新教材同步系列2024春高中物理課時(shí)分層作業(yè)5電勢(shì)差及其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系粵教版必修第三冊(cè)

課時(shí)分層作業(yè)(五)電勢(shì)差及其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系題組一電勢(shì)差及其與靜電力做功的關(guān)系1．(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．沿電場(chǎng)線的方向，電勢(shì)漸漸降低B．A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與電勢(shì)零點(diǎn)的選取有關(guān)C．電勢(shì)差是一個(gè)標(biāo)量，但有正值和負(fù)值之分D．電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)和放入該點(diǎn)的摸索電荷的電性、電荷量無(wú)關(guān)2．(多選)關(guān)于電勢(shì)差UAB和電勢(shì)φA、φB的理解，說(shuō)法正確的是()A．φA、φB都有正負(fù)，所以電勢(shì)是矢量B．UAB表示B點(diǎn)與A點(diǎn)之間的電勢(shì)差，即UAB＝φB-φAC．UAB和UBA是不同的，它們的關(guān)系：UAB＝－UBAD．電勢(shì)零點(diǎn)的規(guī)定雖然是隨意的，但人們經(jīng)常規(guī)定大地或無(wú)窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn)3．如圖所示，三個(gè)等勢(shì)面上有a、b、c、d四點(diǎn)，若將一正電荷由c經(jīng)a移到d點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功W1；若由c經(jīng)b移到d點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功W2。則W1與W2，c、d兩點(diǎn)電勢(shì)φc、φd關(guān)系為()A．W1＞W(wǎng)2，φc＞φd B．W1＜W2，φc＜φdC．W1＝W2，φc＜φd D．W1＝W2，φc＞φd4．一個(gè)帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)，帶電荷量為2.0×10-9C，在靜電場(chǎng)中由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)。在這個(gè)過(guò)程中，除電場(chǎng)力外，其他外力做的功為6.0×10-5J，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能削減了8.0×10-5J，則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab為()A．1×104V B．－1×104VC．7×104V D．－7×104V題組二電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系5．如圖所示，a、b、c、d是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)。電場(chǎng)線與矩形所在平面平行。已知a點(diǎn)的電勢(shì)為20V，b點(diǎn)的電勢(shì)為24V，d點(diǎn)的電勢(shì)為4V，由此可知c點(diǎn)的電勢(shì)為()A．4V B．8VC．12V D．24V6．如圖所示，A、B、C、D是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，D是BC的中點(diǎn)，A、B、C構(gòu)成一個(gè)直角三角形，AB長(zhǎng)為1m，電場(chǎng)線與三角形所在的平面平行，已知φA＝5V、φB＝－5V、φC＝15V，由此可以推斷()A．電場(chǎng)強(qiáng)度的方向由C指向BB．電場(chǎng)強(qiáng)度的方向垂直AD連線斜向上C．電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為10V/mD．電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為2037．如圖所示是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的一組等勢(shì)面，每?jī)蓚€(gè)相鄰等勢(shì)面間的距離都是25cm，由此可確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向及大小為()A．豎直向下，E＝0.4V/mB．水平向右，E＝0.4V/mC．水平向左，E＝40V/mD．水平向右，E＝40V/m8．(多選)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，A、B、C、D、E、F位于邊長(zhǎng)為L(zhǎng)＝2cm的正六邊形的頂點(diǎn)上，勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向平行于正六邊形所在的平面。已知A、B、D、E的電勢(shì)分別為－2V、0V、6V、4V。則下列說(shuō)法正確的是()A．C點(diǎn)的電勢(shì)φC＝2VB．A、F間的電勢(shì)差UAF＝2VC．C、F間的電勢(shì)差UCF＝4VD．該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E＝200V/m9．天空中有兩塊烏云，它們之間的豎直距離為1.0×103m，水平相距5.0×103m。受氣流影響，兩塊烏云均以10m/s的速率沿水平方向相互靠近。當(dāng)一塊烏云位于另一塊烏云正下方時(shí)，云間電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到1.0×106V/m。若此時(shí)兩塊云間的電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，這時(shí)空氣恰被擊穿而變成導(dǎo)體，兩塊烏云通過(guò)空氣放電，形成閃電。探究：(1)兩塊烏云即將放電時(shí)云間的電勢(shì)差為多大？(2)地面視察者看到閃電后8.0s才聽(tīng)到雷聲，則閃電發(fā)生點(diǎn)離視察者多遠(yuǎn)？(聲音在空氣中的傳播速度約為3.4×102m/s)10．(多選)(2024·江蘇南京、鹽城二模)真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1、Q2分別固定于x軸上x(chóng)1＝0和x2＝4a的兩點(diǎn)，在它們的連線上場(chǎng)強(qiáng)E與x關(guān)系如圖所示(取x軸正方向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)正方向，無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零)，以下推斷正確的是()A．Q1帶正電、Q2帶負(fù)電B．Q1的電荷量是Q2的9倍C．x軸上3a處的電勢(shì)為零D．正點(diǎn)電荷q在x軸上a處的電勢(shì)能比在2a處的大11．(多選)在一靜止點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，任一點(diǎn)的電勢(shì)φ與該點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離r的關(guān)系如圖所示。電場(chǎng)中四個(gè)點(diǎn)a、b、c和d的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed。點(diǎn)a到點(diǎn)電荷的距離ra與點(diǎn)a的電勢(shì)φa已在圖中用坐標(biāo)(ra，φa)標(biāo)出，其余類(lèi)推?，F(xiàn)將一帶正電的摸索電荷由a點(diǎn)依次經(jīng)b、c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn)，在相鄰兩點(diǎn)間移動(dòng)的過(guò)程中，電場(chǎng)力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd。下列選項(xiàng)正確的是()A．Ea∶Eb＝4∶1B．Ec∶Ed＝2∶1C．Wab∶Wbc＝3∶1D．Wbc∶Wcd＝1∶312．如圖所示，在豎直平面內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，其電場(chǎng)線如圖中實(shí)線所示，方向未知，將帶電荷量為q＝－1.0×10-6C的點(diǎn)電荷由A點(diǎn)沿水平線移至B點(diǎn)，其電勢(shì)能增加了3×10-5J，已知A、B兩點(diǎn)間的距離為2cm，兩點(diǎn)連線與電場(chǎng)線成60°角。(1)求A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB；(2)若A點(diǎn)的電勢(shì)φA＝－1V，求B點(diǎn)的電勢(shì)φB；(3)求電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小，并推斷其方向。13．如圖所示，光滑絕緣細(xì)桿豎直放置，它與以正電荷Q為圓心的某圓交于B、C兩點(diǎn)，質(zhì)量為m、電荷量為－q的有孔小球從桿上A點(diǎn)無(wú)初速度下滑。已知q?Q，AB＝h，小球滑到B點(diǎn)時(shí)的速度大小為3gh(1)小球由A到B的過(guò)程中電場(chǎng)力做的功；(2)A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)差。課時(shí)分層作業(yè)(五)123456781011ACDCDDCBDDCDBDAC1．ACD[沿電場(chǎng)線的方向，電勢(shì)漸漸降低，故A正確；某點(diǎn)的電勢(shì)和電勢(shì)零點(diǎn)的選取有關(guān)，但兩點(diǎn)間的電勢(shì)差和電勢(shì)零點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；電勢(shì)差是標(biāo)量，可正、可負(fù)，故C正確；電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)和摸索電荷無(wú)關(guān)，由電場(chǎng)本身的性質(zhì)確定，故D正確。]2．CD[電勢(shì)、電勢(shì)差都是標(biāo)量，A錯(cuò)誤；UAB表示A點(diǎn)與B點(diǎn)之間的電勢(shì)差為UAB＝φA－φB＝－UBA，B錯(cuò)誤，C正確；由題意可知，D正確。]3．D[由電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)可知，W1＝W2，故A、B錯(cuò)誤；因?yàn)閃cd＝qUcd，又Wcd＞0，q＞0，所以Ucd＞0，Ucd＝φc－φd＞0，所以φc＞φd，故D正確，C錯(cuò)誤。]4．C[設(shè)電場(chǎng)力做功為W，由動(dòng)能定理知W＋6.0×10-5J＝－8.0×10-5J，可求得W＝－1.4×10-4J，因此a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為Uab＝Wq＝7×1045．B[Uad＝φa－φd＝20V－4V＝16V，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，相互平行的等長(zhǎng)線段兩端點(diǎn)電勢(shì)差相等，故Ubc＝Uad，又Ubc＝φb－φc，所以φc＝φb－Uad＝24V－16V＝8V，B正確。]6．D[勻強(qiáng)電場(chǎng)中，φB＝－5V，φC＝15V，則B、C連線的中點(diǎn)D的電勢(shì)為φD＝φB+φC2＝-5+152V＝5V，故φD＝φA，AD為一條等勢(shì)線，依據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直且沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低可知，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向垂直于7．D[電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直且沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，故場(chǎng)強(qiáng)方向水平向右，場(chǎng)強(qiáng)大小E＝Ud＝108．CD[連接AD、BF、CE，AD與BF、CE的交點(diǎn)為M、N；設(shè)六邊形的中心點(diǎn)為O，如圖所示，由圖可知，AD與BF、CE都垂直，由六邊形的特點(diǎn)可知，AM＝MO＝ON＝ND，所以可知M、O、N的電勢(shì)分別是0V、2V、4V，因?yàn)棣誑＝φE＝4V，故CE為等勢(shì)線，C點(diǎn)的電勢(shì)肯定與N點(diǎn)相等，為4V，故A錯(cuò)誤；由正六邊形的對(duì)稱(chēng)性可知，F(xiàn)點(diǎn)的電勢(shì)與B點(diǎn)的電勢(shì)相等，也是0V，UAF＝φA－φF＝－2－0＝－2V，故B錯(cuò)誤；點(diǎn)C、F之間的電勢(shì)差UCF＝φC－φF＝(4－0)V＝4V，故C正確；由幾何關(guān)系可知，AD＝2L＝2×2cm＝4cm＝0.04m，所以電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E＝UDAAD＝69．解析：(1)當(dāng)一塊烏云位于另一塊烏云正下方時(shí)，兩塊烏云間的距離為d＝1.0×103m。兩塊烏云間的電勢(shì)差為U＝Ed＝1.0×106×1.0×103V＝1.0×109V。(2)光傳播到地面所需的時(shí)間可以忽視不計(jì)，聲音在空氣中以3.4×102m/s的速度傳播，所以閃電發(fā)生點(diǎn)離視察者的距離為s＝vt＝3.4×102×8.0m＝2.72×103m。答案：(1)1.0×109V(2)2.72×103m10．BD[由題圖可知，兩點(diǎn)電荷連線間某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零，可知兩點(diǎn)電荷電性相同，再由場(chǎng)強(qiáng)的正負(fù)可知兩點(diǎn)電荷均帶正電，A錯(cuò)誤；x軸上3a處的合場(chǎng)強(qiáng)為零，依據(jù)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式E＝kQr2可得，Q1的電荷量是Q2的9倍，B正確；x軸上3a處的場(chǎng)強(qiáng)為零，但是Q1、Q2均帶正電，所以電勢(shì)大于零，C錯(cuò)誤；在x軸上場(chǎng)強(qiáng)從a處指向2a處，沿場(chǎng)強(qiáng)方向電勢(shì)越來(lái)越低，由Ep＝qφ可知正點(diǎn)電荷q在x軸上a處的電勢(shì)能比在211．AC[由題圖知，a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)距點(diǎn)電荷的距離依次增大，且rb＝2ra，由E＝kQr2知，Ea∶Eb＝4∶1，故A正確；rd＝2rc，由E＝kQr2知，Ec∶Ed＝4∶1，故B錯(cuò)誤；在移動(dòng)電荷的過(guò)程中，電場(chǎng)力做的功與電勢(shì)能的改變量大小相等，則Wab∶Wbc＝q(φa－φb)∶q(φb－φc)＝3∶1，故C正確；Wbc∶Wcd＝q(φb－φc)∶q(φc12．解析：(1)由題意知，靜電力做負(fù)功為WAB＝－3×10-5J由UAB＝W得UAB＝30V。(2)UAB＝φA－φB故φB＝φA－UAB＝(－1－30)V＝－31V。(3)A、B兩點(diǎn)間沿電場(chǎng)線方向的距離為d＝2×10-2cos60°m＝0.01m從而得E＝UAd＝方向沿電場(chǎng)線指向左下方。答案：(1)