到B時(shí),電勢(shì)能減少mv22﹣mv12
C.小球由A運(yùn)動(dòng)到B時(shí),電場(chǎng)力做的功為mv22﹣mv12﹣mgH
D.小球的重力在B點(diǎn)的瞬時(shí)功率為mgv2sinα
【分析】根據(jù)動(dòng)能定理即可計(jì)算出A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差以及電場(chǎng)力做的功和電勢(shì)能的變化量;重力的功率等于重力與豎直方向的速度的乘積。
【解答】解:A、小球從A到B有重力和電場(chǎng)力做功,根據(jù)動(dòng)能定理有,解得,故A正確;
BC、小球由A運(yùn)動(dòng)到B時(shí),電場(chǎng)力做的功為W=qU,由A的分析可得,電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能的減少量,故B錯(cuò)誤,C正確;
D、小球在B點(diǎn)的豎直方向的速度為vy=v2sinα,所以小球的重力在B點(diǎn)的瞬時(shí)功率為P=mgvy=mgv2sinα,故D正確。
故選:ACD。
【點(diǎn)評(píng)】計(jì)算某個(gè)力的功率時(shí),注意公式P=Fv中的v必須是沿F方向的速度。
32.(2019秋?臨河區(qū)校級(jí)月考)圖中所示是一種電四極子,4個(gè)點(diǎn)電荷分布于正方形的四個(gè)頂點(diǎn),帶電量均為q,兩個(gè)為正電荷,兩個(gè)為負(fù)電荷,O為電四極子的中心,OP為水平直線,且與電四極子的一邊平行,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向垂直O(jiān)P向上
B.O點(diǎn)電勢(shì)比P點(diǎn)電勢(shì)高
C.O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)
D.將一個(gè)正電荷沿OP連線從O移動(dòng)到P點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小
【分析】空間的電場(chǎng)是由四個(gè)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)疊加,可根據(jù)等量異種電荷的電場(chǎng)線分布情況和電場(chǎng)疊加原理來(lái)確定P的場(chǎng)強(qiáng)方向;根據(jù)對(duì)稱性,確定O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng);等量異種電荷連線的垂直平分線是一條等勢(shì)線,在同一等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力不做功。
【解答】解:A、根據(jù)等量異種電荷的電場(chǎng)線分布情況可知,左邊兩個(gè)正負(fù)電荷和右邊兩個(gè)正負(fù)電荷在P點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度方向都與OP垂直,而右邊兩個(gè)電荷在P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大,所以P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不為零,方向垂直于OP向上,故A正確。
B、等量異種電荷連線的垂直平分線是一條等勢(shì)線,所以直線OP是左邊兩個(gè)正負(fù)電場(chǎng)中的等勢(shì)線,也是右邊兩個(gè)正負(fù)電場(chǎng)中的等勢(shì)線,根據(jù)疊加原理可知OP仍是一條等勢(shì)線,O點(diǎn)與P點(diǎn)電勢(shì)相等,故B錯(cuò)誤。
C、根據(jù)對(duì)稱性可知,O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零,而P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不零,則O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng),故C正確。
D、由于OP是一條等勢(shì)線,則將一個(gè)正電荷沿OP連線從O移動(dòng)到P點(diǎn),電場(chǎng)力不做功,電勢(shì)能不變,故D錯(cuò)誤。
故選:AC。
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵要熟悉等量異種電荷的電場(chǎng)線和等勢(shì)線的分布情況,靈活選擇所研究的對(duì)象,根據(jù)電場(chǎng)疊加原理和對(duì)稱性進(jìn)行分析。
33.(2019秋?泉州月考)如圖所示,長(zhǎng)為L(zhǎng),傾斜為θ的光滑絕緣斜面處于電場(chǎng)中。一帶電量為+q,質(zhì)量為m的小球,以初速度v0由斜面底端的A點(diǎn)開(kāi)始沿斜面上滑,到達(dá)斜面頂端的速度仍為v0,則( )
A.小球在B 點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于小球在A 點(diǎn)的電勢(shì)能
B.A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差一定為
C.若電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),則該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的最小值一定是
D.小球由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)一定是勻速運(yùn)動(dòng)
【分析】根據(jù)動(dòng)能定理和電場(chǎng)力做功公式結(jié)合求解A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差;根據(jù)電場(chǎng)力做功的正負(fù),判斷小球電勢(shì)能的大小,當(dāng)電場(chǎng)力做正功時(shí),小球電勢(shì)能減小;相反,電勢(shì)能增大;若電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),根據(jù)力學(xué)知識(shí)確定電場(chǎng)力的最小值,再確定場(chǎng)強(qiáng)的最小值。
【解答】解:A、小球從A運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí),動(dòng)能不變,重力勢(shì)能增加,電勢(shì)能減小,則小球在B點(diǎn)的電勢(shì)能一定小于小球在A點(diǎn)的電勢(shì)能,故A正確。
B、根據(jù)動(dòng)能定理得:﹣mgLsinθ+qUAB=0得到,UAB=,故B錯(cuò)誤。
C、若電場(chǎng)力與重力、支持力的合力為零時(shí),小球做勻速直線運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)小球速度仍為v0.小球的重力沿斜面向下的分力為mgsinθ一定,則當(dāng)電場(chǎng)力沿斜面向上,大小為F=mgsinθ時(shí),電場(chǎng)力最小,場(chǎng)強(qiáng)最小,又電場(chǎng)力F=Eq,則該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的最小值一定是.故C正確。
D、由以上分析可知,只有當(dāng)電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)小球才可能做勻速運(yùn)動(dòng),但根據(jù)題中條件無(wú)法確定電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),故小球不一定做勻速運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。
故選:AC。
【點(diǎn)評(píng)】本題是帶電體在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,要轉(zhuǎn)換頭腦,就把電場(chǎng)力當(dāng)作一般的力,將這類問(wèn)題當(dāng)作力學(xué)問(wèn)題去處理,可增強(qiáng)信心。
34.(2019秋?西安區(qū)期中)圖中虛線為一組間距相等的同心圓,圓心處固定一帶正電的點(diǎn)電荷。一帶電粒子以一定初速度射入電場(chǎng),實(shí)線為粒子僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡,a、b、c三點(diǎn)是實(shí)線與虛線的交點(diǎn)。則該粒子( )
A.帶正電
B.在b點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能
C.由a點(diǎn)到b點(diǎn)的動(dòng)能變化等于由b點(diǎn)到c點(diǎn)的動(dòng)能變化
D.由a點(diǎn)到b點(diǎn)的動(dòng)能變化大于由b點(diǎn)到c點(diǎn)的動(dòng)能變化
【分析】根據(jù)帶電粒子軌跡彎曲的方向判斷所受電場(chǎng)力的性質(zhì),來(lái)分析粒子的電性。根據(jù)電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,動(dòng)能增大,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,動(dòng)能減小,分析動(dòng)能和電勢(shì)能的變化。
【解答】解:A、根據(jù)軌跡彎曲方向判斷知,粒子在a→b→c的過(guò)程中,一直受靜電斥力作用,根據(jù)同種電荷相互排斥,故知該粒子帶正電荷,故A正確;
B、粒子從b到c電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,則在b點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能,故B正確;
CD、根據(jù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)的特點(diǎn)可知,ab之間的電場(chǎng)強(qiáng)度大于bc之間的電場(chǎng)強(qiáng)度,所以ab之間的電勢(shì)差大于bc之間的電勢(shì)差,則由a點(diǎn)到b點(diǎn)的電場(chǎng)力做的功大于由b點(diǎn)到c點(diǎn)電場(chǎng)力做的功,所以a點(diǎn)到b點(diǎn)的動(dòng)能變化大于由b點(diǎn)到c點(diǎn)的動(dòng)能變化,故C錯(cuò)誤,D正確。
故選:ABD。
【點(diǎn)評(píng)】本題是帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題,要抓住曲線運(yùn)動(dòng)合力的方向特點(diǎn):指向軌跡彎曲內(nèi)側(cè),分析電場(chǎng)力的方向,再判斷電場(chǎng)力做功的正負(fù)。
35.(2019春?天門期中)在靜電場(chǎng)中,下列說(shuō)法正確的是( )
A.電場(chǎng)力的方向就是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向
B.沿著電場(chǎng)的方向,電勢(shì)是降低的
C.如電場(chǎng)線是互相平行、方向相同的直線,則該電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)
D.等差等勢(shì)面越密的地方場(chǎng)強(qiáng)越大
【分析】正電荷受到的電場(chǎng)力的方向就是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向;電場(chǎng)的方向?yàn)殡妱?shì)降低最快的方向;勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是一組方向相同的等距的平行線;等差等勢(shì)面的密集程度反映電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。
【解答】解:A、正電荷受到的電場(chǎng)力的方向就是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,負(fù)電荷的電場(chǎng)力方向和電場(chǎng)方向相反。故A錯(cuò)誤;
B、沿著電場(chǎng)的方向,電勢(shì)是降低的。故B正確;
C、如電場(chǎng)線是互相平行、方向相同且相鄰的平行線距離相等的直線,則該電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)。故C錯(cuò)誤;
D、等差等勢(shì)面的密集程度反映電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,等差等勢(shì)面越密的地方場(chǎng)強(qiáng)越大。故D正確;
故選:BD。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了電場(chǎng)強(qiáng)度、等勢(shì)面、電場(chǎng)線等知識(shí)點(diǎn)。易錯(cuò)點(diǎn):正電荷受到的電場(chǎng)力的方向就是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,負(fù)電荷的電場(chǎng)力方向和電場(chǎng)方向相反。
三.填空題(共10小題)
36.(2020秋?肥東縣校級(jí)期末)如圖為一孤立帶電導(dǎo)體在周圍空間激發(fā)的電場(chǎng)中電場(chǎng)線與等勢(shì)面的分布圖,等勢(shì)面由導(dǎo)體周圍越向外畫(huà),越接近于 球面 形狀。
【分析】點(diǎn)電荷的等勢(shì)面就是球面,圖中可以看出,越是遠(yuǎn)離導(dǎo)體,等勢(shì)面的形狀就越趨近球面。
【解答】解:圖中可以看出,越是遠(yuǎn)離導(dǎo)體,等勢(shì)面的形狀就越趨近球面,這是因?yàn)?,從足夠遠(yuǎn)的地方看導(dǎo)體,它就是一個(gè)點(diǎn)電荷,而點(diǎn)電荷的等勢(shì)面就是球面.
故答案為:球面
【點(diǎn)評(píng)】本題本題難度不大,是一道基礎(chǔ)題,熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí)即可正確解題。
37.(2020秋?浦東新區(qū)期末)將一帶電荷量為q=+1.0×10﹣9C的檢驗(yàn)電荷,從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做功3.0×10﹣7J,從B點(diǎn)移到C點(diǎn),克服電場(chǎng)力做功4.0×10﹣7J。則A、B、C三點(diǎn)中,電勢(shì)最高的是 C 點(diǎn),A、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAC= ﹣100 V。
【分析】根據(jù)電勢(shì)差公式U=,分別求出A、B間與B、C間的電勢(shì)差.AC間的電勢(shì)差等于AB間電勢(shì)差與BC間電勢(shì)差之和.
【解答】解:根據(jù)公式U=,可得:UAB==300V,UBC==﹣400V;
UAC=UAB+UBC=300V+(﹣400)V=﹣100V;
故C點(diǎn)的電勢(shì)最高.
故答案為:C;﹣100.
【點(diǎn)評(píng)】本題要注意運(yùn)用公式U=求解電勢(shì)差時(shí),要注意電荷克服電場(chǎng)力做功,電場(chǎng)力做的是負(fù)功.
38.(2020春?巴楚縣校級(jí)期末)UBA大于零,說(shuō)明A點(diǎn)的電勢(shì)小于B點(diǎn)的電勢(shì)。 √ (判斷對(duì)錯(cuò))
【分析】根據(jù)電勢(shì)差定義知:UBA=φB﹣φA分析判定A、B電勢(shì)關(guān)系。
【解答】解:根據(jù)電勢(shì)差定義知:UBA=φB﹣φA>0,即φB>φA,說(shuō)明A點(diǎn)的電勢(shì)小于B點(diǎn)的電勢(shì),所以這句話是正確的。
故答案為:√
【點(diǎn)評(píng)】此題考查電勢(shì)差的定義,根據(jù)定義即可判定,簡(jiǎn)單題目。
39.(2020春?秦都區(qū)校級(jí)月考)A、B為電場(chǎng)中的兩點(diǎn),如果把q=2×10﹣7C的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力所做正功為8×10﹣6J,那么q的電勢(shì)能減少了 8×10﹣6J J,A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差為 40V V。
【分析】電場(chǎng)力做的功等于電電勢(shì)能的減少量。根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差關(guān)系WAB=qUAB公式求出AB兩點(diǎn)的電勢(shì)差。
【解答】解:正電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),電場(chǎng)力做的功等于電勢(shì)能的減少量,故電勢(shì)能減小了8×10﹣6J,
A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為:UAB===40V,
故答案為:8×10﹣6J 40V。
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵掌握電場(chǎng)力做功和電勢(shì)能變化的關(guān)系。電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減??;電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)增大。注意運(yùn)用公式UAB=時(shí)各個(gè)量均要代符號(hào)運(yùn)算。
40.(2019?松江區(qū)二模)“用DIS描繪電場(chǎng)的等勢(shì)線”實(shí)驗(yàn)裝置如圖,本實(shí)驗(yàn)首選使用的是 電壓 傳感器;木板上有白紙、導(dǎo)電紙和復(fù)寫(xiě)紙,最上面的應(yīng)該是 導(dǎo)電紙 紙。
【分析】根據(jù)“描繪電場(chǎng)的等勢(shì)線”實(shí)驗(yàn)方法確定實(shí)驗(yàn)器材和儀器安裝方法;
【解答】解:“用DIS描繪電場(chǎng)的等勢(shì)線”實(shí)驗(yàn)方法是:將其中一個(gè)探針與導(dǎo)電紙上某一基準(zhǔn)點(diǎn)接觸,然后在導(dǎo)電紙上移動(dòng)另一個(gè)探針,尋找若干個(gè)與此基準(zhǔn)點(diǎn)的電勢(shì)差為零的點(diǎn),即為等勢(shì)點(diǎn),所以本實(shí)驗(yàn)使用的是電壓傳感器;木板上有白紙、導(dǎo)電紙和復(fù)寫(xiě)紙、最上面的應(yīng)該是導(dǎo)電紙;
故答案為:電壓,導(dǎo)電紙
【點(diǎn)評(píng)】本題主要是考查描繪電場(chǎng)的等勢(shì)線實(shí)驗(yàn),解答本題的關(guān)鍵是掌握該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法。
41.(2019?普陀區(qū)二模)在“用DIS描繪電場(chǎng)的等勢(shì)線”的實(shí)驗(yàn)中,將導(dǎo)電紙、復(fù)寫(xiě)紙和白紙?jiān)谄秸哪景迳弦来武伔藕茫渲袖佋谧钌厦娴氖?導(dǎo)電紙 ,本實(shí)驗(yàn)中使用的傳感器是 電壓傳感器 。
【分析】本實(shí)驗(yàn)的原理是用恒定電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng),使用電壓傳感器尋找等勢(shì)點(diǎn),作出等勢(shì)線;作圖利用復(fù)寫(xiě)紙作在白紙上,整個(gè)操作在導(dǎo)電紙上進(jìn)行,可知在木板上依次鋪放導(dǎo)電紙、復(fù)寫(xiě)紙和白紙;
【解答】解:本實(shí)驗(yàn)的整個(gè)操作在導(dǎo)電紙上進(jìn)行的,必須在導(dǎo)電紙上找到等勢(shì)點(diǎn),所以在木板上依次鋪放導(dǎo)電紙、復(fù)寫(xiě)紙和白紙,導(dǎo)電紙鋪在最上面。
本實(shí)驗(yàn)的目的是描繪電場(chǎng)等勢(shì)線,根據(jù)兩點(diǎn)電勢(shì)相等時(shí),它們間的電勢(shì)差即電壓為零,來(lái)尋找等勢(shì)點(diǎn),故使用的傳感器是電壓傳感器。
故答案為:導(dǎo)電紙,電壓傳感器
【點(diǎn)評(píng)】本題的解題關(guān)鍵是懂得實(shí)驗(yàn)原理,本實(shí)驗(yàn)的原理是用恒定電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng),關(guān)鍵能利用電壓傳感器要找到等勢(shì)點(diǎn)。
42.(2019?閔行區(qū)一模)圖中虛線a、b、c、d、f代表勻強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)間距相等的組等勢(shì)面,已知平面b上的電勢(shì)為2V.一電子經(jīng)過(guò)a平面時(shí)的動(dòng)能為10eV,從a到d的過(guò)程中克服電場(chǎng)力所做的功為6eV.則電勢(shì)為零的等勢(shì)面是 c ,電子經(jīng)過(guò)c平面時(shí)的動(dòng)能為 6 eV。
【分析】根據(jù)只有電場(chǎng)力做功,動(dòng)能與電勢(shì)能之和不變,當(dāng)電場(chǎng)力做負(fù)功時(shí),動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能,在電勢(shì)為零處,電勢(shì)能為零,從而即可一一求解。
【解答】解:虛線a、b、c、d、f代表勻強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)間距相等的一組等勢(shì)面,一電子經(jīng)過(guò)a時(shí)的動(dòng)能為10eV,從a到d的過(guò)程中克服電場(chǎng)力所做的功為6eV,動(dòng)能減小了6eV,電勢(shì)能增加了6eV,因此等勢(shì)面間的電勢(shì)差為2V,因平面b上的電勢(shì)為2V,由于電子的電勢(shì)能增加,等勢(shì)面由a到f是降低的,因此平面c上的電勢(shì)為零,電子經(jīng)過(guò)c平面時(shí)的動(dòng)能為 6eV,
故答案為:c,6。
【點(diǎn)評(píng)】考查電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系,掌握電勢(shì)能與動(dòng)能之和不變,理解電勢(shì)為零處的電勢(shì)能為零是解題的關(guān)鍵。
43.(2019?黃浦區(qū)一模)如圖所示,三條平行等距的虛線表示電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面,電勢(shì)值分別為﹣10V、0V、10V,實(shí)線是一帶電粒子(只受電場(chǎng)力)的運(yùn)動(dòng)軌跡,a、c為軌跡上的兩點(diǎn),粒子的帶電量為2×10﹣9C.則粒子帶 負(fù) 電,粒子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)電場(chǎng)力做功為 2×10﹣8 J
【分析】本題首先要根據(jù)三條表示等勢(shì)面的虛線等距離判斷出該電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),所以帶電粒子在電場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(chǎng)力是相同的;帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡向下彎曲,電場(chǎng)力向下,電場(chǎng)方向向上,可判斷出粒子的電性;根據(jù)Wac=Uacq求解電場(chǎng)力的功。
【解答】解:根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直,且指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面,可知該電場(chǎng)的方向是向上的。帶電粒子軌跡向下彎曲,粒子受到的電場(chǎng)力向下,所以粒子一定帶負(fù)電。粒子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)電場(chǎng)力做功為:。
故答案為:負(fù),2×10﹣8
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵:知道曲線運(yùn)動(dòng)的合力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè),從而判斷出電場(chǎng)力的方向。要掌握勻強(qiáng)電場(chǎng)等勢(shì)面和電場(chǎng)線分布的特點(diǎn),知道電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)力不變。
44.(2019秋?阿瓦提縣校級(jí)期中)電場(chǎng)線跟等勢(shì)面 垂直 ,并且由電勢(shì) 高 的等勢(shì)面指向電勢(shì) 低 的等勢(shì)面。
【分析】電場(chǎng)中電勢(shì)相等的各個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面;等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直,沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降低。
【解答】解:根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系可知,電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直,電場(chǎng)線由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面,電場(chǎng)線的方向就是電勢(shì)降落最快的方向。
故答案為:垂直;高;低
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵是要明確等勢(shì)面的概念,同時(shí)要能根據(jù)電場(chǎng)線畫(huà)出常見(jiàn)的幾種等勢(shì)面圖。
45.(2019秋?涼州區(qū)校級(jí)月考)如圖所示為某電場(chǎng)中的等勢(shì)面,則UAC= 4V ,UCB= ﹣4V .
【分析】根據(jù)電勢(shì)差的計(jì)算公式:UAC=φA﹣φC計(jì)算即可.
【解答】解:AC之間的電勢(shì)差:UAC=φA﹣φC=10V﹣6V=4V
CB之間的電勢(shì)差:UCB=φC﹣φB=6V﹣10V=﹣4V,負(fù)號(hào)表示C點(diǎn)的電勢(shì)低于B點(diǎn)的電勢(shì).
故答案為:4V;﹣4V
【點(diǎn)評(píng)】該題考查電勢(shì)差的計(jì)算公式,將相關(guān)的數(shù)據(jù)代入公式即可.屬于基礎(chǔ)題目,但運(yùn)算過(guò)程要注意正負(fù)號(hào).
四.實(shí)驗(yàn)題(共5小題)
46.(2021?上海學(xué)業(yè)考試)在“描繪等量異種電荷等勢(shì)線”的實(shí)驗(yàn)中:
(1)實(shí)驗(yàn)中需要使用 電壓 傳感器。
(2)紅、黑表筆分別接在d、f時(shí),Udf<0,則紅表筆不動(dòng),黑表筆接在e點(diǎn)時(shí),Ude > 0(填寫(xiě)“>”、“<”或“=”)。
(3)請(qǐng)畫(huà)出f點(diǎn)所在的等勢(shì)面。
(4)實(shí)驗(yàn)中實(shí)際測(cè)得的是 C 。
(A)等量同種電荷的等勢(shì)面
(B)等量異種電荷的等勢(shì)面
(C)穩(wěn)恒電流場(chǎng)中的等勢(shì)面
(D)變化電流場(chǎng)中的等勢(shì)面
【分析】本實(shí)驗(yàn)是用DIS描繪電場(chǎng)的等勢(shì)線,根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理確定使用的儀器;根據(jù)對(duì)應(yīng)的等量異種電荷形成的電場(chǎng)線的分布規(guī)律確定各點(diǎn)的電勢(shì)高低,并得出對(duì)應(yīng)的等勢(shì)線;明確本實(shí)驗(yàn)實(shí)際測(cè)得的是穩(wěn)恒電流場(chǎng)中的等勢(shì)面。
【解答】解:(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)需要找出等勢(shì)點(diǎn),所以實(shí)驗(yàn)中需要使用電壓傳感器;
(2)紅、黑表筆分別接在d、f時(shí),Udf<0,說(shuō)明d點(diǎn)電勢(shì)低,A端為正極,B端為負(fù)極,則可知d點(diǎn)電勢(shì)高于e點(diǎn),故紅表筆不動(dòng),黑表筆接在e點(diǎn)時(shí),Ude>0;
(3)根據(jù)等量異種電荷形成的電場(chǎng)和等勢(shì)面分布規(guī)律可知,過(guò)f點(diǎn)的等勢(shì)線如圖所示;
(4)本實(shí)驗(yàn)是用DIS描繪電場(chǎng)的等勢(shì)線,但是用恒定電流場(chǎng)來(lái)模擬靜電場(chǎng),由于兩接線柱是正負(fù)極,所以模擬的是等量異種電荷的靜電場(chǎng),故C正確,ABD錯(cuò)誤。
故選:C
故答案為:(1)電壓(2)>(3)如圖所示;(4)C。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查采用等效電流場(chǎng)模擬電場(chǎng)線的實(shí)驗(yàn),注意實(shí)驗(yàn)中采用了兩電極在紙面上形成的穩(wěn)定的直流電流;同時(shí)明確如何找出等電勢(shì)點(diǎn),注意明確實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵。
47.(2021?永州模擬)在“DIS描繪電場(chǎng)等勢(shì)線”的實(shí)驗(yàn)中,
(1)給出下列器材,電源應(yīng)選用 ,傳感器應(yīng)選用 D (用字母表示)。
A.6V的交流電源
B.6V的直流電源
C.電流傳感器
D.電壓傳感器
(2)按圖1示連接電路。在電極A、B的連線上等距離的取a、b、c、d、e共5個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。
(a)已知傳感器正接線柱的電勢(shì)高于負(fù)接線柱時(shí),計(jì)算機(jī)讀數(shù)顯示為正。若在圖1中連接傳感器正接線柱的紅探針接觸a點(diǎn),連接負(fù)接線柱的黑探針接觸b點(diǎn)時(shí),讀數(shù)為正,則可以判斷電極A接在電源的 正 極上(選填“正”或“負(fù)”)。
(b)在尋找基準(zhǔn)點(diǎn)e的等勢(shì)點(diǎn)時(shí),將紅探針固定于e點(diǎn),黑探針在紙上移動(dòng),當(dāng)移動(dòng)到某點(diǎn)時(shí)讀數(shù)為負(fù),為了找到基準(zhǔn)點(diǎn)e的等勢(shì)點(diǎn),則黑探針應(yīng)平行于A、B連線向 (選填“A”或“B”)端移動(dòng)。
(3)如果將紅探針固定在電極A上,黑探針沿AB連線移動(dòng),每移動(dòng)一小段相等距離記錄一次傳感器讀數(shù),以到A的距離x為橫坐標(biāo),傳感器讀數(shù)y為縱坐標(biāo),作出的圖可能為圖2中的 。
【分析】(1)明確實(shí)驗(yàn)原理,從而確定應(yīng)需要的電源和采用的測(cè)量?jī)x器;
(2)電壓傳感器讀數(shù)為正時(shí),正接線柱的電勢(shì)高于負(fù)接線柱,可判斷出a、b兩點(diǎn)電勢(shì)的高低,確定電極A所接電源的正負(fù)極;同時(shí)根據(jù)電勢(shì)的高低確定觸頭移動(dòng)方向;
(3)由題,y是探針b與a間的電壓,x是距離,根據(jù)E=可知,圖象的斜率等于場(chǎng)強(qiáng),根據(jù)電場(chǎng)線的分布:探針從A移到B,場(chǎng)強(qiáng)先減小后增大,即可選擇圖象。
【解答】解:(1)本實(shí)驗(yàn)中要模擬了兩個(gè)等量異種電荷產(chǎn)生的電場(chǎng),所以應(yīng)采用直流電源;同時(shí)實(shí)驗(yàn)中需要找出的是等勢(shì)點(diǎn),因此應(yīng)采用電壓傳感器;
(2)(a)、由題意,電壓傳感器讀數(shù)為正時(shí),正接線柱的電勢(shì)高于負(fù)接線柱時(shí),則電壓傳感器讀數(shù)為正時(shí),a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì),電場(chǎng)線從A到B,故電極A接在電源的正極;
(b)當(dāng)移動(dòng)到某點(diǎn)時(shí)讀數(shù)為負(fù),說(shuō)明負(fù)接線柱所接點(diǎn)的電勢(shì)高于e點(diǎn)的電勢(shì),故應(yīng)將黑表筆將B端移動(dòng);
(3)根據(jù)E=可知,x﹣y圖象的斜率等于場(chǎng)強(qiáng),探針從A移到B,場(chǎng)強(qiáng)先減小后增大,圖象的斜率先減小后增大,AB點(diǎn)附近兩側(cè)場(chǎng)強(qiáng)并不相等,由數(shù)學(xué)知識(shí)可知B正確。
故答案為:(1)B;D;(2)(a)正;(b)B;(3)B。
【點(diǎn)評(píng)】本題的解題關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模斫鈱?shí)驗(yàn)原理,本實(shí)驗(yàn)的原理是用恒定電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng),關(guān)鍵利用電壓傳感器要找到等勢(shì)點(diǎn),明確實(shí)驗(yàn)基本操作方法。
48.(2020秋?嘉定區(qū)校級(jí)月考)用“DSI描繪等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線”的實(shí)驗(yàn)。
(1)該實(shí)驗(yàn)的電源應(yīng)選用6V 直流 電源(選填:“直流”或“交流”)。
(2)在平整木板上鋪有白紙、導(dǎo)電紙和復(fù)寫(xiě)紙,最上面的應(yīng)該是 導(dǎo)電 紙。
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),當(dāng)兩只探針如圖a放置,對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)界面顯示如圖b,則此時(shí)兩只探針對(duì)應(yīng)的點(diǎn)在 同一條 (選填“同一條”或“不同的”)等勢(shì)線上。
【分析】(1)直接測(cè)量靜電場(chǎng)中電勢(shì)比較困難,本題抓住靜電場(chǎng)與恒定電流場(chǎng)相似,用恒定電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng),兩電極模擬兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷,所以要使用直流電源;
(2)明確實(shí)驗(yàn)方法,知道實(shí)驗(yàn)器材的放置順序;
(3)明確實(shí)驗(yàn)原理和方法,知道用電壓表確定等勢(shì)點(diǎn)的方法。
【解答】解:(1)本實(shí)驗(yàn)是用恒定電流場(chǎng)來(lái)模擬靜電場(chǎng);兩極間分別接電源的正負(fù)極時(shí)可以在兩極間產(chǎn)生恒定的電流場(chǎng),可以用此電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng),所以要使用低壓直流電源,即選擇6V的直流電源;
(2)本實(shí)驗(yàn)中需要在上表面上形成電流場(chǎng),故最上方要放置導(dǎo)電紙;
(3)電源通過(guò)正負(fù)電極A、B在導(dǎo)電物質(zhì)上產(chǎn)生的穩(wěn)定電流分布模擬了由兩個(gè)等量異種電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng),由圖可知,傳感器的示數(shù)為零則說(shuō)明兩探針間電勢(shì)差為零,即探針對(duì)應(yīng)的點(diǎn)在同一等勢(shì)線上。
故答案為:(1)直流;(2)導(dǎo)電;(3)同一條。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要是考查描繪電場(chǎng)的等勢(shì)線實(shí)驗(yàn),解答本題的關(guān)鍵是掌握該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法。
49.(2020秋?威遠(yuǎn)縣校級(jí)期中)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器都是使用 交流 (填“交流”或“直流”)電源的計(jì)時(shí)儀器,其工作的電壓是 220 V。當(dāng)電源頻率是50Hz時(shí),它每隔 0.02 s打一個(gè)點(diǎn)。在測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度實(shí)驗(yàn)中,開(kāi)始釋放小車時(shí),應(yīng)使小車 靠近 (填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。
【分析】正確解答本題需要掌握:了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理和具體使用,尤其是在具體實(shí)驗(yàn)中的操作細(xì)節(jié)要明確,要知道打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率和周期的含義和關(guān)系,明確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)的注意事項(xiàng)。
【解答】解:電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器都是使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器,電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓是220V;打點(diǎn)周期是交流電頻率的倒數(shù),故當(dāng)電源頻率是50Hz時(shí),它每隔0.02打一個(gè)點(diǎn);為了有效利用紙帶,開(kāi)始釋放小車時(shí)應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。
故答案為:交流,220,0.02,靠近。
【點(diǎn)評(píng)】對(duì)于基本儀器的使用和工作原理,我們不僅從理論上學(xué)習(xí)它,還要從實(shí)踐上去了解它,自己動(dòng)手去做做,以加強(qiáng)基本儀器的了解和使用。
50.(2020秋?浦東新區(qū)校級(jí)期中)“用DIS描繪電場(chǎng)的等勢(shì)線”的,實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示。
(1)本實(shí)驗(yàn)的方法是用在導(dǎo)電紙上形成的電流場(chǎng)類比模擬 等量異種 的靜電場(chǎng)來(lái)做實(shí)驗(yàn)的。實(shí)驗(yàn)操作時(shí),需在平整的木板上從下往上依次鋪放(填選項(xiàng)的字母) D ;
(A)導(dǎo)電紙、復(fù)寫(xiě)紙、白紙
(B)白紙、導(dǎo)電紙、復(fù)寫(xiě)紙
(C)導(dǎo)電紙、白紙、復(fù)寫(xiě)紙
(D)白紙、復(fù)寫(xiě)紙、導(dǎo)電紙
(2)在電場(chǎng)中等勢(shì)線的描繪實(shí)驗(yàn)中所用靈敏電流表的指針偏轉(zhuǎn)的方向與電流的關(guān)系是:當(dāng)電流從正接線柱流入電表時(shí),指針偏向正接線住柱一側(cè)。某同學(xué)用這個(gè)電表探測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)2兩側(cè)的等勢(shì)點(diǎn)時(shí),把接電表正接線柱(紅色)的E1觸在基準(zhǔn)點(diǎn)2上,把接負(fù)接線柱的E2接觸在紙上某一點(diǎn),如圖所示,若發(fā)現(xiàn)電表的指針偏向正接線柱一側(cè),E2向 左 移動(dòng)。
(3)在描繪等勢(shì)線的實(shí)驗(yàn)中,若把實(shí)驗(yàn)中的圓柱形電極改為長(zhǎng)方體電極,會(huì)不會(huì)影響電極附近的等勢(shì)線的形狀: 會(huì) (填“會(huì)”或“不會(huì)”);若將電源電壓提高為原來(lái)的2倍,則描繪得到的等勢(shì)線形狀與原來(lái) 相同 (“相同”或“不同”)。
【分析】(1)本實(shí)驗(yàn)是用DIS描繪電場(chǎng)的等勢(shì)線,但事先是用恒定電流場(chǎng)來(lái)模擬靜電場(chǎng),由于兩接線柱是正負(fù)極,所以模擬的是等量異種電荷的靜電場(chǎng);
(2)明確等量異種電荷的電場(chǎng)線分布規(guī)律,再結(jié)合題意明確電流方向,從而明確電極的移動(dòng)方向;
(3)明確電極形狀以及電量對(duì)電場(chǎng)線和等勢(shì)線的影響,從而明確得出的等勢(shì)線形狀是否發(fā)生變化。
【解答】解:(1)本實(shí)驗(yàn)是用DIS描繪電場(chǎng)的等勢(shì)線,但事先是用恒定電流場(chǎng)來(lái)模擬靜電場(chǎng),由于兩接線柱是正負(fù)極,所以模擬的是等量異種電荷的靜電場(chǎng);導(dǎo)電紙中有恒定電流,觸頭與此接觸的,所以應(yīng)放在最上層,那么按照能夠留下印跡的常理,則第二、三層分別是復(fù)寫(xiě)紙和白紙,即從下往上依次為白紙、復(fù)寫(xiě)紙、導(dǎo)電紙,故D正確,ABC錯(cuò)誤,故選D;
(2)接電表正接線柱(紅色)的E1觸在基準(zhǔn)點(diǎn)2上,把接負(fù)接線柱的E2接觸在紙上某一點(diǎn),若發(fā)現(xiàn)電表的指針偏向正接線柱一側(cè),則說(shuō)明紅E1觸點(diǎn)處的電勢(shì)低,E2觸點(diǎn)處的電勢(shì)高,根據(jù)等量異種電荷電場(chǎng)的特征,要使示數(shù)為零,則黑色探針應(yīng)向左移動(dòng);
(4)若把實(shí)驗(yàn)中的圓柱形電極改為長(zhǎng)方體電極,則電場(chǎng)的性質(zhì)發(fā)生變化,從而會(huì)影響電極附近等勢(shì)經(jīng)的形狀;但因?yàn)榈攘慨惙N電荷等勢(shì)線的形狀與兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量無(wú)關(guān),若把電源電壓提高到原來(lái)的2倍,則描繪得到的等勢(shì)線形狀與原來(lái)是相同的。
故答案為:(1)等量異種,D;(2)左;(3)會(huì),相同。
【點(diǎn)評(píng)】本題要注意的是第二問(wèn),必須結(jié)合等量異種電荷的電場(chǎng)特征進(jìn)行判斷,同時(shí)注意明確給了的提示,知道電流從哪個(gè)接線柱流入則指針向哪一端偏轉(zhuǎn),從而可以判斷兩觸點(diǎn)電勢(shì)的高低。
五.計(jì)算題(共3小題)
51.(2020秋?滕州市校級(jí)月考)把帶電荷量2×10﹣8C的正點(diǎn)電荷從無(wú)限遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中A點(diǎn),要克服電場(chǎng)力做功2×10﹣6J,若把該電荷從電場(chǎng)中B點(diǎn)移到無(wú)限遠(yuǎn)處,電場(chǎng)力做功8×10﹣6J,取無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零。求:
(1)A點(diǎn)的電勢(shì);
(2)A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差;
(3)若把2×10﹣5C的負(fù)電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過(guò)程中所做的功。
【分析】根據(jù)電場(chǎng)力做功的公式可求出電勢(shì)差,由電勢(shì)差的表達(dá)式求出電勢(shì)即可。
【解答】解:(1)由公式W∞A=qU∞A
又有U∞A=0﹣φA
得:?A=100V
(2)由W∞B=qU∞B
又有U∞B=0﹣φB且UAB=φA﹣φB
得:UAB=﹣300V
(3)由公式WAB=q′UAB
得:WAB=6×10﹣3J
答:(1)A點(diǎn)的電勢(shì)為100V;
(2)A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差為﹣300V;
(3)若把2×10﹣5C的負(fù)電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過(guò)程中所做的功為6×10﹣3J。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了電場(chǎng)力做功的公式和電勢(shì)差的計(jì)算,在計(jì)算時(shí)必須嚴(yán)格代入正負(fù)號(hào),此題比較基礎(chǔ)。
52.(2020春?日照期中)將電荷量為3×10﹣8C的負(fù)點(diǎn)電荷從靜電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過(guò)程中,靜電力做功1.5×10﹣7;將該點(diǎn)電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)過(guò)程中,克服靜電力做功9×10﹣8J,由此可知電場(chǎng)中A、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為多大?
【分析】先根據(jù)WAC=WAB+WBC算出A點(diǎn)到C點(diǎn)靜電力做功,再電勢(shì)差的定義公式求解AC間的電勢(shì)差。
【解答】解:根據(jù)題意得:,,則WAC=WAB+WBC=6×10﹣8J,所以。
答:電場(chǎng)中A、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為﹣2V。
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵是明確電勢(shì)差和電勢(shì)的定義,記住定義公式,同時(shí)注意明確在計(jì)算電勢(shì)能、電勢(shì)以及電場(chǎng)力做功時(shí)要注意代入各物理量的符號(hào)。
53.(2019秋?貴陽(yáng)期末)如圖所示,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,將電荷量為﹣6×10﹣6C的點(diǎn)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做了﹣1.2×10﹣5J的功;再?gòu)腂點(diǎn)移到C點(diǎn),靜電力做了1.2×10﹣5J的功。已知電場(chǎng)的方向與△ABC所在的平面平行。
(1)求A、B間和A、C間的電勢(shì)差UAB、UAC;
(2)請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出過(guò)B點(diǎn)的一條電場(chǎng)線(標(biāo)出方向),并說(shuō)明理由。
【分析】(1)根據(jù)電勢(shì)差的定義可以求得
(2)做出此電場(chǎng)中的一條等勢(shì)線,然后過(guò)等勢(shì)線作垂線即為電場(chǎng)線。
【解答】解:(1)根據(jù)電勢(shì)差的定義式可得:
(2)因?yàn)锳、C兩點(diǎn)的電勢(shì)差為零,所以A和C兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,則AC連線為勻強(qiáng)電場(chǎng)中的一條等勢(shì)線,所以過(guò)B點(diǎn)做AC的垂線即為電場(chǎng)線,電場(chǎng)線方向從高電勢(shì)指向低電勢(shì),所以方向是垂直AC斜向下,如圖所示。
答:(1)A、B間的電勢(shì)差為2V,A、C間的電勢(shì)差為0V;
(2)圖示如上,理由:因?yàn)锳、C兩點(diǎn)的電勢(shì)差為零,所以A和C兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,則AC連線為勻強(qiáng)電場(chǎng)中的一條等勢(shì)線,所以過(guò)B點(diǎn)做AC的垂線即為電場(chǎng)線,電場(chǎng)線方向從高電勢(shì)指向低電勢(shì),所以方向是垂直AC斜向下。
【點(diǎn)評(píng)】在勻強(qiáng)電場(chǎng)中任意一條直線上相等距離的兩點(diǎn)間電勢(shì)差相等,等勢(shì)線與電場(chǎng)線相互垂直。
概念
比較內(nèi)容
電勢(shì)φ
電勢(shì)差U
區(qū)別
定義
電勢(shì)能與電荷量的比值φ=eq \f(Ep,q)
電場(chǎng)力做的功與電荷量的比值UAB=eq \f(WAB,q)
決定因素
由電場(chǎng)和在電場(chǎng)中的位置決定,與q、Ep無(wú)關(guān)
由電場(chǎng)和場(chǎng)內(nèi)兩點(diǎn)位置決定,與q、WAB無(wú)關(guān)
相對(duì)性
與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)
與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)
聯(lián)系
數(shù)值關(guān)系
UAB=φA-φB,當(dāng)φB=0時(shí),φA=UAB
單位
相同,國(guó)際單位制中均是伏特(V)
標(biāo)矢性
都是標(biāo)量,但均有正負(fù)

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