2022年高考物理电势电势差和电势能练习.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载第 12 单元：电势、电势差和电势能【教学结构】电势能、电势、电势差三个物理量联系亲密,表示电场的能的性质；三 个概念均很重要,但需要突出电势差概念的懂得和应用；电势能 电场力的功 W=FS S 应是沿电场线方向位移, 依据 F、S的方向打算电场力做正功、 负功；电场力做功与路径无关,与重力功比较懂得上述内容 电势能：电荷在电场中具有的势能, 和重力势能一样要确定 0 势能的位置；比 0 电势能高的电势能为正,比零电势能低的电势能为负；电势能用 表 示,单位焦耳（ J）3.电势能与电场力的功的关系,W= = 2 1,电场力做正

2、功电 势能削减,电场力做负功电势能增加；与重力功和重力势能变化的关系 进行比较；电势电势定义：U=q；图 1 所示为正点电荷的电场,为距 Q 无穷远处,此处电势能为零, 把 电量不同的正电荷 q1、q2、q3 从无穷远处 A 点移到电场中 B 点,电场力做负功为 W1、W2、W 3 ,所以电荷在 B1 2 , , 点电势能应为 1、 2、 3,虽然 q 不同, 不同,但它们比值,q 1 q 2 q 3 相同,用此懂得,电势的概念为单位电量电荷在B 处所具有的电势能,或理解为 1 库仑的电荷从 B 到 A 电场力做的功；电势是标量,单位：伏特简称伏,用V 表示,1V=1JC；从上面过程分析可知,

3、在离场源无穷远处电势为 0；1正电荷电场中,到处电势为正,负电荷电场中,到处电势为负；2沿电力线方向,电势降低；电势能与电势的关系, = q,对比电场力和电场强度的联系和区分进行比较；判 断 q 在正、负点电荷电场中的电势能的正负,分 q 为正、负电荷两种情形考虑；等势面：电场中电势相等的点构成的面在同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力不做功,动的物体重力不做功的道理一样 等势面肯定与电场线垂直与在同一水平面上移匀强电场中的等势面是与电场线垂直的一族平面；摸索点电荷电场等势面情 况 处于静电平稳的导体是等势体；等势体不是电势为零 三、 电势差 1.电势差的定义： 电场中两点间的电势的差值；

4、又叫电压； 单位：伏特 符 号：U 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载UAB=UAUB UAUB 时, UAB0 为正, UAUB 时, UAB0 为负 2.电场力的功： W=U ABq,当 UAUB 时 q 为正电荷电场力做正功,电势能 削减,与 UAqUbq 相等； q 为负电荷时电场力做负功,电势能增加,与UAq Ubq 相符；3.电势差的物理意义：电势差的值即为电场力作用下两点间移动一库仑正 UAB=10V,移动 1 库仑正电荷电场力做功 10J,电荷电场力做的功；例如：1 库仑负电荷电场力

5、做功 10J；4.电子伏特,是能量单位, 1 电子伏特（国际符号是 eV）就是在电压为 1V 的两点间移动电子时电场力做的功；1eV=1.6 1019J U AB5.在匀强电场中,场强与电势差的关系：E= d, d 为 AB 两点沿电力线方向的距离；1沿场强方向电势降低最快的方向 2场强单位 1Vm=1Nc 3在匀强电场中,电场强度可懂得为,场强在数值上等于沿场强方向每单 位距离上降低的电势；F Q4留意场强公式适用条件：E= q 为定义式,普遍适用；E=K r 2 ,只适用U AB于在真空中点电荷产生电场的情形,E= d,只适用于匀强电场；【解题点要】例一、以下说法正确选项（）A.电场中顺着

6、电场线移动电荷,电场力做功,电荷电势能削减 B. 在电场中逆着电场线移动电荷,电场力做功,电荷电势能削减 C.在电场中顺着电场线移动正电荷,电场力做正功,电荷电势能削减 D.在电场中逆着电场线移动负电荷,电场力做负功,电荷电势能增加 解析：依据我们学过电场学问可知顺着电场线移动正电荷,电场力做正 功,电荷电势削减,移动负电荷,电场力做负功电荷电势能增加；逆着 电场线移动正电荷,电场力做负功电荷电势能增加,移动负电荷电场力做正功,电荷电势能削减；选项A,不知移动电荷正、负,无法判定电场力做功正、负,结论不正确,不能选A,同样道理不能B；沿电场线 C 正确,选移动正电荷,电场力做正功,电荷电势能肯

7、定减小,应选项项 D,电场力做负功是错的,结论是错的,不能选D,答案： C 此题解答过程中所用的学问可做为一条原就登记,考虑问题时会比较方 便 例二、电子在电场中由电势高处运动到电势低处的过程中,以下说法中正 确的是（）A.电子动能肯定越来越小 B. 电子电势能肯定越来越大 C.电子速度肯定越来越大 D.电子电势能可能越来越小名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载解析：依据题意和选项,解答此题需要力学学问,电场学问的结合才能 精确挑选,从高电势处运动到低电势处,是顺电场线方向运动,电子所 受电场力与运动

8、方向反向,电场力对电子做负功,依据动能定理,电子动能应减小, A 选项正确,同量电子电势能增加,项错误；答案应为A B B 选项正确, C、D 选从此题可以看出： 1前面学过力学规律在解答电场问题必需能精确使用 2电场力对电子做负功,使电子动能削减,转化为电势能,符合能量转化 原理；例三、图一表示等量异种电荷 p 和 Q 形成的电场内 的一簇等势面,求 1p、Q 各带何种电荷？2把 q=107C 的正点电荷从 A 移到 B,电场力做 多少功？3把 q 从 B 移到 C 电场力做多少功？4把 q 从 C 匀速回到 A 电场力做多少功？5q 从 A 动身经过 B 和 C 回到 A 的过程中电场力对

9、电荷做的总功为多少？解析：沿 Qp 方向电势降低方向,可见电场线应是由Q 指向 p,电场线应是从正电荷动身,终止于负电荷,所以,Q 带正电, p 带负电, A、B所 示 在 等 势 面 分 别 为 30V 、 10V , U AB=30 （ 10 ） =40V ,WAB=UABq=40 106J；q 从 B 到 C WBC=20 107=2 106J；电荷 q 从 C 到 A 时, UCA=30V 30V=60V,W CA=60 107=6 106J；q 从 A 经 B、C 又回到 A,从上面运算看,电场力做功总和为 0J；留意：假如 A、B、C 三点不离开各自的等势面,无论如何变化位置,本题

10、运算结果都不会转变；例四、如图二所示的一簇公平线为求知方向的匀强电场的电场线； 沿与平行线成 60 角的 方向,把 1 C 负电荷以 A 点移到 B 点,电场力做了 2 J的功； AB 间距离为 2cm,问1匀强电场的场强多大？方向如何？2如 B 点电势为 1V,就 A 点电势是多大？3电子处于 B 点时,它具有的电势能是多少电子伏？它从 A 点移到 B 点,电势能增加多少电子伏？解析：电场力做正功,有时也说电场力做功,电场力做负功也说成克服电场名师归纳总结 力做功, 或非电场力做功, 此题中电场力做 2 J 的功即是 2 J 的正功； 另：第 3 页,共 7 页1 C=106C, 1 J=1

11、06J ； 1W=U AB q W21062 V,A 点电势比 B 点电势低 2V；E=UABd=2UAB=q1106d 2 sin30 10 =1 10 2m ； d 应 为 沿 电 场 线 方 向 的 距 离 ,E=1222102 Vm其方向沿斜线向下；10- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载2UAB=U AUB UA=UB+UAB=12=1V 3 B=eUb=1e V , = B 112e V ；电子带负电在处 电势能为负；处电势为1,电子带负电,电势能应为正；此题要求：概念,规定必需清晰,如题中给出间移动 d 不是 2cm,应是

12、沿电场线间的距离,故不能直接用 电势能的正负必需清晰；2cm,但公式中的 2cm；又如电势,例五、如图三所示,平行金属板AB 相距 2cm,接在电压为 12V 的电池组上,电池组中心接地,试求：AB 板电势各是多少伏？ AB 间场强多大？假如在距 A 板 0.5cm处插入一块接地的金属板C,就 A、B 板的电势各为多大？ AC 与 BC 间场强各多大？解析 1图中 为接地符号,一般的接地处的电势为零,电源中心接地中心处电势为零,C 板接地, C 板电势为板电势为 6V；24零,电池组左侧部分正极比零电势高6V,为+6V,左侧负极比中心处低6V,电势为 6V,A 板电势为 6V,BUAC6121

13、03VmEA=d105106102VmEB=15102【课余摸索】什么是电势？电势、电势能在数值上等于什么？什么是电势差？ UAB=22V,是什么意思？【同步练习】1.一个点电荷,从静电场的a 点移到 b 点,其电势变化为零,就（）A.a、b 两点场强肯定相等 B. 该点电荷肯定沿等势面移动 C.作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的 D.a、b 两点的电势肯定相等2.如图四所示,为电场中心一条电场线,一个点电荷由静止开头,在电场 力作用下,从 A 点移到 B 点,下面论述正确选项（）A. A 处场强大于 B 处场强；B. 点电荷在 A 处电势能大于在 B 处电势能；C.点电荷带负电；D

14、.由 A 到 B 点电荷受到电场力越来越小；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载如图五所示, q1、q2 是等量异号点电荷, p Q 是两个点电荷连线的垂直平分线,就1将电量为 q 的正电荷,从无穷远处沿p Q 连线移到 B,电；点时,电场力对点电荷q 做的功为荷 q 在移动过程中,其电势能2电荷 q 在 A、B、C 三点具有电势能相比,电 势 能 最 大 ；电 势 能 最 小 ；电能为零；4. 图 六 所 示 的 匀 强 电 场 场 强 为 10 3 N C ,ab=dc=4cm,bc=ad=3cm

15、,就下述运算结果正确选项（）A. a b 之间电势差为 40V B. a c之间电势差为 50V C. 将 q=5 103 C 的点电荷沿矩形路径 a b c d移动一周,电场力做功为零D. 将 q=5 103C 的点电荷沿 a b c 或 a b c 从 a 移动到 c,电场力做功都是0.25J 5.图七所示在匀强电场中,M N 为一绝缘杆,两端有等量异号的点电荷,开头时杆与场强方向平行,处于 平稳状态； 当杆绕中心 O 转 180 时,使 M N 交换位置,需要克服电场力做功W,求杆与场强方向成45夹角时,杆所受的电场力的力矩的大小等于多少？【参改答案】1. D 2. B 3. 1零不变2

16、A C 2 WB 4.A C 5.M=4教学过程：一 电场力做功和电势能：1 例：在如下列图的场强为E 的匀强电场中有一长方形区域AC平行于电场线 AC=BD=L AD=CD=d 求：电量为 q 的从 A 移到 C电场力所做功 解：Wacb=Wac+Wcb=EqL+0=EqL Wadb=Wad+Wdb=0+EqL=EqL Wab=Eqscos =EqL 总结： a. 电场力做功与路径无关 . 重力做功与路径无关 b. 电场力与动类的人也有与其相对应的势能移为中势能 1电势能定义：电荷在电场中所具有的势能称为电势能电场力做功与电势能的关系a电场力做功,电势能削减；cb. 电场力做功,电势能增加；

17、名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载势能的变化：电势能变化为电场力做功特点 电势能大小： a. 零势能点； b. 大小等于电荷电该点运动到零电势能点电 场力所功；二、电势：1定义：电场中某点电荷具有电势能与电荷点之比,移为该点电势能；2定义式： 3. 单位伏特（ V ） 1V=1J/q 3大小：等于单位正电荷由该点移到零电势能点电场力所做功；4特点：沿电场线,电势降低；三、电势差 1定义：电势差值 2. 定义式：3大小：4电子伏特定义：在电压为1V的两点间,把一个电子电点移动到另一点过场力所做的功就为

18、 1 伏特；单位： 1eV 1ew=1.6 10 作用,做微观能量单位 四、练习1练习：电子从 a 点移动到 b 点,电势能增加,判定 a、b 两点电势高低 2练习：将带中点为 6 10 的负电荷电磁场中的 A 点移动到 B 点,克服电 场力做了 3 10 的功,就 A、B 的电势差？五、作业： P105、 练习 1：分析过程 分析：如电势能增加,就可改电场力做正功,就电子沿电场线移动,就 练习 2 分析：此题涉及电势差中算问题,a电场力做功判定 A、B 两点在电场线上的位置,如此题由 A 到 B 电场力做功,可知电场线由 A 到 B b. 由电场线与电势关系判定 PAPB c 分两次处理,代

19、数时 +- 由电场线判定；大小,此时只代肯定值 解： 由判定 AB位置练习 A B 教学过程：一 电场力做功和电势能：1 例：在如下列图的场强为E 的匀强电场中有一长方形区域AC平行于电场线 AC=BD=L AD=CD=d 求：电量为 q 的从 A 移到 C电场力所做功 解：Wacb=Wac+Wcb=EqL+0=EqL Wadb=Wad+Wdb=0+EqL=EqL Wab=Eqscos =EqL 总结： a. 电场力做功与路径无关 . 重力做功与路径无关 b. 电场力与动类的人也有与其相对应的势能移为中势能 1电势能定义：电荷在电场中所具有的势能称为电势能电场力做功与电势能的关系名师归纳总结

20、- - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载a电场力做功,电势能削减；c势能的变化：b. 电场力做功,电势能增加；电势能变化为电场力做功特点 电势能大小： a. 零势能点； b. 大小等于电荷电该点运动到零电势能点电 场力所功；二、电势：1定义：电场中某点电荷具有电势能与电荷点之比,移为该点电势能；2定义式： 3. 单位伏特（ V ） 1V=1J/q 3大小：等于单位正电荷由该点移到零电势能点电场力所做功；4特点：沿电场线,电势降低；三、电势差 1定义：电势差值 2. 定义式：3大小：4电子伏特定义：在电压为1V的两点间,

21、把一个电子电点移动到另一点过场力所做的功就为 1 伏特；单位： 1eV 1ew=1.6 10 作用,做微观能量单位四、练习1练习：电子从 a 点移动到 b 点,电势能增加,判定 a、b 两点电势高低2练习：将带中点为 6 10 的负电荷电磁场中的 场力做了 3 10 的功,就 A、B 的电势差？五、作业： P105、 练习 1：分析过程A 点移动到 B 点,克服电分析：如电势能增加,就可改电场力做正功,就电子沿电场线移动,就练习 2 分析：此题涉及电势差中算问题,a电场力做功判定 A、B 两点在电场线上的位置,如此题由 A 到 B 电场力做功,可知电场线由 A 到 B b. 由电场线与电势关系判定 PAPB c 分两次处理,代数时 +- 由电场线判定；大小,此时只代肯定值解： 由判定 AB位置练习 A B 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页