9. 如图1-5-5所示,三条虚线表示某电场的三个等势面,其中φ1=10V,φ2=20V,φ3=30V一个带电粒子只受电场力作用,按图1-5-5中实线轨迹从A点运动到B点,由此可知( ABD )
A.粒子带负电 B.粒子的速度变大
C.粒子的加速度变大 D.粒子的电势能变大
8. 把一个电量为q=4.0×10-6C的正电荷从电场中的A点移到B点,电场力做了2.0×10-3J的功,(1)A、B两点的电势差多大?(2)取A点为零电势点,B点的电势多大?(3)若取B点为零电势点,A点的电势多大?
答案:(1)UAB=500V,(2)-500V,(3)+500V
互动实践
7. 将一个10-6C的负电荷从电场中A点移到B点,克服电场力做功2×10-6J,从C点移到D点做电场力做功7×10-6J,若已知B点比C点电势高3V,则A、D之间的电势差是多少?
答案:UAD=-2V
6. (2008上海2A)如图所示,把电量为-5´10-9 C的电荷,从电场中的A点移到B点,其电势能_________(选填“增大”、“减小”或“不变”);若A点的电势UA=15 V,B点的电势UB=10 V, 则此过程中电场力做的功为_____________.
答案:增大;-2.5×10-8 J
5. (2007广东3)如图所示的匀强电场E的区域内,由A、B、C、D、A'、B'、C'、D'作为顶点构成一正方体空间,电场方向与面ABCD垂直。下列说法正确的是( AD )
A.AD两点间电势差UAD与A A'两点间电势差UAA′相等
B.带正电的粒子从A点沿路径A→D→D'移到D'点,电场力做正功
C.带负电的粒子从A点沿路径A→D→D'移到D'点,电势能减小
D.带电的粒子从A点移到C'点,沿对角线A C'与沿路径A→B→B'→C'电场力做功相同
4. 一个带正电的质点,电量q=2.0×10-9库,在静电场中由a点移到b点,在这过程中,除电场力外,其他力作的功为6.0×10-5焦,质点的动能增加了8.0×10-5焦,则a、b两点间的电势差为多大?
答案:104V
综合跃升
3. 在静电场中有a、b、c三点,有一个电荷q1=3×10-8 C,自a移到b,电场力做功3×10-6 J.另有一个电荷q2=-1×10-8 C,自a移到c,电场力做功3×10-6 J,则a、b、c三点的电势由高到低的顺序是 ,b、c两点间的电势差Ubc为 V.
答案:c、a、b -400V
2. 一个点电荷,从电场中的A点移到B点,电场力做功为零,则( D )
A.A、B两点的场强一定相等;
B.该点电荷一定沿等势面运动;
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两点电势一定相等.
案例精析:
[例1]带电荷量q=+5.0×10-8C的点电荷从A点移到B点时,克服电场力做功3.0×10-6J.已知B点的电势为UB=20V.求:
(1)A、B间的电势差;
(2)A点的电势;
(3)q从A到B的电势能变化;
(4)将q=-5.0x10-8C的点电荷放在A点时它的电势能.
解析:(1) A、B两点间电势差的大小为 U=W/q=3.0×10-6/(5.0×10-8)=60v
A点电势低于B点电势,所以A、B两点的电势差UAB=-60V.
(2)A点电势= UAB +=(-60V)+20V=-40V.
(3)q从A到B克服电功力做功,电势能一定增加EP=W=3.0×10-6J
(4)A点电势UA=-40V,比零电势低,q为负电荷,从零电势点移到A点过程中克服电场力做功,所以q在A点的电势能为正值. EP=q(UA-0)=5.0×10-8×40J =2×10-6J
[例2 ] 在某电场中的A、B两点间移动电量为q的电荷时,电荷的电势能的减少量为ΔE,ΔE跟电荷电量q的比值为5V,A、B两点间电势差为多少?如在A、B间移动电量为2q的电荷时,该电荷的电势能的变化为多少?这时A、B间的电势差多少?
解析: 由于电荷电势能减少,电场力做正功,WAB=ΔE,所以A、B两点间的电势差UAB=WAB/q=ΔE/q=5V。电场中两点间电势差是电场固有的,与被移动的电荷无关,故在A、B间移动2q电荷时,A、B间电势差仍是5V。电场力做功WAB=qUAB,与移动电荷的电量成正比,所以电荷电势能的变化也与电荷的电量成正比,故移动2q电量的电荷时,该电荷的电势能变化为2ΔE。
拓展 在电场力做功公式WAB= q UAB中,UAB是由电场的性质决定的,与被移动的电荷无关,电荷的正负号和电势差的正负号都带符号进行运算,功的正负号也就确定了。
三维达标:
基础练习
1. 关于电势差的说法中,正确的是( B )
A.两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时,电场力所做的功
B.1C电荷从电场中一点移动到另一点,如果电场力做了1J的功,这两点间的电势差就是1V
C.在两点间移动电荷时,电场力做功的多少跟这两点间的电势差无关
D.两点间的电势差的大小跟放入这两点的电荷的电量成反比
课堂探究:
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