高中物理第一章静电场电势差学案新人教选修.docx

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高中物理第一章静电场电势差学案新人教选修

1.5电势差

【学习目标】

1.理解电势差的概念,知道两点间电势差与电势零点的选择无关。

2.掌握两点间电势差的表达公式,知道两点间电势差的正负号与这两点的电势高低的对应关系。

3.知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系,会应用静电力做功的公式进行相关计算。

【知识导学】

1.定义

电场中两点间电势的①差值叫作电势差,也叫②电压,UAB=③φA-φB,UBA=④φB-φA。

2.单位

电势差的单位与电势单位相同,在国际单位制中为⑤伏特。

3.特征

选择不同位置为电势零点,电场中某点的电势的数值也会⑥不同,但电场中某两点间的电势差却⑦保持不变。

4.电势差与静电力做功的关系式:

UAB=⑧。

【三“点”探究】

主题1:

电势与电势差

如图甲所示,竖直线上有A、B两点,若取地面为参考平面,则A点的高度为hA=0.7m,B点的高度为hB=2.3m,A、B两点间的高度差为Δh=hB-hA=1.6m;若取桌面为参考平面,则A点的高度为hA'=-0.2m,B点的高度为hB'=1.4m,A、B两点之间的高度差为Δh'=hB'-hA'=1.6m,由此可见,选择不同的参考平面,A、B两点的高度是不同的,即某一位置的高度具有相对性,但两点之间的高度差是一定的,跟参考平面的选择无关。

（1）如图乙所示,把B板接地（即φB=0）,A板电势φA=8V,M点电势φM=6V,N点电势φN=2V,则M、N两点间电势差UMN是多少?

（2）在

（1）问中,如果将A板接地（即φA=0）,则B、M、N点电势各是多少?

M、N两点间电势差UMN是多少?

（3）什么是电势的相对性?

两点间的电势差的数值与零电势的位置选取有关吗?

同一等势面上两点的电势差是多少?

（4）UMN与UNM有什么关系?

电势差的正负表示什么意义?

主题2:

电势差与电荷

如图所示的匀强电场中,电荷+q从A点移动到B点,设AB间距离为s。

静电力的大小F=Eq为恒力。

（1）将+q从A点移到B点,静电力做功为,功与电荷量的比值为;将电荷量改为-q,从A点移到B点,静电力做功为,功与电荷量的比值为;将电荷量改为+nq,从A点移到B点,静电力做功为,功与电荷量的比值为;将电荷量改为-nq,从A点移到B点,静电力做功为,功与电荷量的比值为。

（2）通过上面的计算你发现了什么规律?

主题3:

静电力做功与电势差的关系

如图所示,在电场中将电荷q从A移动到B,静电力做的功WAB等于电荷在A、B两点的电势能之差。

（1）阅读教材相关内容,推导静电力做功与电势差的关系。

（2）A、B两点电势差UAB跟WAB、q有关吗?

由什么决定?

静电力做功WAB跟q、UAB有关吗?

（3）说说计算静电力做功的方法有哪些。

【知识运用】

1.下列关于电势差的说法中,正确的是（）。

A.两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时,静电力所做的功

B.1C的正电荷从电场中一点移到另一点,如果静电力做了1J的功,那么这两点间的电势差就是1V

C.在两点间移动电荷时,静电力做功的多少跟这两点间的电势差无关

D.两点间的电势差跟放入这两点的电荷的电荷量成反比

2.在电场中,已知A、B两点间的电势差UAB>0,那么（）。

A.把负电荷从A点移到B点,静电力做负功

B.把负电荷从A点移到B点,静电力做正功

C.把正电荷从B点移到A点,静电力做负功

D.把正电荷从B点移到A点,静电力做正功

3.如图所示,某电场的等势面用实线表示,各等势面的电势分别为10V、6V和-2V,则UAB=,UBC=,UCA=。

4.电荷量为3×10-8C的试探电荷从电场中的A点移到B点时,它的电势能减少了6×10-7J,则在这个过程中,静电力对试探电荷做了J的（填“正”或“负”）功,A、B两点之间的电势差为V。

【拓展提升】

拓展一、电势差的理解与计算

1.有一带电荷量q=-3×10-6C的点电荷,从电场中的A点移到B点时,克服静电力做功6×10-4J。

从B点移到C点时,静电力做功9×10-4J。

问:

（1）AB、BC、CA间电势差各为多少?

（2）如以B点电势为零,则A、C两点的电势各为多少?

电荷在A、C两点的电势能各为多少?

拓展二、电势差与电势能的关系

2.图示虚线为静电场中的等势面1、2、3、4,相邻的等势面之间的电势差相等,其中等势面3的电势为0。

一带正电的点电荷仅在静电力的作用下运动,经过a、b点时的动能分别为26eV和5eV。

当这一点电荷运动到某一位置,其电势能变为-8eV时,它的动能应为（）。

A.8eVB.13eVC.20eVD.34eV

拓展三、电势差与运动相结合

3.如图所示,质量为m、带电荷量为q的小球,以初速度v0从A点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中,小球通过电场中B点时,速率vB=2v0,方向与电场的方向一致。

问:

（1）小球沿竖直方向做什么运动?

B点竖直高度h为多大?

（2）A、B两点间电势差为多大?

【补充学习材料】

【反思总结】

高考理综物理模拟试卷

注意事项：

1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题

1．如图所示，在竖直面内A点固定有一带电的小球，可视为点电荷。

在带电小球形成的电场中，有一带电粒子在水平面内绕O点做匀速圆周运动，下列说法正确的是

A．粒子运动的水平面为等势面

B．粒子运动的轨迹在一条等势线上

C．粒子运动过程中所受的电场力不变

D．粒子的重力可以忽略不计

2．假设某篮球运动员准备投三分球前先屈腿下蹲再竖直向上跃起，已知他的质量为m，双脚离开地面时的速度为

，从开始下蹲到跃起过程中重心上升的高度为h，则下列说法正确的是

A．从地面跃起过程中，地而对他所做的功为0

B．从地面跃起过程中，地面对他所做的功为

C．从下蹲到离开地面上升过程中，他的机械能守恒

D．离开地面后，他在上升过程中处于超重状态；在下落过程中处于失重状态

3．如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。

如果在磁铁的下端的水平桌面上放一个固定的闭合线圈，并使磁极上下振动。

磁铁在向下运动的过程中，下列说法正确的

A．线圈给它的磁场力始终向上

B．线圈给它的磁场力先向上再向下

C．线圈给它的磁场力始终向下

D．线圈给它的磁场力先向下再向上

4．雨打芭蕉是我国古代文学中重要的抒情意象。

为估算雨天院中芭蕉叶面上单位面积所承受的力，小玲同学将一圆柱形水杯置于院中，测得10分钟内杯中雨水上升了15mm，查询得知，当时雨滴落地速度约为10m／s，设雨滴撞击芭蕉后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为1×103kg／m3，据此估算芭蕉叶面单位面积上的平均受力约为

A．0.25NB．0.5NC．1.5ND．2.5N

5．我国最新一代核聚变装置“EAST”在安徽合肥首次放电，显示了EAST装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1000s，温度超过1亿摄氏度，这标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平．合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方．核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富．已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，

的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是（）

A．两个氘核聚变成一个

所产生的另一个粒子是质子

B．两个氘核聚变成一个

所产生的另一个粒子是电子

C．两个氘核聚变成一个

所释放的核能为（2m1﹣m3﹣m4）c2

D．两个氘核聚变成一个

所释放的核能为（2m1﹣m3﹣m2）c2

6．如图甲所示电路，规格相同的小灯泡

额定电功率都是

，在电路输入端接图乙所示交流，小灯泡均正常发光。

电表都是理想电表，变压器是理想变电压器。

则

A．小灯泡额定电流是

B．电压表的示数为

C．小灯泡额定电压是

D．电流表的示数为

二、多项选择题

7．在双缝干涉实验中，用波长为630nm的红光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。

已知双缝到屏幕的距离为1.00m，测得第1条到第6条亮条纹中心间距的距离为10.5mm，则双缝之间的距离为__________mm。

若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的一项方法是______________

A．增大双缝间距

B．增大双缝到屏幕的距离

C．将光源向原离双缝的位置移动

D．将光源向靠近双缝的位置移动

8．两列简谐横波A、B分别沿x轴正、负方向传播，两列波的波速大小相等，振幅均为10cm。

如图所示，在t=0时刻，两列波恰好分别传播到x=-2cm和x=2cm的位置。

下列说法正确的是____。

A．两列波将同时传到坐标原点0

B．t=0时刻，P、Q两质点振动的方向相同

C．A、B两列波相遇后将会产生稳定的干涉现象

D．两列波的波源开始振动时的方向相同

E．当M点的振动形式传播到坐标原点时，x=0处的质点偏离平衡位置的位移为10cm

9．随着我国航天技术的发展，国人的登月梦想终将实现，若宇航员登陆月球后在离水平月面高度为h处，沿水平方向抛出一小球，经时间t小球落到月球表面，抛出点与落地点之间的水平距离为L。

已知月球的质量为M，引力常量为G，月球可看作质量分布均匀的球体。

下列判断正确的是

A．小球水平抛出的初速度大小为

B．月球表面的重力加速度大小为

C．月球的半径为

D．月球的第一宇宙速度大小为

10．直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的（）

A．总功率一定减小B．效率一定增大

C．内部损耗功率一定减小D．输出功率一定先增大后减小

三、实验题

11．一列长100m的列车以v0=72km/h的正常速度运行，当通过1000m长的某大桥时，列车必须以v1=36km/h的速度运行。

列车在减速过程中的加速度大小为0.2m/s2，加速过程中的加速度大小为0.5m/s2，列车加速和减速过程均可视为匀变速运动，求列车因为过桥而延误的时间是多少？

12．一质量为m的小球，以初速度v0沿水平方向射出，恰好垂直地射到一倾角为30°的固定斜面上，并立即沿反方向弹回．已知反弹速度的大小是入射速度大小的

.求在碰撞过程中斜面对小球的冲量的大小．

四、解答题

13．如图所示，一带电荷量为q＝－5×10－3C，质量为m＝0.1kg的小物块处于一倾角为θ＝37°的光滑绝缘斜面上，当整个装置处于一水平向左的匀强电场中时，小物块恰处于静止状态．（g取10m/s2）（sin37°＝0．6，cos37°＝0．8）求：

（1）电场强度多大？

（2）若从某时刻开始，电场强度减小为原来的

，物块下滑距离L＝1.5m时的速度大小？

14．如图所示，在xoy平面内，有一以坐标原点O为圆心、R为半径的圆形区圆周与坐标轴分别交于a、b、c、d点。

x轴下方圆弧bd与b′d′是两个半圆形同心圆弧，bd和b′d′之间的区域内分布着辐射状的电场，电场方向指向原点O，其间的电势差为U；x轴上方圆周外区域，存在着上边界为y=2R的垂直纸面向里的足够大匀强磁场，圆周内无磁场。

圆弧b′d′上均匀分布着质量为m、电荷量为q的带正电粒子，它们被辐射状的电场由静止加速后通过坐标原点O，并进入磁场。

不计粒子的重力以及粒子之间的相互作用，不考虑粒子从磁场返回圆形区域边界后的运动。

（1）粒子经电场加速后，在半径为R的圆形区域内运动的时间为多大?

（2）若从a点进入磁场的粒子不能从磁场上边界射出磁场，则磁感应强度应满足什么条件?

（3要使粒子能够垂直于磁场上边界射出磁场，求磁场的磁感应强度的最大值B0；并求出此时从磁场上边界垂直射出的粒子在磁场中运动的时间；

（4）当磁场中的磁感应强度大小为第（3）问中B0的

倍时，求能从磁场上边界射出粒子的边界宽度。

【参考答案】

一、单项选择题

题号

1

2

3

4

5

6

答案

B

A

A

A

D

A

二、多项选择题

7．3B

8．ABE

9．BD

10．ABC

三、实验题

11．5s

12．

mv0

四、解答题

13．

（1）150N/C

（2）1.35J

14．

（1）

；

（2）

；

（3）

，

；

（4）

.

高考理综物理模拟试卷

注意事项：

1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题

1．利用图像描述物理过程、探寻物理规律是物理学研究中常用的方法。

如图所示是描述某个物理过程的图像，对相应物理过程分析正确的是

A．若该图像为质点运动的位移-时间图像，则质点在1秒末改变了运动方向

B．若该图像为质点运动的速度-时间图像，则质点在前2秒内的路程等于0

C．若该图像为一条电场线上电势随位置变化的图像，则可能是等量异号点电荷的电场线中的一条

D．若该图像为闭合线圈内磁场的磁感应强度随时间变化的图像，则闭合线圈中一定产生恒定的电动势

2．下列说法不正确的是（）

A．物体的温度为0℃时，物体的分子平均动能为零

B．两个分子在相互靠近的过程中其分子力逐渐增大，而分子势能先减小后增大

C．密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大

D．第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反热力学第二定律

E.一定质量的理想气体,如果在某个过程中温度保持不变而吸收热量，则在该过程中气体的压强一定增大

3．如图所示，斜面静止于粗糙水平面上，质量为m的小物块P恰好能沿斜面匀速下滑，该过程斜面保持静止。

现给P施加一沿斜面向下的推力F，使P沿斜面匀加速下滑。

施加F后，下列说法不正确的是

A．斜面对P的支持力和摩擦力都不变B．P对斜面的作用力方向竖直向下

C．水平面对斜面的支持力增大D．小物块的加速度为a=F/m

4．如图，闭合圆环由一段粗细均匀的电阻丝构成，圆环半径为L，圆心为O，P、Q在圆环上，∠POQ=90°，圆环处在垂直于圆面的匀强磁场中，磁场磁感应强度为B．两根导线一端分别连接P、Q两点，另一端分别与直流电源正负极相连，已知圆环的电阻为4r，电源的电动势为E，内阻为

，则圆环受到的安培力的大小为（）

A．

B．

C．

D．

5．如图所示，A、B、C、D、E、F、G、H是圆O上的8个点，图中虚线均过圆心O点，B和H关于直径AE对称，且∠HOB=90°，AE⊥CG，M、N关于O点对称。

现在M、N两点放置等量异种点电荷，则下列各点中电势和电场强度均相同的是（）

A．B点和H点B．B点和F点

C．H点和D点D．C点和G点

6．如图，在竖直平面内，滑到ABC关于B点对称，且A、B、C三点在同一水平线上。

若小滑块第一次由A滑到C，所用的时间为t1，第二次由C滑到A，所用时间为t2，小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行，小滑块与滑道的动摩擦因数恒定，则（）

A．t1＜t2B．t1=t2C．t1＞t2D．无法比较t1、t2的大小

二、多项选择题

7．如图所示，固定在同一水平面内的两平行长直金属导轨，间距为1m，其左端用导线接有两个阻值为4Ω的电阻，整个装置处在竖直向上、大小为2T的匀强磁场中。

一质量为2kg的导体杆MN垂直于导轨放置，已知杆接入电路的电阻为2Ω，杆与导轨之间的动摩擦因数为0.5。

对杆施加水平向右、大小为20N的拉力，杆从静止开始沿导轨运动，杆与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，重力加速度g=10m/s2。

则

A．M点的电势高于N点

B．杆运动的最大速度是10m/s

C．杆上产生的焦耳热与两电阻产生焦耳热的和相等

D．当杆达到最大速度时，MN两点间的电势差大小为20V

8．已知地磁场类似于条形磁铁产生的磁场，地磁N极位于地理南极。

如图所示，在湖北某中学实验室的水平桌面上，放置边长为L的正方形闭合导体线框abcd，线框的ad边沿南北方向，ab边沿东西方向，下列说法正确的是

A．若使线框向东平移，则a点电势比d点电势低

B．若使线框向北平移，则a点电势等于b点电势

C．若以ad边为轴，将线框向上翻转90°，则翻转过程线框中电流方向始终为adcb方向

D．若以ab边为轴，将线框向上翻转90°，则翻转过程线框中电流方向始终为adcb方向

9．一辆重为4t的汽车某段时间内运动的υ-t图像如图所示，设汽车受到的阻力恒定，下列说法正确的是（）

A．汽车受到的阻力大小为4×103N

B．汽车在20s末关闭发动机

C．汽车在前20s内的牵引力大小为6×103N

D．汽车在30秒末的牵引力大小比在前20s内的小，但大小未知

10．如图所示，两平行的光滑导轨固定在同一水平面内，两导轨间距离为L，金属棒ab垂直于导轨，金属棒两端与导轨接触良好，在导轨左端接入阻值为R的定值电阻，整个装置处于竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中。

与R相连的导线、导轨和金属棒的电阻均可忽略不计。

用平行于导轨向右的大小为F的力拉金属棒，使金属棒以大小为v的速度向右匀速运动（）

A．a端电势低于b端电势B．拉力

C．回路中的感应电流沿顺时针方向流动D．定值电阻消耗的电功率

三、实验题

11．如图所示，一个绝热的气缸（气缸足够高）竖直放置，内有一个绝热且光滑的活塞，中间有一个固定的导热性良好的隔板，隔板将气缸分成两部分，分别密封着两部分理想气体A和B。

活塞的质量m=8kg，横截面积

，与隔板相距h=25cm，现通过电热丝缓慢加热气体，当A气体吸收热量Q=200J时，活塞上升了

，此时气体的温度为

℃，已知大气压强

，重力加速度

。

①加热过程中，若A气体的内能增加了

，求B气体的内能增加量

；

②现在停止对气体加热，同时在活塞上缓慢添加沙粒，当活塞恰好回到原来的位置时，A气体的温度为

℃，求此添加砂粒的总质量M。

12．某实验小组用如图所示实验电路研究电源路端电压和小灯泡电压随电流的变化规律。

（1）实验操作步骤：

①按实验电路连接好实验器材；

②把滑动变阻器滑动片P移到滑动变阻器的________（填“最右端”或“最左端”）；

③闭合开关S，调节滑动片P到适当位置，读出电流表A、电压表V1和电压表V2的示数，并记录数据，断开开关S；

④调整滑动片P到不同位置，多次重复步骤③。

某次测量时三个电表指针位置如图所示，电流表读数_____A，电压表V1读数___V，电压表V2的读数_____V；

⑤整理好实验器材。

（2）实验小组把测量数据画在U－I坐标中，描绘出两条图线A、B。

①从图中可以算出电源的电动势E=______V，内阻r=______Ω（计算结果保留2位有效数字）。

②滑动变阻器滑动片P移到滑动变阻器的最右端时，小灯泡的实际功率为_____W（计算结果保留2位有效数字）。

四、解答题

13．如图为分拣邮件的传输装置示意图，固定在竖直平面内的光滑四分之一圆弧轨道与水平传送带相切于B点，圆弧的半径为R=0.8m；传送带的长度L=3m，以速度v=2m/s沿顺时针方向匀速转动。

现将一质量m=2kg的邮件（可视为质点）由圆弧顶点A点静止释放，已知邮件和皮带间的动摩擦因数μ=0.5，g=10m/s2，求

（1）邮件滑到B点时的速度大小；

（2）邮件由B点运动到C点的时间；

（3）邮件与皮带摩擦产生的热量。

14．如图所示，平台上的小球从A点水平抛出，恰能无碰撞地进入光滑的BC斜面，经C点进入粗糙平面CD时速率不变，最后进入悬挂在O点并与水平面等高的弧形轻质筐内。

已知小球质量为

=0.2kg，A、B两点高度差h=0.2m，BC斜面高2h，倾角

，悬挂弧筐的轻绳长为3h，CD段动摩擦因数为0.2，CD段长为1m,小球看成质点，轻质筐的质量忽略不计，弧形轻质筐的大小远小于悬线长度，重力加速度为g=10m/s2，试求：

（1）B点与抛出点A的水平距离x；

（2）小球运动至C点的速度

大小；

（3）小球进入轻质筐后瞬间，绳子的拉力

的大小。

【参考答案】

一、单项选择题

题号

1

2

3

4

5

6

答案

D

A

C

D

D

A

二、多项选择题

7．BC

8．AC

9．ACD

10．BD

三、实验题

11．①127J②

12．最左端；1.50；2.9；1.30；4.5；1.0；5.0

四、解答题

13．

（1）

（2）

（3）

14．

（1）

（2）

（3）