高中物理人教版1第一章靜電場第5節(jié)電勢差【全國一等獎】

第5節(jié)電勢差（滿分100分，60分鐘完成）班級_______姓名______ 第Ⅰ卷(選擇題共48分)一、選擇題：本大題共6小題，每小題8分，共48分。在每小題給出的四個選項中，至少有一個選項正確，選對的得8分，對而不全得4分。選錯或不選的得0分。1．一負(fù)電荷僅受電場力的作用，從電場中的A點運動到B點，在此過程中該電荷作初速度為零的勻加速直線運動，則A、B兩點電場強度EA、EB及該電荷的A、B兩點的電勢能εA、εB之間的關(guān)系為 （） A．EA＝EB B．EA＜EB C．εA＝εB D．εA＞εB2．一負(fù)電荷僅受電場力的作用，從電場中的A點運動到B點。在此過程中該電荷作初速度為零的勻加速直線運動，則A、B兩點電場強度EA、EB及A、B兩點的電勢φA、φB之間的關(guān)系為 （） A．EA＝EB，φA＞φB B．EA＝EB，φA＜φB C．EA＜EB，φA＝φB D．EA＜EB，φA＝φB3．在場強大小為E的勻強電場中，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的物體以某一初速沿電場反方向做勻減速直線運動，其加速度大小為，物體運動s距離時速度變?yōu)榱?。則（） A．物體克服電場力做功qEs B．物體的電勢能減少了 C．物體的電勢能增加了qEs D．物體的動能減少了4．如圖1所示，甲是某電場中的一條電場線，a、b是這條線上的兩點，一負(fù)電荷只受電場力作用，沿電場線從a運動到b。在這過程中，電荷的速度一時間圖線如圖乙所示，比較a、b兩點的電勢φ的高低和電場強度E的大小，正確的是（）甲ab圖1乙vtO A．φA＞φB，甲ab圖1乙vtO B．φA＞φB，Ea＝Eb C．φA＞φB，Ea＞Eb D．φA＜φB，Ea＝Eb5．如圖2所示，在真空中有兩個等量正電荷Q1和Q2，分別置于a、b兩點，dc為ab連線的中垂線，d為無窮遠(yuǎn)處，現(xiàn)將另一正電荷由c點沿cd移向d點的過程中，下列說法中，正確的是 （）圖2dcb圖2dcbaQ1Q2 B．q的電勢能逐漸減小 C．q受到的電場力一直在減小 D．q受到的電場力先增大后減小6．一個帶正電的粒子在電場中只受到電場力的作用，在4s內(nèi)它的速度—時間圖線如圖3所示，下列關(guān)于電場力對帶電粒子的作用的說法（）圖32104O圖32104O-10t/sv/m·s－1 B．前2s內(nèi)與后2s內(nèi)電場力大小相等、方向相反C．前2s內(nèi)與后2s內(nèi)電場力對粒子作的功大小相等、符號相同 D．前2s內(nèi)與后2s內(nèi)電場力對粒子作的功大小相等、符號相反第Ⅱ卷（非選擇題，共52分）二、填空、實驗題：本大題共3小題，每小題8分，共24分。把正確答案填寫在題中橫線上或按要求作答。7．將一電荷量q＝2×10－6C的點電荷從電場外一點P移至電場中的A點，電場力做功W＝4×10－5J，則A點的電勢是V8．有兩個帶電小球m1與m2，分別帶電＋Q1和＋Q2，在絕緣光滑水平面上，沿同一直線相向運動，當(dāng)它們相距r時，速率分別為v1與v2，電勢能為E，在整個運動過程中（不相碰）電勢能的最大值為。CBADE圖4θ9．如圖4所示，在場強為E的勻強電場中有相距為l的A、B兩點，直線AB與電場線的夾角為θ，將一電量為q的正電荷從A點移到B點，若沿直線AB移動該電荷，電場力做的功W1＝___________；若沿路徑ACB移動該電荷，電場力做的功W2＝___________；若沿曲線ADB移動該電荷，電場力做的功W3CBADE圖4θ三、計算題：本大題共2小題，計28分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。10．（12分）α粒子從無窮遠(yuǎn)處以等于光速十分之一的速度正對著靜止的金核射去（沒有撞到金核上）。已知離點電荷Q距離為r處的電勢的計算式為：φ＝，那么α粒子的最大電勢能是多大？由此估算金原子核的半徑是多大？v0Oθ圖5E11．（16分）如圖5所示，一勻強電場，場強方向是水平的。一個質(zhì)量為m的帶正電的小球，從O點出發(fā)，初速度的大小為v0v0Oθ圖5E第5節(jié)電勢差參考答案一、選擇題：1．【答案】AD【點撥】負(fù)電荷從A點運動到B點，作勻加速直線運動，表明受恒定的電場力作用，A正確，B錯誤；電場力做正功，動能增加，電勢能減小，C錯誤，D正確。2．【答案】B【點撥】負(fù)電荷從A點運動到B點，作勻加速直線運動，表明受恒定的電場力作用，有EA＝EB；負(fù)電荷在僅受電場力作用，應(yīng)逆著電場線才能做勻加速直線運動，即從低電勢點向高電勢點運動，所以有φA＜φB，B正確。3．【答案】ACD【點撥】物體做勻減速直線運動，電場力做負(fù)功，功的數(shù)值為W＝qEs，電勢能增加了qEs，A、C正確，B錯誤；物體加速度大小為，則物體受到的合外力為，合外力做負(fù)功，物體的動能減少了，D正確。4．【答案】B【點撥】從速度時間圖象可以看出物體做勻減速運動，所以有Ea＝Eb，物體的速度減少，必然電勢能增加，負(fù)電荷從高電勢點向低電勢點運動，B正確。5．【答案】BD【點撥】根據(jù)等量正電荷的電場線的分布知道，在cd線上，電場線方向從c到d，所以當(dāng)正電荷由c點沿cd移向d點的過程中，電場力做正功，電勢能逐漸減小，A錯誤、B正確；因c點的場強為零，無窮遠(yuǎn)處場強也為零，而cd之間的場強不為零，所以電場力先增大后減小，C錯誤，D正確。6．【答案】AD【點撥】從圖象知粒子作勻變速運動，粒子受到的電場力恒定不變，A正確、B錯誤；前2s內(nèi)粒子速度越來越小，電場力做負(fù)功，后2s內(nèi)粒子的速度反方向越來越大，電場力做正功，而粒子在前2s內(nèi)與后2s內(nèi)的位移大小相等，所以C錯誤、D正確。二、填空、實驗：7．【答案】－20V【點撥】設(shè)場外一點P電勢為φp，φp＝0。從P→A，電場力的功W＝qUPA＝q（φp－φA），即4×10－5＝2×10－6（0－φA），得：φA＝－20V。8．【答案】E＋【點撥】兩球最接近時電勢能最大，二者有共同速度v，由動量守恒定律可得m1v1－m2v2＝（m1＋m2）v由能量守恒可得電勢能的最大值為Em＝聯(lián)立解得：Em＝E＋。9．【答案】qElcosθ；qElcosθ；qElcosθ；電場力做功的大小與路徑無關(guān)，只與始末位置有關(guān)【點撥】正電荷在勻強電場中受的電場力為恒力，大小F＝qE，方向與場強方向相同。根據(jù)功的公式W＝Fscosθ，沿直線AB移動該電荷，電場力做的功W1＝Flcosθ＝qElcosθ；沿路徑ACB移動該電荷電場力做的功W2＝Flsinθ×cos90o+Flcosθ＝qElcosθ；若沿曲線ADB移動電荷，可以將曲線分割成無數(shù)個平行電場和垂直于電場方向的折線，其中垂直于電場方向移動電荷電場力不做功，平行于電場方向移動電荷電場力做功累加起來就是沿折線ADB移動電荷時電場力做的功，故有W3＝qElcosθ?？梢钥闯霾徽撗刂本€AB、沿折線ACB還是沿曲線ACD把電荷從A點移到B點，電場力做的功都相等，電場力做功的大小與路徑無關(guān)，只與始末位置有關(guān)。三、計算題：10．【答案】×10－12J；×10－14【解析】α粒子向金核靠近過程中克服電場力做功，動能轉(zhuǎn)化為電勢能，到不能再接近（兩者速度相等時），可認(rèn)為二者間的距離就是金核的半徑r。根據(jù)動量守恒定律和能量守恒定律，結(jié)合金核質(zhì)量遠(yuǎn)大于α粒子的質(zhì)量，有初動能幾乎全部轉(zhuǎn)化為電勢能。無窮遠(yuǎn)處的電勢能為零，故最大電勢能E＝＝×10－12J。再由E＝qφ＝，得r＝×10－14m，可見金核的半徑不會大于×10－14m。11