免费教科版高中物理选修（3-1）1.5《电场力做功与电势能变化的关系》同步精练教学反思设计案例学案说课稿详细信息
| 宜城教育资源网www.ychedu.com免费教科版高中物理选修（3-1）1.5《电场力做功与电势能变化的关系》同步精练教学反思设计案例学案说课稿电场力做功与电势能变化的关系1.图1－5－3如图1－5－3所示，A、B、C为电场中同一电场线上的三点．设电荷在电场中只受电场力作用，则下列说法中正确的是()A．若在C点无初速度地释放正电荷，则正电荷向B运动，电势能减少B．若在C点无初速度地释放正电荷，则正电荷向A运动，电势能增加C．若在C点无初速度地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能增加D．若在C点无初速度地释放负电荷，则负电荷向B运动，电势能减少答案A解析若在C点无初速度地释放正电荷，正电荷所受电场力向右，则正电荷向B运动，电场力做正功，电势能减少；若在C点无初速度地释放负电荷，负电荷所受电场力向左，则负电荷向A运动，电场力做正功，电势能减少．对电势、电势差的理解2．下列关于电场的描述，正确的是()A．电场中某点电势的大小、正负与零电势点的选取有关B．电场中某两点间的电势差与零电势点的选取有关C．同一点电荷处于电场中的不同位置时，具有的电势能越大，说明那一点的电势越高D．同一点电荷在电场中任意两点间移动时，只要静电力做的功相同，那么两点间的电势差一定相同答案AD解析电场中某两点间的电势差与零电势点的选取无关；对负电荷而言，它在电场中具有的电势能越大，说明该点电势越低，故B、C错，A、D对．等势面特点的应用3．如图1－5－4所示的情况中，a、b两点的电场强度和电势均相同的是()图1－5－4A．甲图：离点电荷等距的a、b两点B．乙图：两个等量异种点电荷连线的中垂线上，与连线中点等距的a、b两点C．丙图：两个等量同种点电荷连线上，与连线中点等距的a、b两点D．丁图：带电平行金属板两板间分别靠近两板的a、b两点答案B解析电场强度是矢量，在甲图中，电势相同，电场强度大小相同，方向不同，A项错误；由等量异种电荷电场线的特点可知两点的电场强度的大小和方向相同，且a、b两点所在等势面电势为零，B项正确；由等量同种电荷的电场特点可知：丙图中两点电场强度大小相同，但方向相反，C项错误；图丁为匀强电场，电场强度处处相等相同，沿电场线方向电势降低，所以a点的电势较高，D项错误．公式UAB＝WABq或WAB＝qUAB的应用4．有一个电荷量q＝－3×10－6C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服电场力做功WAB＝6×10－4J，从B点移到C点，电场力对电荷做功WBC＝9×10－4J，求A、C两点间的电势差，并说明A、C两点哪点的电势较高．答案－100VC点电势较高解析点电荷从A点移到B点，根据UAB＝WABq，可得UAB＝200V.同理可得，电荷从B点移到C点，UBC＝WABq＝－300V.所以A、C两点间的电势差为UAC＝UAB＋UBC＝－100V，A点电势比C点电势低.(时间：60分钟)题组一电场力做功的特点和电势能变化的关系1．下列关于电势高低的判断，正确的是()A．负电荷从A移到B时，外力做正功，A点的电势一定较高B．负电荷从A移到B时，电势能增加，A点的电势一定较低C．正电荷从A移到B时，电势能增加，A点的电势一定较低D．正电荷只在电场力作用下从静止开始，由A移到B，A点的电势一定较高答案CD解析根据电场力做功和电势能变化的关系，不管是正电荷还是负电荷，只要电场力做正功电势能就减少；只要电场力做负功电势能就增加．正、负电荷在电势高低不同的位置具有的电势能不同，正电荷在电势高处具有的电势能大；负电荷在电势低处具有的电势能大，可以确定选项C、D正确．2．下列说法正确的是()A．电荷从电场中的A点运动到了B点，路径不同，电场力做功的大小就可能不同B．电荷从电场中的某点开始出发，运动一段时间后，又回到了该点，则电场力做功为零C．正电荷沿着电场线运动，电场力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，电场力对负电荷做正功D．电荷在电场中运动，因为电场力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立答案BC解析电场力做功和电荷运动路径无关，所以选项A错误；电场力做功只和电荷的初、末位置有关，所以电荷从某点出发又回到了该点，电场力做功为零，B正确；正电荷沿电场线的方向运动，则正电荷受到的电场力和电荷的位移方向相同，故电场力对正电荷做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，电场力对负电荷做正功，C正确；电荷在电场中虽然有电场力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转化满足能量守恒定律，D错．图1－5－53．如图1－5－5所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点．下列说法正确的是()A．M点电势一定高于N点电势B．M点场强一定大于N点场强C．正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D．将电子从M点移动到N点，电场力做正功答案AC解析沿电场线方向，电势降低，所以M点电势一定高于N点电势，A正确；电场线的疏密程度表示电场的强弱，由图可知，M点场强一定小于N点场强，B错误；正电荷q在M点的电势能EM＝qφM，在N点的电势能EN＝qφN，由于φM＞φN，所以EM＞EN，C正确；电子在电场中受电场力的方向沿NM指向M，故从M移动到N，电场力做负功，D错误．题组二电势差电势4．下列说法正确的是()A．电势差与电势一样，是相对量，与零点的选取有关B．电势差是一个标量，但是有正值和负值之分C．由于电场力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关D．A、B两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同而改变，所以UAB＝UBA答案BC解析电势具有相对性、与零点的选择有关．而电势差是标量，有正、负之分，但大小与零点的选择无关．故A错误、B正确；由于UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA故UAB＝－UBA，故D错误；电势差为电场中两点电势之差，与移动电荷的路径无关，故C正确．5．在某电场中，A、B两点间的电势差UAB＝60V，B、C两点间的电势差UBC＝－50V，则A、B、C三点电势高低关系是()A．φA＞φB＞φCB．φA＜φC＜φBC．φA＞φC＞φBD．φC＞φB＞φA答案C解析因为UAB＝φA－φB＝60V＞0，所以φA＞φB，又UBC＝φB－φC＝－50V＜0，所以φB＜φC，又UAC＝UAB＋UBC＝60V＋(－50V)＝10V＞0，所以φA＞φC，故φA＞φC＞φB.正确选项为C.图1－5－66．如图1－5－6所示，B、C、D三点都在以点电荷＋Q为圆心的某同心圆弧上，将一检验电荷从A点分别移到B、C、D各点时，电场力做功大小比较()A．WAB＞WACB．WAD＞WABC．WAC＝WADD．WAB＝WAC答案CD解析点电荷的等势面为同心球面，故B、C、D三点位于同一等势面上，故UAB＝UAC＝UAD，将同一检验电荷从A点分别移到B、C、D各点，由功的计算公式W＝qU可得电场力做功相同．题组三等势面的特点7．关于等势面的说法，正确的是()A．电荷在等势面上移动时，由于不受电场力作用，所以说电场力不做功B．在同一个等势面上各点的场强大小相等C．两个不等电势的等势面可能相交D．若相邻两等势面的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映场强的大小答案D解析等势面由电势相等的点组成，等势面处的电场线跟等势面垂直，因此电荷在等势面上移动时，电场力不做功，但并不是不受电场力的作用，A错．等势面上各点场强大小不一定相等，等势面不可能相交，B、C错．等差等势面的疏密反映场强的大小，D对．图1－5－78．如图1－5－7所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则()A．A点场强小于B点场强B．A点场强方向指向x轴负方向C．A点场强大于B点场强D．A点电势高于B点电势答案AD解析由于电场线与等势面总是垂直，所以B点电场线比A点密，B点场强大于A点场强，故A正确、C错误．电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，故B错误．由图中数据可知D正确．图1－5－89．如图1－5－8所示，O为两个等量异种电荷连线的中点，P为连线中垂线上的一点，对O、P两点的比较正确的是()A．φO＝φP，EO>EPB．φO>φP，EO＝EPC．负电荷在P点的电势能大D．O、P两点所在直线为等势面答案AD解析等量异种电荷的中垂线是一条等势面，故φO＝φP，D对，电势能相等，C错；有叠加可知从中点O到无穷远，电场强度越来越小，故EO>EP，A正确．题组四综合应用图1－5－910．一带电粒子射入一固定在O点的点电荷的电场中，粒子运动轨迹如图1－5－9中虚线ABC所示，图中实线是同心圆弧，表示电场的等势面，不计重力，可以判断()A．此粒子一直受到静电排斥力作用B．粒子在A点和C点的速度大小一定相等C．粒子在B点的动能一定大于在A点的动能D．粒子在B点的电势能一定大于在C点的电势能答案ABD解析如题图所示，轨迹向左弯曲，带电粒子所受的电场力方向向左，则带电粒子受到了排斥力作用．故A正确．A、C两点处于同一等势面上，从A到C，电场力做功为零，则A、C两点动能相等，速度相等，故B正确．从A到B过程中，电场力做负功，可知电势能增大，动能减小，粒子在B点的动能一定小于在A点的动能．故C错误．从B到C过程中，电场力做正功，可知电势能减小，粒子在B点的电势能一定大于在C点的电势能，故D正确．故选：ABD图1－5－1011．一个带电粒子在匀强电场中运动的轨迹如图1－5－10中曲线AB所示，平行的虚线a、b、c、d表示该电场中的四个等势面．不计粒子重力，下列说法中正确的是()A．该粒子一定带正电B．四个等势面中a等势面的电势一定最低C．该粒子由A到B过程中动能一定逐渐减小D．该粒子由A到B过程中电势能一定逐渐减小答案D解析根据电场线垂直于等势面，可画出电场线．再由粒子的运动轨迹可知，粒子受向上的电场力，由于粒子带电正负不确定，所以无法判断电场线的方向，无法判断电势高低，A、B错；由A到B的运动过程中，静电力做正功，所以粒子的动能增大，电势能减小．C错，D正确．12．带电荷量为q＝＋5.0×10－8C的点电荷从A点移到B点时，克服静电力做功3.0×10－6J．已知B点的电势为φB＝20V．求：(1)A、B间的电势差；(2)A点的电势；(3)q从A到B的电势能变化．答案(1)－60V(2)－40V(3)电势能增加3.0×10－6J解析(1)从A到B静电力做的功为：WAB＝－3.0×10－6JA、B两点间的电势差UAB＝WABq＝－3.0×10－65.0×10－8V＝－60V，B点电势高于A点电势．(2)根据UAB＝φA－φB得A点的电势为：φA＝UAB＋φB＝(－60V)＋20V＝－40V.(3)q从A到B克服静电力做功，电势能一定增加ΔEp＝|WAB|＝3.0×10－6J.图1－5－1113．如图1－5－11所示，三条曲线表示三条等势线，其电势φC＝0，φA＝φB＝10V，φD＝－30V，将电荷量q＝1.2×10－6C的电荷在该电场中移动．(1)把这个电荷从C移到D，静电力做功多少？(2)把这个电荷从D移到B再移到A，电势能变化多少？答案见解析解析(1)UCD＝φC－φD＝30VWCD＝qUCD＝1.2×10－6×30J＝3.6×10－5J(2)UDA＝φD－φA＝(－30－10)V＝－40VWDA＝qUDA＝1.2×10－6×(－40)J＝－4.8×10－5J所以电势能应该增加4.8×10－5J.图1－5－1214．如图1－5－12所示是一匀强电场，已知场强E＝2×102N/C，现让一个电荷量为q＝－4×10－8C的电荷沿电场方向从M点移到N点，MN间的距离l＝30cm.试求：(1)电荷从M点移到N点电势能的变化；(2)M、N两点间的电势差．答案(1)电势能增加了2.4×10－6J(2)60V解析(1)负电荷在该电场中所受电场力F为恒力，方向向左，因此从M点移到N点，电荷克服电场力做功，电势能增加，增加的电势能ΔEp等于电荷克服电场力做的功W.电荷克服电场力做功为W＝qEl＝4×10－8×2×102×0.3J＝2.4×10－6J，故电势能增加了2.4×10－6J.(2)M、N两点间的电势差为UMN＝WMNq＝－2.4×10－6－4×10－8V＝60V，即M、N两点间的电势差为60V. 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