高中物理《电势差、电场强度、电势、电势能》典型题练习(含答案)16932.pdf

1 高中物理电势差、电场强度、电势、电势能 1、静电场核心物理概念的理解和重点结论 电势、电势能、电场强度都是用来描述电场性质的物理，它们之间有十分密切的联系，但也有很大区别，解题中一定注意区分，列表比较 （1）电势与电势能比较：电势 电势能 1 反映电场能的性质的物理量 电荷在电场中某点时所具有的电势能 2 电场中某一点的电势的大小，只跟电场本身有关，跟点电荷无关 电势能的大小是由点电荷q和该点电势共同决定的 3 电势差却是指电场中两点间的电势之差，UAB=AB，取 B=0 时，A=U 电势能差是指点电荷在电场中两点间的电势能之差=AB=W，取 B=0 时，A=4 电势沿电场线逐渐降低，取定零电势点后，某点的电势高于零者，为正值某点的电势低于零者，为负值 正点荷（十 q）：电势能的正负跟电势的正负相同 负电荷（一 q）：电势能的正负跟电势的正负相反 5 单位：伏特 单位：焦耳 6 联系：=q，w=qU （2）电场强度与电势的对比 电场强度 E 电势 1 描述电场的力的性质 描述电场的能的性质 2 电场中某点的场强等于放在该点的正点电荷所受的电场力 F 跟正点电荷电荷量q 的比值。E=F/q，E 在数值上等于单位正电荷所受的电场力 电场中某点的电势等于该点跟选定的标准位置（零电势点）间的电势差，=/q，在数值上等于单位正电荷所具有的电势能 3 矢量 标量 4 单位：N/C;V/m V（1V=1J/C）5 联系：在匀强电场中 UAB=Ed(d 为 A、B 间沿电场线方向的距离）电势沿着电场强度的方向降落 2 图 1 图 2 2、公式 E=U/d 的理解与应用 （1）公式 E=U/d 反映了电场强度与电势差之间的关系，由公式可知，电场强度的方向就是电势降低最快的方向 （2）公式 E=U/d 只适用于匀强电场，且 d 表示沿电场线方向两点间的距离，或两点所在等势面的范离 （3）对非匀强电场，此公式也可用来定性分析，但非匀强电场中，各相邻等势面的电势差为一定值时，那么 E 越大处，d 越小，即等势面越密 典例分析 1、（匀强电场中电场强度与电势差的关系）关于匀强电场中场强和电势差的关系，下列说法正确的是（）A任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积 B沿电场线方向，任何相同距离上电势降落必定相等 C电势降低的方向必是场强方向 D在相同距离的两点上，电势差大的其场强也大 2、（用EdU 或dUE 定性分析非匀强电场中场强与电势差的关系）如图 1 所示，实线表示电场线，虚线表示等势线，a、b 两点的电势分别为VA50，VB20，则 a、b 连线的中点 c 的电势应为（B ）AVC35 BVC35 CVC35 D无法判断C的高低 3、（用EdU 或dUE 求电势差或场强）平行的带电金属板 A、B 间是匀强电场，如图 2 所示，两板间距离是 5cm，两板间的电压是 60V，问：（1）两板间的场强是多大？（2）电场中有 P、Q 两点，P 点离 A 板的距离为0.5 cm，Q 点离 B 板的距离为0.5 cm，求 P、Q 两点之间的电势差为多少？（3）若 B 板接地，P、Q 两点的电势为多少？3 图 4 (（1）mV/102.13 （2）48V （3）54V 6V)4、（场强三公式的区别与应用）如图 3 所示为一个水平方向的匀强电场，场强为mV/1093，在电场内某水平面上一个做半径为 10cm 的圆，在圆周上取如图所示的 A、B、C 三点，另在圆心 O 处放置电荷量为C8-10的正点电荷，求：（1）A、B 两点间的电势差；（2）C 点电场强度的大小和方向。（1）1350V （2）CN/1027.14 方向与1E、2E成 45o 角 5、（用“等分法”求电势、画电场线）如图所示，ABCD 是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知 A、B、C 三点的电势分别是VA15，VB3，VC3，由此可以推断D 点电势D是多少伏？(9v)6、（EdU 与图像结合的综合问题）空间有一沿 x 轴对称分布的电场，其电场强度 E 随 x 变化的图像如图所示。下列说法正确的是（）AO 点的电势最低 B2x点的电势最高 C1x和1x两点的电势相等 D1x和3x两点的电势相等 A B 600 图 3 图 5 4 图 6 补充例题 7、两电荷量分别为 q1和 q2的点电荷放在 x 轴上的 O、M 两点，两电荷连线上各点电势 随 x 变化的关系如图所示，其中 A、N 两点的电势均为零，ND 段中的 C 点电势最高，则（）AN 点的电场强度大小为零 BA 点的电场强度大小为零 CNC 间场强方向向 x 轴正方向 D将一负点电荷从 N 点移到 D 点，电场力先做正功后做负功 基础强化 1、下列关系式EdUab的理解，正确的是（）A式中的 d 是 a、b 两点的距离 Ba、b 两点间距离越大，电势差越大 Cd 是 a、b 两个等势面的距离 D此式适用于任何电场 2、下列关于匀强电场中场强和电势差的关系，正确的说法是（）A在相同距离上的两点，电势差大的其场强也必定大 B场强在数值上等于每单位距离上的电势降落 C沿着电场方向，任何相同距离上的电势降落必定相等 D电势降低的方向必定是电场强度的方向 3、如图 6 所示，平行直线表示电场线，但未标方向，带电量为-10-2C 的微粒在电场中只受电场力作用，由 A 点移到 B 点，动能损失 0.1J，若 A 点电势为-10V，则（）AB 点的电势为 0V B电场线方向从右向左 C微粒的运动轨迹可能是轨迹 1 q1 D C N M A x 5 图 8 D微粒的运动轨迹可能是轨迹 2 4、关于静电场的说法中正确的是（）A在匀强电场中，任意两点间的电势差与这两点间的距离成正比 B在匀强电场中，电势降低的方向就是场强的方向 C电荷在等势面上移动时不受电场力 D若电场力对电荷作正功，电荷的电势能一定减小，而动能不一定增加 5、电场中有一条直线，在直线上有 M、N 两点，若将一试探电荷 Q 从直线外的 P 点分别移到 M、N 两点，电场力对 Q 做功相等，则 ()A该电场若是匀强电场，则 M、N 连线一定与电场线平行 B该电场若是匀强电场，则 M、N 连线定与电场线垂直 C该电场若是由一个点电荷产生的，则 M、N 两点的电势和场强都相同 D该电场若是由一个点电荷产生的，则 M、N 两点的电势相等，电场强度不同 6、如图 7 中，a、b、c、d、e 五点在一直线上，b、c 两点间的距离等于 d、e 两点间的距离在 a 点固定放置一个点电荷，带电荷量为+Q，已知在+Q 的电场中 b、c两点间的电势差为 U，将另一个点电荷+q 从 d 点移动到 e 点的过程中，下列说法正确的是()A电场力做功 qU B克服电场力做功 qU C电场力做功大于 qU D电场力做功小于 qU 7、如图 8 所示，A、B、C 三点都在匀强电场中，已知BCAC，60ABC，BC=20cm，把一个电荷量Cq510的正电荷从 A 移到 B，电场力做功为零，从 B 移到 C，电场力做功为J31073.1，则该匀强电场的场强大小和方向是（）A865V/m，垂直 AC 向左 B865V/m，垂直 AC 向右 图 7 6 图 10 图 11 图 9 C1000V/m，垂直 AB 斜向上 D1000V/m，垂直 AB 斜向下 8、如图 9 所示，匀强电场的场强 E=100V/m，A、B 相距 10cm，A、B 连线与电场线的夹角为60，则BAU之值为（）A10V B10V C、-5V D5 3V 9、如图 10 所示，A、B 两点相距 10cm，E100V/m，AB 与电场线方向夹角 120，求 AB 两点间的电势差VUAB5 10、如图 11 所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正点电荷 Q 为圆心的某一圆周交于 B、C 点，质量为 m，带电量为q 的有孔小球从杆上 A 点无初速下滑，已知qQ，AB=h，小球滑到 B 点时速度大小为gh3。求：(1)小球由 A 到 B 过程中电场力做的功(2)A、C 两点的电势差（1）mghW21（2）qmghUAC2 7 图 12 图 14 综合提高 1、如图 12 所示，在匀强电场中 A、B、C 三点构成一边长为 a 的等边三角形，电场强度方向平行与纸面，现有一个电子，在电场力作用下，由 A 至 C 动能减少 W，而质子在电场力作用下，由 A 至 B 动能增加 W。则该匀强电场 E 的大小和方向的判定正确的是（）AaeWE332，方向垂直BC 并由 A 指向 BC BaeWE63，方向垂直BC 并由 A 指向 BC CaeWE332，方向垂直AC 并由 B 指向 AC DaeWE63，方向垂直AB 并由 C 指向 AB 2、如图13所示的匀强电场中有 a、b、c 三点，在以它们为顶点的三角形中，30a，90c，电场方向与三角形所在平面平行。已知 a、b 和 c 点的电势分别为V）（32、V）（32和2 V 该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为（）AV）（32、V）（32 B0 V、4 V CV）（3342、V）（3342 DD0 V、3V 3、如图14所示，圆 O 所在平面内有匀强电场存在，电场方向与圆面平行，一个带正电荷的微粒（不计重力）从图中 A 点出发，以相同的初动能在圆内沿着各个方向运动，图中 AB 是圆的一条直径，30BAC，已知只有当该微粒从图中C 点处离开圆面时的动能才能达到最大值，则平面内的电场线方向为（）A沿 AB方向 B沿 AC 方向 C沿 OC 方向 图 13 8 图 15 图 16 D沿 BC 方向 4、如图15所示，一质量为 m，电荷量为 q 的粒子，以初速度 v0从 a 点竖直向上射入水平匀强电场中，粒子通过电场中 b 点时速度为2v0，方向与电场方向一致。则 a、b 两点间电势差为（)Aqmv220 Bqmv203 Cqmv202 Dqmv2320 5、如图16所示，A、B、C 为一等边三角形的三个顶点，某匀强电场的电场线平行于该三角形平面。现将电荷量为C8-10的正电荷从 A 点移动到 B 点，电场力做功为J6-103，将令一电荷量为C8-10的负电荷从 A 点移到 C 点，克服电场力做功J6-103，问：（1）电场线方向及ABU、ACU、BCU的大小 （2）若 AB 边长为cm32，求电场强度（1）电场线垂直 BC 斜向下VUAB300 VUAC300 VUBC0 （2）mV/104