2022-2022学年高中物理第1章静电场课时作业66电势差与电场强度的关系含解析新人教版选修3-1.doc

课时作业(六)一、选择题(5、6、9为多项选择题，其余为单项选择题)1以下关于匀强电场中场强和电势差的关系，正确的说法是()A任意两点之间的电势差，等于场强和这两点间距离的乘积B只要两点间距离相等，那么它们之间电势差就相等C沿着电场中任一方向，经过相同距离，电势变化相同的量D电势降落的方向必定是电场强度的方向解析UEd中的d是沿电场强度方向，故A项错误只有沿同一个方向经过相同的距离，电势才能变化相同的量故B项错误，C项正确电势降落的方向可以不沿场强方向，但是沿场强方向时电势降落最快故D项错误答案C设置目的考查对于匀强电场电势差与场强的关系2.如下图是一个匀强电场的等势面，每两个相邻等势面相距2 cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是()A竖直向下，E100 V/mB水平向左，E100 V/mC水平向左，E200 V/mD水平向右，E200 V/m解析由电势降低最快的方向就是电场强度的方向以及电场线与等势面垂直的特点可知，电场强度方向水平向左，又由E，得E100 V/m.故B项正确答案B3.如下图，在一匀强电场区域中，有A、B、C、D四点恰好位于一平行四边形的四个顶点上，A、B、C三点电势分别为A1 V，B4 V，C0，那么D点电势D的大小为()A3 VB0 VC2 V D1 V解析在匀强电场中，由于AD与BC平行且相等，故UADUBC，即ADBC，代入数据，解得D3 V.答案A4.如下图，实线为电场线，虚线表示等势面，a50 V，c20 V，那么a、c连线的中点b的电势b()A等于35 V B大于35 VC小于35 V D等于15 V解析由电场线的疏密可知，Ea>Eb>Ec那么a、b间的平均电场强度大于b、c间的平均电场强度，由公式UEd可以判断Uab>Ubc，所以b<35 VC项正确答案C5.如下图的同心圆是电场中的一组等势线，一个电子只在电场力作用下沿着直线由A向C运动时的速度越来越小，B为线段AC的中点，那么有()A电子沿AC运动时受到的电场力越来越小B电子沿AC运动时它具有的电势能越来越大C电势A>B>CD电势差UABUBC解析由A到C，电子的速度越来越小，可知其动能越来越小，电势能越来越大，电场力对其做负功，那么电子应顺着电场线运动，即电场线方向由A到C，由此可知这是Q形成的电场，因此越靠近Q，电场线越密，场强也就越大，电子所受电场力也就越大，所以A项不对，B项正确又因为沿电场线方向电势逐渐降低，所以C项正确又因为此电场不是匀强电场，沿电场线方向电势不是均匀降落，故UABUBC，所以D项错误，故B、C两项正确答案BC设置目的非匀强电场中应用UEd6.(2022·安徽省马鞍山二中、安徽师大附中)如下图，在x，y坐标系中有以O点为中心，边长为0.20 m的正方形，顶点A、B、C、D分别在坐标轴上，在该平面内有一匀强电场(图中未画出)，A、B、C三点的电势分别为3 V、 V，3 V，那么以下说法正确的选项是()AD点的电势为 VB该匀强电场的场强大小E10 V/mC该匀强电场的场强大小E10 V/mD电场场强方向与x轴正方向成30°角解析因A、C两点的电势分别为3 V、3 V，可知O点的电势为零，由对称性可知D点的电势为 V，A项正确；设过O点的零等势线与x轴夹角为，那么E·×0.2sin3；E·×0.2cos；解得60°；E10 V/m，因电场线与等势面正交，故电场场强方向与x轴正方向成30°角，C、D两项正确；应选A、C、D三项答案ACD名师点睛解决此题的关键是正确理解UEd，分析匀强电场中两点间的电势差关系，并能正确求解场强；注意电场线和等势面正交7两个等量异种点电荷位于x轴上，相对原点对称分布，正确描述电势随位置x变化规律的是图()解析等量同种电荷垂直平分线为一条等势线，在该等势线正电荷一侧电势均为正值，在该等势线负电荷一侧电势均为负值答案A8.如下图，在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R0.1 m的圆，P为圆周上的一点，O、P两点连线与x轴正方向的夹角为.假设空间存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小E100 V/m，那么O、P两点的电势差可表示为()AUOP10sin(V)BUOP10sin(V)CUOP10cos(V) DUOP10cos(V)解析沿电场线方向电势降低，由UOPOP可知，UOP为负值；公式UE·d中的d为沿电场线方向的距离，故UOPER·sin10sin(V)，A项正确答案A9.(2022·河南省南阳市第一中学)如下图，真空中有一匀强电场(图中未画出)，电场方向与圆周在同一平面内，ABC是圆的内接直角三角形，BAC63.5°，O为圆心，半径R5 cm.位于A处的粒子源向平面内各个方向发射初动能均为8 eV、电荷量e的粒子，有些粒子会经过圆周上不同的点，其中到达B点的粒子动能为12 eV，到达C点的粒子电势能为4 eV(取O点电势为零)忽略粒子的重力和粒子间的相互作用，sin53°0.8.以下说法正确的选项是()A圆周上A、C两点的电势差为16 VB圆周上B、C两点的电势差为4 VC匀强电场的场强大小为100 V/mD当某个粒子经过圆周上某一位置时，可以具有6 eV的电势能，且同时具有6 eV的动能解析根据电势的定义可知C点的电势：C4 V所以：UOCOC0(4)4 V，根据匀强电场的特点，结合AOC是直径可知：UAOUOC4 V，所以A0UAO4 V；粒子在A点的动能是8 eV，在B点的动能是12 eV，根据动能定理得：WABEkBEkA12 eV8 eV4 eV；所以：UAB4 V，所以BAUAB4 V4 V0 V；由以上的分析可知，UAC8 V故A项错误；UBCBC0(4)4 V故B项错误；由于B点的电势等于O点的电势等于0，所以O与B是等势点，连接OB，那么OB为匀强电场的等势面，过A点作OB的垂线交OB与D点，那么AD的方向就是该电场的场强方向，如下图，O点是圆心，由几何关系可知：ABOBAC63.5°.所以：AOB180°ABOBAC180°63.5°63.5°53°.所以：ADRsin53°0.05×0.8 m0.04 m.由于ODB是等势面，所以：E V/m100 V/m.故C项正确A点的电势为4 V，所以粒子在A点的电势能：EpAe·A4 eV；粒子的总能量：EEkAEpA8 eV4 eV12 eV；粒子的总能量为12 eV，所以当某个粒子经过圆周上某一位置时，假设具有6 eV的电势能，那么同时具有6 eV的动能故D项正确，应选C、D两项答案CD10(2022·湖南省五市十校模拟)如下图，水平放置的平行板电容器的两板间有一竖直向上的匀强电场，下板接地，两板间距离为10 cm，A点距下板3 cm，B点距上板3 cm.质量m0.01 kg、电荷量为103 C的小球能够在A点保持静止现将小球移到匀强电场之外以下说法正确的选项是()A上板的电势比下板高10 VBA点的电势为3 VC电荷量为103 C的带负电的点电荷在A点的电势能为3×103 JD将电荷量为103 C的带负电的点电荷从A点移到B点，电场力对该点电荷做功4×103 J解析电场方向向上，即下极板电势高，A项错误；小球在A点受力平衡，mgEq，解得E V/m100 V/m，所以两极板间的电势差UEd10 V，由于下极板接地，电势为零，故A点电势为A0100×0.03 V3 V，电荷量为103 C的带负电的点电荷在A点的电势能为EpAq3×(103) J3×103 J，C项正确；UABEd100×0.04 V4 V，所以将电荷量为103 C的带负电的点电荷从A点移到B点，电场力对该点电荷做功WUABq4×(103) J4×103 J，D项错误答案C设置目的考查了电场力做功名师点睛在用公式WUq，Epq计算时一定要注意代入物理量的正负二、计算题11.如下图为一组未知方向的匀强电场的电场线，将1×106 C的负电荷由A点沿水平线移至B点，电场力做了2×106 J的功，A、B间的距离为2 cm.问：(1)匀强电场场强多大？方向如何？(2)A、B两点间的电势差多大？假设B点电势为1 V，A点电势为多少？解析(1)移动负电荷从A到B静电力做正功，负电荷受到的静电力的方向沿电场的反方向，所以电场方向斜向上由公式WqElcos60°，得E V/m200 V/m.(2)A、B间的电势差为UElcos60°200×2×102×0.5 V2 V，因A点电势低，UAB2 V，由UABAB，得ABUAB1(2) V1 V.答案(1)200 V/m斜向上方(2)2 V1 V设置目的UEd根本应用计算12.如下图的方框中为一匀强电场，A、B、C三点为电场中的三点，电势分别为A24 V，B12 V，C24 V，试用作图法作出该电场的电场线解析在题图所示的匀强电场中，沿AB方向和AC方向电势都是均匀降低的，因A24 V，C24 V，那么AC连线的中点O的电势必为零，而AO的中点O的电势一定等于12 V，即O和B在同一等势面上，连接BO即为该匀强电场中的一条等势线，根据电场线与等势面垂直可画出电场的电场线，如下图，作图步骤如下：(1)连接AC，并作出AC的中点O.(2)再作出AO的中点O.(3)连接OB.(4)过A点作直线OB的垂线AD，电场E的方向由AD.答案见解析设置目的考查等分法13.如图，两个大平行金属板M、N间距离d1.2 cm，两板接在电压U240 V的电源上，M板接地，板间A点距M板0.2 cm，B点距N板0.5 cm，一个q3×104 C的电荷放在A处，试求：(1)该电荷在A点所受的电场力大小是多少？(2)该电荷在A点所具有的电势能和A点的电势？(3)假设该电荷由A点运动到B点，电场力做多少功？是正功还是负功？解析(1)场强大小E V/m2.0×104 V/m场强方向竖直向上q所受的电场力FqE3×104×2.0×104 N6 N.(2)因为电场方向由M指向N，所以M点电势高于A点电势MA电压大小UMAEdMA2.0×104×0.2×102 V40 V，UMAMA得：AMUMA0 V40 V40 V，电荷在A点的电势能EpAqA3×104×(40) J1.2×102 J.(3)dAB(1.20.20.5)×102 m0.5×102 m，AB间电势差UABEdAB2.0×104×0.5×102 V100 V，把电荷从A移到B点做功WABqUAB3×104×100 J3×102 J.答案(1)6 N；(2)1.2×102 J，40 V；(3)3×102 J负功14.如下图的电场，等势面是一簇互相平行的竖直平面，间隔均为d，各面电势已在图中标出，现有一质量为m的带电小球以速度v0、方向与水平方向成45°角斜向上射入电场，要使小球做直线运动问：(1)小球应带何种电荷？电荷量是多少？(2)在入射方向上小球最大位移量是多少？(电场足够大)解析(1)如图甲所示，电场线水平向左，由题意知，只有小球受到向左的电场力，电场力和重力的合力才有可能与初速度的方向在一条直线上，所以小球带正电由图乙可知，Eqmg，又E，所以q.(2)由图乙可知，F合mg由动能定理，得F合·xm0mv02，所以xm.答案(1)正电荷(2)设置目的考查电场力作用下的匀变速运动