2021_2021学年新教材高中物理第十章静电场中的能量3电势差与电场强度的关系课堂达标含解析新人教版必修.doc

电势差与电场强度的关系1.如图所示,三个同心圆是同一个正点电荷周围的三个等势面,已知这三个圆的半径成等差数列。A、B、C分别是这三个等势面上的点,且这三点在同一条电场线上。A、C两点的电势依次为A=10 V 和C=2 V,则B点的电势()A.一定等于6 VB.一定低于6 VC.一定高于6 VD.无法确定【解析】选B。根据点电荷电场的特点,电场强度向外越来越小,由公式U=Ed可知A、B两点间电势差大于4 V,所以B点的电势低于6 V,选项B正确,A、C、D错误。2.如图所示,在E=400 V/m的匀强电场中,a、b两点相距d=2 cm,它们的连线跟电场强度方向的夹角是60°,则Uab等于()A.-8 VB.-4 VC.8 VD.4 V【解析】选B。在电场线方向上a、b两点间的距离(或a、b两点所在等势面间的距离)为d=d·cos60°=0.01 m,根据匀强电场中,电势差与电场强度的关系可知,Uab=-Ed=-4 V,B选项正确。3.如图所示,匀强电场电场强度E=100 V/m,A、B两点相距10 cm,A、B连线与电场线夹角为60°,若取A点电势为0,则B点电势为()A.-10 VB.10 VC.-5 VD.-3 V【解析】选C。A、B连线沿电场线的距离为d=0.05 m,根据匀强电场中电势差与电场强度的关系可知,UAB=Ed=5 V,电场中B点的电势等于B点到零电势点的电势差,B=UBA=-UAB=-5 V,C选项正确。4.如图所示,A、B、C为匀强电场中的三个点,已知ACBC,ABC=53°,BC=20 cm;把一个电荷量q=10-5 C的正电荷从A移到B,静电力做功为零,从B移到C,静电力做功为-1.6×10-3 J,则该匀强电场的场强大小和方向为()A.800 V/m,垂直AC向左B.800 V/m,垂直AC向右C.1 000 V/m,垂直AB斜向上D.1 000 V/m,垂直AB斜向下【解析】选D。如图,由题可知q=10-5 C的正电荷从A移到B,静电力做功为零,则A与B电势相等,A、B连线是一条等势线,B、C间电势差为UBC= V=-160 V,所以UCB=-UBC=160 V,该匀强电场的场强大小为E= V/m=1 000 V/m,方向垂直于AB斜向下,选项D正确。【补偿训练】1.如图所示,a、b、c为电场中同一条水平方向电场线上的三点,c为ab的中点,a、b电势分别为a=5 V、b=3 V。下列叙述正确的是()A.该电场在c点处的电势一定为4 VB.a点处的电场强度Ea一定大于b点处的电场强度EbC.一正电荷从c点运动到b点电势能一定减少D.一正电荷运动到c点时受到的静电力由c指向a【解析】选C。匀强电场中,相等间距两端的电势差相等,题干中不一定为匀强电场,在c点处的电势不一定为4 V,A选项错误;电场线的疏密程度表示电场强度强弱,一条电场线无法比较电场强度的大小,a点处的电场强度Ea不一定大于b点处的电场强度Eb,B选项错误;沿电场线电势逐渐降低,故c>b,正电荷在电势高的地方电势能大,一正电荷在c点的电势能大,从c点运动到b点电势能一定减少,C选项正确;电场线方向从a指向b,正电荷运动到c点时受到的电场力由a指向b,D选项错误。2.某静电场的电场线与x轴平行,电势随x坐标变化的关系图像如图所示。已知电场中P、Q两点的x坐标分别为1 m、4 m。将一带负电的粒子(重力不计)从坐标原点O由静止释放,则 ()A.粒子在P点的动能等于在Q点的动能B.粒子在P点的动能大于在Q点的动能C.粒子在P点的电势能小于在Q点的电势能D.粒子在P点的电势能大于在Q点的电势能【解析】选A。分析图像可知,P、Q两点的电势相等,电势差为零,粒子从P运动到Q的过程中,电场力做功为零,根据动能定理知,两点的动能相等,A选项正确,B选项错误;粒子在P点的电势能等于在Q点的电势能,选项C、D错误。5.如图所示,真空中存在空间范围足够大的、方向水平向右的匀强电场,在电场中,一个质量为m、带电荷量为q的粒子从O点出发,初速度的大小为v0,方向与电场强度的反方向成角。在重力和电场力的共同作用下恰能做匀减速直线运动,求:(1)匀强电场的电场强度大小;(2)粒子运动的最高点与出发点之间的电势差。【解析】(1)依题意,对粒子受力分析可知粒子带正电,粒子受到水平向右的电场力和竖直向下的重力。垂直于运动方向粒子受力平衡有mgcos=qEsin,解得E=(2)粒子运动到最高点时速度为零,设运动的位移为s,由动能定理:-mgssin-qEscos=0-m最高点与出发点之间的电势差U=Escos解得U=答案:(1)(2)- 4 -