高三物理一輪復(fù)習(xí) 第7章第2課時(shí) 電勢(shì) 電勢(shì)能 電勢(shì)差 魯科

電場(chǎng)２電勢(shì)電勢(shì)能電勢(shì)差第七章1.一、電勢(shì)能與電場(chǎng)力的功1.電場(chǎng)力做功公式：

．特點(diǎn)：與重力做功相似，電場(chǎng)力對(duì)電荷所做的功決定于

，與電荷經(jīng)歷的具體

無(wú)關(guān).W=qU電荷在電場(chǎng)中的初末位置路徑2.2.電勢(shì)能電荷和電荷在電場(chǎng)中

決定的能量，電勢(shì)能具有相對(duì)性，通常取無(wú)窮遠(yuǎn)處或大地為電勢(shì)能零點(diǎn).3.兩者的聯(lián)系電場(chǎng)力做了多少功就有多少電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量；電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)具有的電勢(shì)能等于電場(chǎng)力把它從該點(diǎn)移到

位置時(shí)所做的功.相對(duì)位置零勢(shì)能點(diǎn)3.二、電勢(shì)、電勢(shì)差1.電勢(shì)描述

電場(chǎng)的物理量，其數(shù)值等于電荷的

與

的比值，單位：

；電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)高低與檢驗(yàn)電荷

關(guān)，是電場(chǎng)本身的一種屬性.能的性質(zhì)電勢(shì)能電荷量伏特?zé)o4.2.等勢(shì)面電場(chǎng)中

構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面；在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷電場(chǎng)力做功為

.3.電勢(shì)差電勢(shì)差就是電場(chǎng)中某兩點(diǎn)

的差值；電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)的大小與零勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)，而電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與零勢(shì)點(diǎn)的選擇

.電勢(shì)相同的各點(diǎn)零電勢(shì)無(wú)關(guān)5.4.電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度并無(wú)直接聯(lián)系，但電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度存在一定的聯(lián)系：①電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)方向指向電勢(shì)降低

的方向；②電場(chǎng)線與等勢(shì)面

，并且由

等勢(shì)面指向

等勢(shì)面；最快相互垂直高低6.③電場(chǎng)線的疏密與等勢(shì)面的疏密存在對(duì)應(yīng)關(guān)系：電場(chǎng)線越密處等勢(shì)面也

；④在勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系可表示為：E=U/d，式中d表示電勢(shì)差所對(duì)應(yīng)的兩點(diǎn)在

方向上的距離.該式對(duì)非勻強(qiáng)電場(chǎng)不適用但可用于定性分析.越密場(chǎng)強(qiáng)7.準(zhǔn)確辨析電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)差、電勢(shì)能等概念如圖7-2-1所示，是一個(gè)非勻強(qiáng)電場(chǎng)，一帶電粒子的電量q=-2C，從零電勢(shì)A點(diǎn)移至B點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做的功為WAB=20J，從A點(diǎn)移到C時(shí)，電場(chǎng)力做的功為WAC=-30J，8.則：(1)BC兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為多少？(2)若以C為零電勢(shì)點(diǎn)，并把電量q′=1C的正電荷由B移至C時(shí)，電場(chǎng)力做了多少功？圖7-2-19.電勢(shì)差是電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)的差值，是由電場(chǎng)以及電場(chǎng)中兩點(diǎn)的位置所決定的物理量，它的計(jì)算方法通常有：①在數(shù)值上等于電荷在電場(chǎng)中兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力所做的功跟它的電量的比值，即UAB=

(運(yùn)算時(shí)可代入正負(fù)值，若WAB、q同號(hào)，則UAB＞0，說(shuō)明UA＞UB;若WAB、q異號(hào)，則UAB＜0，說(shuō)明UA＜UB)；②若已知兩點(diǎn)的電勢(shì)UA和UB，則UAB=UA-UB；10.③在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，UAB=Ed，為此我們可以用兩種方法求解電勢(shì)差.方法一：若設(shè)想把該帶電粒子從B移至A，再移至C，則WBC=WBA+WAC=-WAB+WAC=-20J+(-30)J=-50J，再由UBC=

==25V.本題中第(2)問(wèn)題則可以由公式WBC=q·UBC=1×25J=25J解得.11.方法二：根據(jù)電勢(shì)的定義，可先求B和C點(diǎn)的電勢(shì)，即

=

==10V,

=

==-15V所以UBC=-

=10V-(-15V)=25V.

12.電勢(shì)差的引入在電學(xué)中具有十分重要的意義.主要是：(1)與零勢(shì)點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)；(2)無(wú)論何種電場(chǎng)，只要已知電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB，那么在這兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷q時(shí)，電場(chǎng)力所做的功的計(jì)算十分簡(jiǎn)便明了，為WAB=qUAB；功的正負(fù)亦可由q和UAB乘積的正負(fù)得到；(3)一般UAB取絕對(duì)值時(shí)稱為電壓.在電路中，電壓是一個(gè)比較容易測(cè)定的物理量.13.如圖7-2-2(甲)所示是某一電場(chǎng)中一條電場(chǎng)線,a、b兩點(diǎn)是該電場(chǎng)線上兩點(diǎn).一負(fù)電荷只受電場(chǎng)力作用,沿電場(chǎng)線從a運(yùn)動(dòng)到b.在該過(guò)程中,電荷的速度—時(shí)間圖線如圖7-2-2(乙)所示.比較a、b兩點(diǎn)電勢(shì)的高低和場(chǎng)強(qiáng)的大小,下列說(shuō)法正確的是()A.Ea>EbB.Ea<EbC.φb>φaD.φb<φa圖7-2-214.從速度—時(shí)間圖像可看出，負(fù)電荷沿直線做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，即電荷加速度不變，根據(jù)牛頓第二定律知：它所受到的電場(chǎng)力不變，因此a、b兩點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)大小相等．從速度—時(shí)間圖像可看出，負(fù)電荷做減速運(yùn)動(dòng)．由動(dòng)力學(xué)知識(shí)知：電荷受到的電場(chǎng)力方向與速度方向相反，即負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力方向由b指向a，因此場(chǎng)強(qiáng)方向由a指向b.根據(jù)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低可知：Fb<Fa，選項(xiàng)D正確．15.如圖7-2-3所示，a、b、c是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三點(diǎn)，這三點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形，將一帶電量q=-2×10-6C的電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做功W1=-1.2×10-5J；若將同一點(diǎn)電荷從a點(diǎn)移到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做功W2=6×10-6J;試畫出勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向.圖7-2-316.因?yàn)閁ab==

Uac==-3.0V,Uc＞Ua所以Ucb=9.0V將cb分成三等份，每個(gè)段表示電勢(shì)差3V，如圖所示，連接ad,并從c點(diǎn)依次作ad的平行線，得到各等勢(shì)線，作等勢(shì)線的垂線ce，場(chǎng)強(qiáng)方向由c指向e.17.此題考查了綜合能力，求解此類問(wèn)題首先要找出電場(chǎng)中電勢(shì)最高的點(diǎn)和電勢(shì)最低的點(diǎn)，然后根據(jù)題意把電勢(shì)最高的點(diǎn)與電勢(shì)最低點(diǎn)之間距離分為若干等份，確定等勢(shì)面，場(chǎng)強(qiáng)方向垂直等勢(shì)面.18.如圖7-2-4所示，圓O在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)方向與圓O所在平面平行，帶正電的微粒以相同的初動(dòng)能沿著各個(gè)方向從A點(diǎn)進(jìn)入圓形區(qū)域中，只在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)，從圓周上不同點(diǎn)離開圓形區(qū)域，其中從C點(diǎn)離開圓形區(qū)域的微粒的動(dòng)能最大，圖中O是圓心，AB是圓的直徑，AC是與AB成a角的弦，則勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向?yàn)?

)19.圖7-2-4A．沿AB方向B．沿AC方向C．沿OC方向D．沿BC方向只在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)，從C點(diǎn)離開圓形區(qū)域的微粒的動(dòng)能最大時(shí)，電勢(shì)能必定最小，所以C點(diǎn)是圓周上電勢(shì)最低的點(diǎn)，過(guò)C點(diǎn)的等勢(shì)線與圓周相切，電場(chǎng)線沿半徑方向，指向最低電勢(shì)，所以沿OC方向．20.正確處理電場(chǎng)力的功與電勢(shì)能的改變量之間的關(guān)系，并靈活運(yùn)用W=Fs和WAB=qUAB求功如圖7-2-5所示,一條長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線,上端固定,下端拴一質(zhì)量為m的帶電小球;將它置于勻強(qiáng)電場(chǎng)中.電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,方向水平向右.已知當(dāng)細(xì)線離開豎直位置的偏角為θ時(shí),小球處于平衡狀態(tài).圖7-2-521.現(xiàn)使小球拉緊細(xì)線(細(xì)線的形變可忽略且小球電荷量不變),從A點(diǎn)移至B點(diǎn),然后將小球由靜止釋放,在小球從B點(diǎn)返回A點(diǎn)過(guò)程,小球動(dòng)能的增量ΔEk與重力勢(shì)能的增量ΔEp比較,下列判斷中正確的是()A.ΔEk一定大于ΔEpB.ΔEk一定小于ΔEpC.ΔEk一定等于ΔEpD.ΔEk可能等于ΔEp22.分析小球受力情況，如圖所示.由于A點(diǎn)是小球原來(lái)平衡位置，所以小球在A點(diǎn)處速度最大，從B到A的過(guò)程中小球動(dòng)能增加；23.設(shè)小球所受到的重力和電場(chǎng)力合力為F，根據(jù)動(dòng)能定理有：ΔEk=FL(1-cosθ)根據(jù)功能關(guān)系知重力做負(fù)功、重力勢(shì)能增加，有：ΔEp=-WG=mgL(1-cosθ)因此：即ΔEp<ΔEk，選項(xiàng)A正確.24.要分析電荷在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)能的變化,首先必須分析出電場(chǎng)力做功情況.因此首先需分析電荷在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受到的電場(chǎng)力方向與速度方向間夾角的關(guān)系,確定電場(chǎng)力做功情況.解答此題除應(yīng)用功能關(guān)系之外，關(guān)鍵要靈活地運(yùn)用功的量度式計(jì)算恒力做功.

25.一個(gè)帶電小球從空中的a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中,重力做功0.3J,電場(chǎng)力做功0.1J.若小球除受到重力、電場(chǎng)力之外不受其他力作用，則下列判斷錯(cuò)誤的是()A.在a點(diǎn)的電勢(shì)能比b點(diǎn)電勢(shì)能多0.1JB.在a點(diǎn)的重力勢(shì)能比b點(diǎn)的重力勢(shì)能少0.1JC.在a點(diǎn)的動(dòng)能比在b點(diǎn)的動(dòng)能少0.4JD.在a點(diǎn)的機(jī)械能比在b點(diǎn)的機(jī)械能少0.1J26.由功能關(guān)系知，重力做功0.3J，重力勢(shì)能減少0.3J；電場(chǎng)力做功0.1J，電勢(shì)能減少0.1J；根據(jù)動(dòng)能定理知，合外力做功0.4J，動(dòng)能增加0.4J；根據(jù)能量守恒知，電勢(shì)能減少0.1J，機(jī)械能增加0.1J.27.如圖7-2-6所示，傾角為30°的直角三角形底邊為2l，底邊處在水平位置，斜邊為光滑絕緣導(dǎo)軌.現(xiàn)在底邊中點(diǎn)O處固定一正電荷Q，讓一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電的電荷q從斜面頂端A沿斜面滑下(不脫離斜面).圖7-2-628.已測(cè)得它滑到斜邊上的垂足D處的速度為v，加速度為a，方向沿斜面向下，問(wèn)該質(zhì)點(diǎn)滑到斜邊底端C點(diǎn)時(shí)（仍在斜面上）的速度和加速度各為多少？由幾何知識(shí)知OD=OC=l，表明D、C兩點(diǎn)為+Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中一個(gè)等勢(shì)面上的兩點(diǎn)，即m從D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)電場(chǎng)力做的總功為零，這是解決此題的突破口.D→C過(guò)程的始末狀態(tài)m的機(jī)械能相等，29.則有,得在D點(diǎn)時(shí)對(duì)+q受力分析有：a=gsin30°-在C點(diǎn)對(duì)+q受力分析有：ac=gsin30°+兩式聯(lián)立可得:ac=g-a30.此題能巧妙地將牛頓第二定律與電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)結(jié)合在一起，初看是一道純粹用牛頓第二定律解題的問(wèn)題，但實(shí)質(zhì)上分析點(diǎn)電荷+Q產(chǎn)生的電場(chǎng)的特點(diǎn)是解題關(guān)鍵.31.如圖7-2-7所示，光滑絕緣豎直桿與以正點(diǎn)電荷Q為圓心的圓弧交于B、C兩點(diǎn)，一質(zhì)量為m，電荷量為-q的空心小球從桿上A點(diǎn)無(wú)初速下落，設(shè)AB=BC=h，小球滑到B點(diǎn)的速度為3gh，試求：圖7-2-7(1)小球滑到C點(diǎn)的速度；(2)A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)差.32.33..9、靜夜四無(wú)鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:52:11PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、乍見翻疑夢(mèng)，相悲各問(wèn)年。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見青山。。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、比不了得就不比，得不到的就不要。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。。2023/1/102023/1/1010January202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、沒有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:52:11PM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無(wú)限完美。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、楚塞三湘接，荊門九派通。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。。2023/1/102023/1/1010January202317、空山新雨后，天氣晚來(lái)秋。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、閱讀一切好書如同和過(guò)去最杰出的人談話。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:52:1