高中物理选修3-1学案

A.在相同距离上的两点,电势差大的其场强也必定大 B.场强在数值上等于每单位距离上的电势降落

C.沿着电场线方向,任何相同距离上的电势降落必定相等 D.电势降低的方向必定是电场强度的方向 答案 C

3.下图中,A、B、C是匀强电场中的三个点,各点电势φA=10 V、φB=2 V、φC=6 V,A、B、C三点在同一平面上,下列各图中电场强度的方向表示正确的是( )

答案 D

4.如图4所示,匀强电场场强E=100 V/m,A、B两点相距10 cm,A、B连线与电场线夹角为60°,则UBA之值为( )

图4

A.-10 V B.10 V C.-5 V D.-5 3 V 答案 C

5.如图5所示,

图5

A、B、C三点都在匀强电场中,已知AC⊥BC,∟ABC=60°,BC=20 cm,把一个电荷

-5

量q=10 C的正电荷从A移到B,静电力做功为零;从B移到C,静电力做功为-1.73×10-3

J,则该匀强电场的场强大小和方向为( ) A.865 V/m,垂直AC向左 B.865 V/m,垂直AC向右 C.1 000 V/m,垂直AB斜向上 D.1 000 V/m,垂直AB斜向下 答案 D

解析 把电荷q从A移到B,静电力不做功,说明A、B两点在同一等势面上,因该电场为匀强电场,等势面应为平面,故图中直线AB即为等势线,场强方向应垂直于直线AB,可见,选项A、B不正确.

-3

WBC-1.73×10UBC== V=-173 V -

q105B点电势比C点低173 V,因电场线指向电势降低的方向,所以场强方向必垂直于AB

UU173

斜向下,场强大小E=== V/m=1 000 V/m

dBCsin 60°3

0.2×

2

6.如图6所示,

图6

在沿着x轴正方向的匀强电场E中,有一动点A以O点为圆心、以r为半径逆时针转动,θ为OA与x轴正方向之间的夹角,则O、A两点之间的电势差为( )

A.UOA=Er B.UOA=Ersin θ C.UOA=Ercos θ

E

D.UOA=

rcos θ

答案 C

解析 OA之间沿电场线方向的距离是d=rcos θ,根据U=Ed=Ercos θ,选项C正确. 7.如图7所示,

图7

在电场强度E=2×10 V/m的匀强电场中有三点A、M和B,AM=4 cm,MB=3 cm,

AB=5 cm,且MA边平行于电场线,把一电荷量q=2×109 C的正电荷从B移动到M点,再从M点移动到A点,静电力做功为( )

--

A.0.16×106 J B.0.12×106 J

--

C.-0.16×106 J D.-0.12×106 J 答案 C

二、计算论述题 8.如图8所示,

3

图8

MN板间匀强电场E=2.4×10 N/C,方向竖直向上.电场中A、B两点相距10 cm,AB连线与电场方向夹角θ=60°,A点和M板相距2 cm.

(1)此时UBA等于多少?

(2)一点电荷Q=5×108 C,它在A、B两点电势能之差为多少?若M板接地,A点电势是多少?B点电势是多少?

答案 (1)-1 200 V (2)6×105 J -480 V -1 680 V

解析 (1)在匀强电场中等势面与电场线垂直,且φA大于φB,所以UBA=φB-φA为负

U

值.又因为在匀强电场中E=,则UAB=E·dAB.题目中已知AB连线与电场线夹角60°,则

d

1

AB连线与等势面夹角为30°,dAB=xAB·sin 30°=xAB=5 cm=0.05 m,UAB=2.4×104×0.05 V

2

=1 200 V,则UBA=-1 200 V.

(2)正电荷在电势高处电势能大,电势能差为:ΔEp=EpA-EpB=qUAB=5×108 C×1 200

V=6×105 J.若M板接地,M板电势为0,A点电势比零低,UMA=φM-φA=EdMA=480 V,则φA=-480 V,φB=-480 V-1 200 V=-1 680 V.

4

9.

图9

在一个匀强电场中有A、B、C三点,AB长为5 cm,AC长为3 cm,BC长为4 cm,如图9所示.电场强度方向平行于纸面,电子在静电力作用下由C运动到A,动能减少120 eV,质子在静电力作用下由C运动至B,动能增加120 eV,求该匀强电场的大小和方向.

答案 5.0×103 V/m 场强方向垂直AB的直线斜向上

解析 电子由C运动到A,减少的动能转化为电子的电势能,因电子带负电,则可知C点电势高于A点,两点间电势差为120 V.质子由C点移到B点,减少的电势能转化为动能,则C点电势高于B点,两点间电势差亦为120 V,由此可知A、B两点位于同一等势面上.

因为该电场为匀强电场,根据电场线与等势面的关系可知,场强方向垂直AB的直线斜向上,如右图所示,场强方向可用CD来表示.由已知条件得CD?以场强大小为E?AC12?CB?cm,所

5ABWCB?5.0?103 V/m. eCD10.如图10所示的电场,

图10

等势面是一簇互相平行的竖直平面,间隔均为d,各等势面的电势已在图中标出.现有一质量为m的带电小球以速度v0、方向与水平方向成45°角斜向上射入电场,要使小球做直线运动.问:

(1)小球应带何种电荷?电荷量是多少?

(2)在入射方向上小球最大位移是多少?(电场足够大)

2v2mgd0

答案 (1)正电 (2)

U4g

解析 (1)作电场线如下图(a)所示,由题意,只有小球受到向左的静电力,静电力和重力的合力与初速度才可能在一条直线上.如图(b)所示,只有当F合与v0在一条直线上才可能使小球做直线运动.所以小球带正电,小球沿v0方向做匀减速运动.由图(b)知qE=mg.相

Umgmgd

邻等势面间的电势差用U表示,所以E=,所以q==.

dEU

(2)由图(b)知

F合=

2mg(因为qE=mg)

12由动能定理?F合·xm =0?mu0

2mu022u02所以xm? ?4g22mg =

?qE???mg?22

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