【沪科版】2017-2018学年高中物理选修3-1全一册学案(含答案)

B．1.50×10 J和9.95×10 J C．－1.50×10 J和9.65×10 J D．1.50×10 J和9.65×10 J

【解析】 设小球下落的高度为h，则电场力做的功W1＝－qEh＝－1.5×10 J，电场力做负功，电势能增加，所以电势能增加1.5×10 J；重力做的功W2＝mgh＝9.8×10 J，合力做的功W＝W1＋W2＝9.65×10 J，根据动能定理可知ΔEk＝W＝9.65×10 J，因此D项正确．

【答案】 D

3. (多选)如图2-2-2是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧．对矿粉分离的过程中，下列表述正确的有( )

－3

－3

－4

－3

－4

－4

－3

－4

－3

－4－3

图2-2-2

A．带正电的矿粉落在右侧 B．电场力对矿粉做正功 C．带负电的矿粉电势能变大 D．带正电的矿粉电势能变小

【解析】 由题图可知，电场方向水平向左，带正电的矿粉所受电场力方向与电场方向相同，所以落在左侧；带负电的矿粉所受电场力方向与电场方向相反，所以落在右侧，选项A错误．无论矿粉所带电性如何，矿粉均向所受电场力方向偏转，电场力均做正功，选项B正确．电势能均变小，选项C错误，选项D正确．

【答案】 BD

电场中的功能关系

(1)电场力做功对应电势能的变化．本题中电场力做负功，电势能增加． (2)重力做功只对应重力势能的变化．

(3)合外力做功对应动能的变化.2题中动能的变化量等于重力和电场力做功的代数和．

电 势 差

[先填空]

1．定义：物理学中，把2．定义式：UAB＝WAB叫做电场中A、B两点间的电势差． qWAB. q3．单位：国际单位制中，电势差的单位是伏特，符号是V,1 V＝1 J/C. 4．电势差是只有大小没有方向的物理量，是标量．

5．物理意义：在电场中如果移动1库仑正电荷从一点到另一点，电场力所做的功是1焦耳，这两点间的电势差就是1伏特．

[再判断]

1．电势差UAB等于将电荷q从A点移到B点时电场力所做的功．(×) 2．若UAB>0，说明φA>φB，但无法判断φA、φB的正负．(√)

3．电场力做正功，电势差一定为正，电场力做负功，电势差一定为负．(×) [后思考]

(1)电势差和零势能点的选取有没有关系？ (2)电场中A、B两点间UAB和UBA是否相同？

【提示】 (1)电势差是绝对的，与零势能点的选取无关． (2)不同，UAB＝－UBA.

[合作探讨]

如图2-2-3所示，带电荷量为q＝＋5.0×10 C的点电荷从A点移至B点，克服静电力做功3.0×10 J．外力F做功5.0×10 J.

图2-2-3

探讨1：电荷q从A点移至B点的过程中，电势能变化了多少？ 【提示】 电势能增加了3.0×10 J. 探讨2：A、B两点的电势差UAB多大？

－6

－6

－6

－8

WAB－3.0×10－6

【提示】 UAB＝＝－8 V＝－60 V.

q5.0×10

[核心点击]

1．公式UAB＝(1)UAB＝关．

(2)UAB＝WAB的理解 qWAB是电势差的定义式．UAB决定于电场本身，与试探电荷q在电场中做功情况无qWAB中，WAB为q从初位置A移动到末位置B静电力做的功，WAB可为正值，也可为q负值，q为电荷所带电荷量，正电荷取正值，负电荷取负值．

(3)由UAB＝

WAB可以看出，UAB在数值上等于单位正电荷由A点移到B点时电场力所做的功qWAB.

2．应用公式WAB＝qUAB应注意的问题

(1)公式WAB＝qUAB，既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场．

(2)三个物理量都是标量，但都有正负，在计算时会涉及正、负号的问题．在实际应用中对符号的处理有两种方法：

①计算时将各物理量的正、负号代入直接参与运算，得出的结果是正是负一目了然． ②计算时各物理量均代入绝对值，不涉及正负号，计算完成后再判断出结果是正还是负．

4．一个带正电的质点，电量q＝2.0×10 C，在静电场中由a点移到b点，在这过程中，除电场力外，其他力做的功为6.0×10 J，质点的动能增加了8.0×10 J，则a、b两点间的电势差Uab为( )

A．3×10 V C．4×10 V

44

－5

－5

－9

B．1×10 V D．7×10 V

4

4

【解析】 由动能定理，外力对物体做功的代数和等于物体动能的增量，得电场力对物体做的功W＝8.0×10 J－6.0×10 J＝2.0×10 J．由W＝qUab得：Uab＝1.0×10 V.

【答案】 B

5．电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为1.2×10J，在B点的电势能为8.0×10J.已知A、B两点在同一条电场线上，如图2-2-4所示，该点电荷的电荷量为1.0×10

－9

－9

－8

－5

－5

－5

4

C，那么( )

【导学号：29682009】

图2-2-4

A．该电荷为负电荷 B．该电荷为正电荷

C．A、B两点的电势差UAB＝4.0 V

D．把电荷从A移到B，电场力做功为W＝4.0 J

【解析】 点电荷在A点的电势能大于在B点的电势能，从A到B电场力做正功，所以该电荷一定为负电荷，且WAB＝EpA－EpB＝1.2×10J－8.0×10J＝4.0×10J，故A项正确，

－8

－9

－9

WAB4.0×10－9B、D项错误；UAB＝＝V＝－4.0 V，所以C项错误．

q－1.0×10－9

【答案】 A

6．在电场中把一个电荷量为6×10C的负电荷从A点移到B点，克服电场力做功3×10

－5

－6

J，再将电荷从B点移到C点，电场力做功1.2×10J，求A与B、B与C、A与C间的电

－5

势差.

【导学号：29682010】

【解析】 电荷从A移到B时，克服电场力做功，表示电场力做负功，因此WAB＝－3×10

－5

J，电荷从B移到C，WBC＝1.2×10 J.

根据电荷移动时电场力做的功和电势差的关系得：

－5

WAB－3×10－5UAB＝＝ V＝5 V

q－6×10－6WBC1.2×10－5

UBC＝＝ V＝－2 V

q－6×10－6

UAC＝UAB＋UBC＝5 V＋(－2 V)＝3 V.

【答案】 5 V －2 V 3 V

2.3 研究电场的能的性质(二)

学 习 目 标 1.知道电势的概念，进一步巩固比值定义法的应用，知道电势具有相对性．(重点) 2．了解电势与电势差的区别与联系． 3．理解电场的等势面的意义、特点，等势面与电场线的关系．知道几种典型的等势面．(难点、重点) 电 势 知 识 脉 络