人教版高中物理选修3-1(全册知识点考点梳理、重点题型分类巩固练习)(基础版)(家教、补习、复习用)

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4、如图所示，在场强E＝10N/C的水平匀强电场中，有一根长l＝15 cm的细线，一端固定在O点，另

42?10C的带正电小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始一端系一个质量m＝3 g、电荷量q＝释放，g取10 m/s2.求：

(1)小球到达最低点B的过程中重力势能、电势能分别变化了多少？ (2)若取A点电势为零，小球在B点的电势能、电势分别为多大？ (3)小球到B点时速度为多大？绳子张力为多大？

－6

【答案与解析】 一、 选择题： 1、 D

解析：考查电场和电势、电势能的概念以及静电力做功与电势能变化的关系，选D 2、D

解析：电荷的电势能的变化取决于静电力做的功，本题静电力做负功为qEs，可以判断A、C项正确，B项错误；动能的变化取决于合外力所做的功，物体受到的合外力为0.8qE，可得选项D正确．

3、AD

解析：由电场线的意义，电场线密的地方场强大，电荷在该点受力大，沿电场线方向电势降低所以M点的电势高于N点电势，M点的场强小于N点的场强，选项AD正确，BC错误. 4、ABCD

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解析：水平方向Eq?L?1212，又由于水平方向和竖直方向都是匀mv0，在竖直方向上?mg?L'?0?mv022变速运动，初末速度相等，时间相等，由v?v0?at可知a相等，故mg?Eq，结合以上两式可知L=L＇，故A、B正确，C也正确.又重力势能的增加为mgL＇，电势能的减小为EqL，故D正确.所以答案为ABCD.

5、D

解析：由题意知A点电势高于B点电势，电子由A运动到B电场力做功W?q(?A??B)??20eV，即克服电场力功20 eV，电子的电势能增加20 eV. 6、C

解析：取无穷远处电势为0，则正电荷在M点的电势能为－8.0?10－9J，负电荷在N点的电势能为

9.0?10－9J.由??7、A

Epq，M、N点的电势?M?0，?N?0，且|?N|?|?M|，即?N??M?0，故C正确.

解析：P、Q两点电场强度相等，电势?P??Q，A、B和C、D处的场强方向不同，E、F在MN连线的垂直平分线上，电势为零、场强方向水平向右，大小相等，故只有A正确. 8、BD

解析：D点的电场强度是两个+Q和一个―Q所产生的场的叠加，它们在D点产生的场强大小相等方向互成120°角，由矢量合成法则知，D点的合场强等于零，B选项正确.由场强叠加原理和点电荷的电场强度计算E?kQ可知，OC段上的场强方向是由O指向C，―q由O移动到C电场力做负功，电势能增加，D2r选项正确. 9、C

解析：根据电场强度是矢量，b是场强为零的点，由叠加原理可知，a、b之间的场强方向向左，bc之间的场强方向向右，故将正点电荷q由a点移动到c点，电场力先做负功再做正功，q的电势能先增加后减少. 二、解答题： 1、?N??M??P 解析：由UABWMN6?10?4WAB?V??30V，所以?M??N ?知：?M??N??5q?2?10qWNP?1?10?3?N??P??V?50V，所以?N??P

q?2?10?5两式相加得?M??P?15V，?M??P 综上可知：?N??M??P

2、（1）1.2×10―4 J 1.2?10V （2）1.2?10V

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解析：（1）克服电场力做功，电荷电势能增加，可知电荷q在A点的电势能为正值EpA?W?1.2?10?4J

1.2?10?4?4?A??V?1.2?10V ?8q1?10（2）电势是场的性质不因q放入与否而变化，故?A仍为1.2?10V. 3、(1)见解析 (2)电势能增加4.8?10J

解析：电荷由A匀速运动到B，说明电荷受到的电场力与恒力F是一对平衡力，等大反向，又因为是负电荷，所以电场力跟场强的方向相反，可以判断出场强与F同向．再根据电场线与等势面垂直画出过A、B两点的等势线如下图，要求B点的电势和由A到B过程中电荷电势能的变化量，就要先求出q在由A到B的过程中电场力所做的功．

－5?4EpA

(1)电荷由A到B过程中电场力做的功

WAB＝F·ABcos(180?－?)＝－4.8?10－5J

A、B两点的电势差

WAB?4.8?10?5UAB＝＝V＝160 V

q?3?10?7160 V 所以?A－?B＝160 V＝100 V－160 V＝－60 V 故?B＝?A－(2)q由A到B过程中，电势能的变化量等于电场力做的功

?EP＝qUAB＝3?10－7?160 J＝4.8?10－5J.

4、(1)重力势能减少4.5?10J 电势能增加3?10J (2)3×103 J 1.5×103 V (3)1 m/s 5×102 N

－3解析：(1)?EP＝－mgl＝－4.5?10J

－

－

－3－3?EP电＝Eql＝3?10－3J

3?10－33?10J，EP＝?Bq，?B＝V＝1.5?103V (2)EP＝－62?10－3 (3)A→B由动能定理得：

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12，所以vB＝1 m/s， mgl－Eql＝mvB22mvB FT＝5?10－2N 在B点对小球：FT－mg＝l

人教版高中物理选修3-1

知识点梳理

重点题型（常考知识点）巩固练习

电势差与电场强度的关系

【学习目标】

1、理解匀强电场中电势差跟电场强度的关系U=Ed 2、会用U=Ed或E?U解决有关问题 d【要点梳理】

要点一、电势差与电场强度的关系

1．关系式推导

如图所示，在匀强电场力作用下，电荷q从A点移动到B点．

静电力做功WAB与UAB的关系为WAB＝qUAB，因为匀强电场中电场强度处处相等．所以电荷q所受静电力F＝qE是一个恒力，它所做的功为WAB＝Fd＝qEd． 比较功的两个计算结果得：UAB＝Ed

2．匀强电场中电势差与电场强度的关系

(1)匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积． (2)公式：UAB＝Ed．

要点诠释：

(1)此公式只适用于匀强电场．

(2)公式中d必须是沿场强方向的距离．当电场中的两点不在同一条电场线上时，d应为两点在场强方向上的投影的距离，亦为电场中的两点所在的等势面的垂直距离．

U可以定性分析某些问题．例如等差等势面E越大，d越小，因此可d以断定等差等势面越密的地方电场强度越大．如图所示，在点电荷的电场中有A、B、C三点，AB?BC，

U要求比较UAB与UBC的大小时，可以利用E?即U＝Ed定性说明．AB段平均电场强度EAB比BC段平

d (3)对于非匀强电场，用公式E?均电场强度EBC大，故UAB＞UBC．

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要点二、 电场强度的另一种表述

1．表述：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的电势差与两点间沿电场强度方向距离的比值． 2．公式：E?UAB d 3．数值：电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势． 4．单位：伏特每米(V/m)，且1V/m＝1N/C． 要点诠释：

(1)电场强度的方向就是电势降低最快的方向，只有沿场强方向，在单位长度上的电势差最大，也就是说电势降低最快的方向为电场强度的方向．但是，电势降落的方向不一定是电场强度的方向． (2)电场线与等势面处处垂直，并且电场线由高等势面指向低等势面．

(3)在同一幅图中，等差等势面越密(即相邻等势面间距越小)的地方，场强越大．如图中左、右两端与上、下两部分比较就很明显．

(4)电场强度与电势无直接关系．因为电场中某点电势的值是相对选取的零电势点而言的，选取的零电势点不同，电势的值也不同，而场强不变，零电势可以人为选取，而场强是否为零则由电场本身决定．初学者容易犯的一个错误是把电势高低与电场强度大小联系起来，误认为电场中某点电势高，场强就大；某点电势低，场强就小．

要点三、 电场强度、电势和电势差的比较 物理量 内容 电势? 电场强度E 电势差U 项目 放入电场中某一点的电荷受在电场中两点间移动电荷电荷在电场中某一点的电定义 到的电场力跟它的电荷量的时，电场力所做的功跟电荷势能与它的电荷量的比值 比值 量的比值 定义式 区别 方向 E?F q??Epq U?标量，无方向 W q规定为正电荷在该点所受电场力的方向 数值上等于单位电荷受到的力 标量，无方向 数值上等于单位正电荷具有的电势能 数值上等于单位正电荷从一大小 点移到另一点时，电场力所做的功 物理意义 描述电场的力的性质 描述电场的能的性质 描述电场的能的性质 ①场强的方向是电势降落最快的方向，但电势降落的方向不一定是场强的方向 联系 ②电势与场强大小之间不存在任何关系，电势为零的点，场强不一定为零；电势高的地资料来源于网络 仅供免费交流使用