新教材同步系列2024春高中物理課時分層作業(yè)5電勢差及其與電場強度的關系粵教版必修第三冊

課時分層作業(yè)(五)電勢差及其與電場強度的關系題組一電勢差及其與靜電力做功的關系1．(多選)下列說法正確的是()A．沿電場線的方向，電勢漸漸降低B．A、B兩點間的電勢差與電勢零點的選取有關C．電勢差是一個標量，但有正值和負值之分D．電場中某點的電勢和放入該點的摸索電荷的電性、電荷量無關2．(多選)關于電勢差UAB和電勢φA、φB的理解，說法正確的是()A．φA、φB都有正負，所以電勢是矢量B．UAB表示B點與A點之間的電勢差，即UAB＝φB-φAC．UAB和UBA是不同的，它們的關系：UAB＝－UBAD．電勢零點的規(guī)定雖然是隨意的，但人們經(jīng)常規(guī)定大地或無窮遠處為電勢零點3．如圖所示，三個等勢面上有a、b、c、d四點，若將一正電荷由c經(jīng)a移到d點，電場力做正功W1；若由c經(jīng)b移到d點，電場力做正功W2。則W1與W2，c、d兩點電勢φc、φd關系為()A．W1＞W(wǎng)2，φc＞φd B．W1＜W2，φc＜φdC．W1＝W2，φc＜φd D．W1＝W2，φc＞φd4．一個帶負電的質(zhì)點，帶電荷量為2.0×10-9C，在靜電場中由a點移動到b點。在這個過程中，除電場力外，其他外力做的功為6.0×10-5J，質(zhì)點的動能削減了8.0×10-5J，則a、b兩點間的電勢差Uab為()A．1×104V B．－1×104VC．7×104V D．－7×104V題組二電場強度與電勢差的關系5．如圖所示，a、b、c、d是勻強電場中的四個點，它們正好是一個矩形的四個頂點。電場線與矩形所在平面平行。已知a點的電勢為20V，b點的電勢為24V，d點的電勢為4V，由此可知c點的電勢為()A．4V B．8VC．12V D．24V6．如圖所示，A、B、C、D是勻強電場中的四個點，D是BC的中點，A、B、C構(gòu)成一個直角三角形，AB長為1m，電場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．電場強度的方向由C指向BB．電場強度的方向垂直AD連線斜向上C．電場強度的大小為10V/mD．電場強度的大小為2037．如圖所示是勻強電場中的一組等勢面，每兩個相鄰等勢面間的距離都是25cm，由此可確定電場強度的方向及大小為()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)在勻強電場中，A、B、C、D、E、F位于邊長為L＝2cm的正六邊形的頂點上，勻強電場的方向平行于正六邊形所在的平面。已知A、B、D、E的電勢分別為－2V、0V、6V、4V。則下列說法正確的是()A．C點的電勢φC＝2VB．A、F間的電勢差UAF＝2VC．C、F間的電勢差UCF＝4VD．該勻強電場的電場強度大小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。當一塊烏云位于另一塊烏云正下方時，云間電場強度達到1.0×106V/m。若此時兩塊云間的電場可視為勻強電場，這時空氣恰被擊穿而變成導體，兩塊烏云通過空氣放電，形成閃電。探究：(1)兩塊烏云即將放電時云間的電勢差為多大？(2)地面視察者看到閃電后8.0s才聽到雷聲，則閃電發(fā)生點離視察者多遠？(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)真空中兩個點電荷Q1、Q2分別固定于x軸上x1＝0和x2＝4a的兩點，在它們的連線上場強E與x關系如圖所示(取x軸正方向為場強正方向，無窮遠處電勢為零)，以下推斷正確的是()A．Q1帶正電、Q2帶負電B．Q1的電荷量是Q2的9倍C．x軸上3a處的電勢為零D．正點電荷q在x軸上a處的電勢能比在2a處的大11．(多選)在一靜止點電荷的電場中，任一點的電勢φ與該點到點電荷的距離r的關系如圖所示。電場中四個點a、b、c和d的電場強度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed。點a到點電荷的距離ra與點a的電勢φa已在圖中用坐標(ra，φa)標出，其余類推?，F(xiàn)將一帶正電的摸索電荷由a點依次經(jīng)b、c點移動到d點，在相鄰兩點間移動的過程中，電場力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd。下列選項正確的是()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)存在勻強電場，其電場線如圖中實線所示，方向未知，將帶電荷量為q＝－1.0×10-6C的點電荷由A點沿水平線移至B點，其電勢能增加了3×10-5J，已知A、B兩點間的距離為2cm，兩點連線與電場線成60°角。(1)求A、B兩點間的電勢差UAB；(2)若A點的電勢φA＝－1V，求B點的電勢φB；(3)求電場強度E的大小，并推斷其方向。13．如圖所示，光滑絕緣細桿豎直放置，它與以正電荷Q為圓心的某圓交于B、C兩點，質(zhì)量為m、電荷量為－q的有孔小球從桿上A點無初速度下滑。已知q?Q，AB＝h，小球滑到B點時的速度大小為3gh(1)小球由A到B的過程中電場力做的功；(2)A、C兩點的電勢差。課時分層作業(yè)(五)123456781011ACDCDDCBDDCDBDAC1．ACD[沿電場線的方向，電勢漸漸降低，故A正確；某點的電勢和電勢零點的選取有關，但兩點間的電勢差和電勢零點的選取無關，故B錯誤；電勢差是標量，可正、可負，故C正確；電場中某點的電勢和摸索電荷無關，由電場本身的性質(zhì)確定，故D正確。]2．CD[電勢、電勢差都是標量，A錯誤；UAB表示A點與B點之間的電勢差為UAB＝φA－φB＝－UBA，B錯誤，C正確；由題意可知，D正確。]3．D[由電場力做功與路徑無關可知，W1＝W2，故A、B錯誤；因為Wcd＝qUcd，又Wcd＞0，q＞0，所以Ucd＞0，Ucd＝φc－φd＞0，所以φc＞φd，故D正確，C錯誤。]4．C[設電場力做功為W，由動能定理知W＋6.0×10-5J＝－8.0×10-5J，可求得W＝－1.4×10-4J，因此a、b兩點間的電勢差為Uab＝Wq＝7×1045．B[Uad＝φa－φd＝20V－4V＝16V，在勻強電場中，相互平行的等長線段兩端點電勢差相等，故Ubc＝Uad，又Ubc＝φb－φc，所以φc＝φb－Uad＝24V－16V＝8V，B正確。]6．D[勻強電場中，φB＝－5V，φC＝15V，則B、C連線的中點D的電勢為φD＝φB+φC2＝-5+152V＝5V，故φD＝φA，AD為一條等勢線，依據(jù)電場線與等勢線垂直且沿著電場線方向電勢降低可知，電場強度的方向垂直于7．D[電場線與等勢面垂直且沿電場線方向電勢降低，故場強方向水平向右，場強大小E＝Ud＝108．CD[連接AD、BF、CE，AD與BF、CE的交點為M、N；設六邊形的中心點為O，如圖所示，由圖可知，AD與BF、CE都垂直，由六邊形的特點可知，AM＝MO＝ON＝ND，所以可知M、O、N的電勢分別是0V、2V、4V，因為φN＝φE＝4V，故CE為等勢線，C點的電勢肯定與N點相等，為4V，故A錯誤；由正六邊形的對稱性可知，F(xiàn)點的電勢與B點的電勢相等，也是0V，UAF＝φA－φF＝－2－0＝－2V，故B錯誤；點C、F之間的電勢差UCF＝φC－φF＝(4－0)V＝4V，故C正確；由幾何關系可知，AD＝2L＝2×2cm＝4cm＝0.04m，所以電場強度的大小E＝UDAAD＝69．解析：(1)當一塊烏云位于另一塊烏云正下方時，兩塊烏云間的距離為d＝1.0×103m。兩塊烏云間的電勢差為U＝Ed＝1.0×106×1.0×103V＝1.0×109V。(2)光傳播到地面所需的時間可以忽視不計，聲音在空氣中以3.4×102m/s的速度傳播，所以閃電發(fā)生點離視察者的距離為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，兩點電荷連線間某點場強為零，可知兩點電荷電性相同，再由場強的正負可知兩點電荷均帶正電，A錯誤；x軸上3a處的合場強為零，依據(jù)點電荷場強公式E＝kQr2可得，Q1的電荷量是Q2的9倍，B正確；x軸上3a處的場強為零，但是Q1、Q2均帶正電，所以電勢大于零，C錯誤；在x軸上場強從a處指向2a處，沿場強方向電勢越來越低，由Ep＝qφ可知正點電荷q在x軸上a處的電勢能比在211．AC[由題圖知，a、b、c、d四個點距點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錯誤；在移動電荷的過程中，電場力做的功與電勢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兩點間沿電場線方向的距離為d＝2×10-2cos60°m＝0.01m從而得E＝UAd＝方向沿電場線指向左下方。答案：(1)