2021-2022高中物理人教版選修3-1作業(yè)：第一章第6節(jié)電勢差與電場強度的關(guān)系1Word版含解析

《電勢差與電場強度的關(guān)系》基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．下列關(guān)于勻強電場中場強和電勢差關(guān)系的說法正確的是()A．在相同距離上，電勢差大的其場強也必定大B．任意兩點的電勢差，等于場強與這兩點間距離的乘積C．沿著電場線方向，相同距離上的電勢降落必定相等D．電勢降低的方向，必定是電場強度的方向【答案】C2．一帶電粒子沿圖中曲線穿過一勻強電場中的等勢面，且四個等勢面的電勢關(guān)系滿足φa>φb>φc>φd，若不計粒子所受重力，則()A．粒子一定帶正電B．粒子的運動是勻變速運動C．粒子從A點到B點運動的過程中動能先減小后增大D．粒子從A點到B點運動的過程中電勢能增大【解析】由于φa>φb>φc>φd，所以電場線垂直于等勢面由a指向d，根據(jù)電荷運動規(guī)律可知其受力由d指向a，即該粒子帶負(fù)電，動能在變大，電勢能在減小．【答案】B3．兩塊大平行金屬板A、B間存在電場強度為E的勻強電場，場強方向由B指向A并將B板接地作為零電勢點，如圖所示，現(xiàn)將正電荷逆著電場線方向由A板移動B板．若用x表示移動過程中該正電荷到A板的距離，則其電勢能Ep隨x變化的圖線為圖中的()【解析】場強E的方向水平向左(由B指向A)，B板接地φB＝0，則AB板內(nèi)各點電勢均為負(fù)值，則距A板x處的某點的電勢能EP＝q(φx－φB)＝qUxB＝－Eq(d－x)，由此可判斷C選項正確．【答案】C4.如圖所示，沿x軸正向的勻強電場E中，有一動點A以O(shè)為圓心，r＝OA為半徑做逆時針轉(zhuǎn)動一周，O與圓周上的A點的連線OA與x軸正向(E方向)成θ角，則此圓周上各點與A點間最大的電勢差為()A．U＝ErB．U＝Er(sinθ＋1)C．U＝Er(cosθ＋1)D．U＝2Er【解析】由U＝Ed知，與A點間電勢差最大的點應(yīng)是沿場強方向與A點相距最遠(yuǎn)的點，dmax＝r＋rcosθ，所以Umax＝Er(cosθ＋1)，C對．【答案】C5．如圖中a、b、c是勻強電場中同一平面上的三個點，各點的電勢分別是φa＝5V，φb＝2V，φc＝4V，則在下列各示意圖中能表示該電場強度方向的是()【解析】由題意可知，Uab＝5V－2V＝3V，Uac＝5V－4V＝1V，在a、b連線上找一點d，使其電勢φd＝4V，則Uad＝5V－4V＝1V．由于Uad＝13Uab，所以ad＝13ab，cd連線為等勢線，電場強度的方向與cd連線垂直指向電勢降落的方向，故D選項正確．【答案】D6.(多選)如圖所示，水平虛線表示勻強電場中的兩等勢面，電勢分別為－2V和－3V，兩等勢面相距0.1m，將一帶電荷量為－10－6C的點電荷從a點勻速移動到b點，ab＝0.3m，不計重力，則下列說法正確的是()A．所加外力大小為10－5NB．所加外力方向豎直向上C．所加外力的方向垂直ab斜向下方D．外力做的功是10－6J【解析】電場強度E＝Ud＝10V/m，點電荷所受靜電力F＝Eq＝10×10－6N＝10－5N，方向豎直向上，所以所加外力方向豎直向下，大小等于靜電力的大小，外力做功W＝F·d＝10－5×0.1J＝10－6J.【答案】AD7.如圖所示，在勻強電場中有a、b、c、d四點，它們處于同一圓周上，且ac、bd分別是圓的直徑．已知a、b、c三點的電勢分別為φa＝9V，φb＝15V，φc＝18V，則d點的電勢為()A．4VB．8VC．12VD．16V【解析】如圖所示，連接a、c兩點，將ac線接分成三等分，即ae＝ef＝fc，則f的電勢為15V，連接fb，則fb為一條等勢線．連接de，由幾何關(guān)系可以證明de∥fb，則de也是一條等勢線．根據(jù)勻強電場中，沿電場方向相同距離，電勢差相等，可知e的電勢為12V，則d的電勢也為12V.【答案】C8．平行的帶電金屬板A、B間是勻強電場，如圖所示，兩板間距離是5cm，兩板間的電壓是60V.(1)兩板間的場強是多大？(2)電場中有P1和P2兩點，P1點離A板0.5cm，P2點離B板也是0.5cm，P1和P2兩點間的電勢差多大？(3)若B板接地，P1和P2兩點的電勢各是多少伏？【解析】(1)兩板間是勻強電場，由U＝Ed可得兩板間的場強E＝Ud＝60V5×10－2m＝1.2×103V/m.(2)P1、P2兩點間沿場強方向的距離：d′＝4cm所以P1、P2間電勢差U′＝Ed′＝1.2×103×4×10－2V＝48V.(3)B板接地，即B板電勢為零，電場中某點的電勢就等于這點與B板的電勢差，即φP1＝Ed1＝1.2×103×4.5×10－2V＝54V.φP2＝Ed2＝1.2×103×0.5×10－2V＝6V.【答案】(1)1.2×103V/m(2)48V(3)54V6V9．如圖所示，一個質(zhì)量為1.0×10－4kg的帶電小球，穿過一根光滑的絕緣桿，置于場強為2.0×102N/C的水平向右的勻強電場中，桿與水平面夾角為53°，小球剛好勻速下滑，問：(1)小球帶何種電荷、電荷量為多少？(2)桿上A、B兩點相距10cm，小球由A運動至B電場力所做的功為多大？A、B兩點的電勢差UAB為多大？(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)【解析】(1)有小球勻速下滑可判斷其受力如圖所示則有：Eqmg＝tan53°q＝mgtan53°E＝23×10－5C小球所帶電荷為負(fù)電．(2)小球由A運動到BWAB＝－qELcos53°＝－8×10－5J，UAB＝WAB－q＝12V.【答案】(1)23×10－5C負(fù)電(2)－8×10－5J12V能力提升1．如圖所示，兩塊不帶電的豎直平行金屬板相距為d，一個重為G的帶電小球在重力作用下在兩板間豎直下落，此時小球的運動軌跡是AB，當(dāng)兩板間加上電壓U時，小球受力方向變成沿BC方向，則此小球所帶的電荷量應(yīng)是()A.GUB.G2UC.GdUD.2GdU【答案】C2．兩帶電小球，電荷量分別為＋q和－q，固定在一長度為l的絕緣桿兩端，置于電場強度為E的勻強電場中，桿與場強方向平行，其位置如圖所示，若此桿繞經(jīng)過O點垂直于桿的軸轉(zhuǎn)過180°，則在此過程中靜電力做功為()A．0B．qElC．2qElD．πqEl【解析】桿順時針轉(zhuǎn)時靜電力對兩個電荷均做正功，所以W總＝W1＋W2.由靜電力做功與路徑無關(guān)得：W1＝qU＝qEl，W2＝qU＝qEl，所以W總＝2qEl.【答案】C3.如圖所示，在勻強電場中，A、B、C、D、E、F六點構(gòu)成一邊長為a的正六邊形，電場方向平行于紙面．一電子e在外力作用下從A點移動到C點，克服電場力做功W，從C點移動到E點，其電勢能減少W.關(guān)于該勻強電場場強E的大小和方向的判斷，正確的是()A．E＝2W3ea，方向由C指向FB．E＝2W3ea，方向由F指向CC．E＝3W3ea，方向由A指向ED．E＝3W3ea，方向由E指向A【解析】電子由A到C有－W＝(－e)UAC，由C到E有W＝(－e)UCE，其中e表示元電荷電量，所以UAC＝－UCE＝UEC，即A、E兩點電勢相等，AE連線為勻強電場的等勢線．又因為UAC＝－W－e>0，所以場強的方向應(yīng)由F指向C(FC⊥AE)．場強大小E＝Ud＝UACa＋a2＝2W3ea.綜上知，B正確．【答案】B4．空間有一沿x軸對稱分布的電場，其電場強度E隨x變化的圖象如圖所示．下列說法中正確的是()A．O點的電勢最低B．x2點的電勢最高C．x1和－x1兩點的電勢相等D．x1和x3兩點的電勢相等【解析】電勢高低與場強大小無必然聯(lián)系．O點場強為0，電勢不一定最低，A錯．x2點是場強正向最大的位置，電勢不是最高，B錯．將電荷從x1移到－x1可由題圖知電場力做功為零，故兩點電勢相等，而把電荷從x1移到x3電場力做功不為零，C對，D錯．【答案】C5．勻強電場中場強為40N/C，在同一條電場線上有A、B兩點，把質(zhì)量為2×10－9kg、帶電荷量為－2×10－9C的微粒從A點移到B點，靜電力做1.5×10－7J的正功．(1)A、B兩點間電勢差UAB是多少？(2)A、B兩點間距離是多少？(3)若微粒在A點具有與電場線同向的速度10m/s，在只有靜電力作用的情況下，求經(jīng)過B點時的速度．【解析】(1)由WAB＝qUAB得UAB＝WABq＝1.5×1