2024-2025學(xué)年高中物理課時(shí)分層作業(yè)5電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系含解析粵教版選修3-1

PAGE6-電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系(時(shí)間：40分鐘分值：100分)選擇題(本題共8小題，每小題6分)1．(多選)在一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)中有a、b兩點(diǎn)相距為d，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，把一個(gè)電量為q的負(fù)電荷由a移到b點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功W，以下說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)低B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)電勢(shì)差大小為U＝EdC．a(chǎn)、b兩點(diǎn)電勢(shì)差大小為U＝eq\f(W,q)D．該電荷在b點(diǎn)電勢(shì)能較a點(diǎn)大AC[由題意電場(chǎng)力做正功W知，逆著電場(chǎng)線移動(dòng)電荷，A對(duì)；電勢(shì)能削減，D錯(cuò)；a、b兩點(diǎn)連線不肯定是沿電場(chǎng)線方向，B錯(cuò)；由靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系知，C對(duì)．故選A、C.]2.如圖是一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面示意圖，每?jī)蓚€(gè)相鄰的等勢(shì)面相距2cm，由此可以確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和數(shù)值是()A．豎直向下，E＝100V/mB．水平向左，E＝100V/mC．水平向左，E＝200V/mD．水平向右，E＝200V/mB[電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(U,d)＝100V/m，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向垂直于等勢(shì)面指向電勢(shì)著陸的方向，即水平向左，選項(xiàng)B正確．]3．如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，A、B兩點(diǎn)相距10cm，E＝100V/m，AB與電場(chǎng)線方向的夾角θ＝120°，則A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為()A．5V B．－5VC．10V D．－10VB[A、B兩點(diǎn)在場(chǎng)強(qiáng)方向上的距離d＝eq\x\to(AB)·cos(180°－120°)＝10×eq\f(1,2)cm＝5cm.由于φA<φB，則UAB＝－Ed＝－100×5×10－2V＝－5V，故選B.]4.如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，過(guò)O點(diǎn)作線段OA＝OB＝OC＝OD＝10cm，已知O、A、B、C、D各點(diǎn)電勢(shì)分別為0、7V、8V、7V、5V，A．70V/m，沿OA方向 B．70V/m，沿OC方向C．80V/m，沿OB方向 D．80V/m，沿BO方向D[在靜電場(chǎng)中，電場(chǎng)線和等勢(shì)面是垂直的，因?yàn)棣誂＝φC＝7V，即A、C兩點(diǎn)為等勢(shì)點(diǎn)，依據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn)，過(guò)O點(diǎn)的電場(chǎng)線肯定垂直于A、C兩點(diǎn)的連線．很簡(jiǎn)單看出場(chǎng)強(qiáng)的方向最接近于BO的方向．由于E＝eq\f(U,d)，所以場(chǎng)強(qiáng)的大小也最接近于eq\f(UBO,OB)＝eq\f(8,0.1)V/m＝80V/m.故D正確．]5．a(chǎn)、b、c是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn)，各點(diǎn)電勢(shì)分別為φa＝10V，φb＝2V，φc＝6V，a、b、c三點(diǎn)在同一平面上，下列各圖中電場(chǎng)強(qiáng)度的方向表示正確的是()ABCDD[由于是勻強(qiáng)電場(chǎng)，所以a、b連線的中點(diǎn)與c點(diǎn)等勢(shì)，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向垂直于等勢(shì)面且由高電勢(shì)指向低電勢(shì)處，所以D正確．]6.如圖所示，a、b、c是一條電場(chǎng)線上的三個(gè)點(diǎn)，電場(chǎng)線的方向由a到c，a、b間的距離等于b、c間的距離，用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec分別表示a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度，可以判定()A．φa>φb>φc B．Ea>Eb>EcC．φa－φb＝φb－φc D．Ea＝Eb>EcA[沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，故φa>φb>φc，A對(duì)．由于題目只供應(yīng)了未知電場(chǎng)的一條電場(chǎng)線，故無(wú)法推斷a、b、c三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小關(guān)系，也就無(wú)法推斷a、b間與b、c間的電勢(shì)差的大小關(guān)系，B、C、D錯(cuò)．]7．如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為1×103N/C，ab、dc與電場(chǎng)方向平行，bc、ad與電場(chǎng)方向垂直，ab＝dc＝4cm，bc＝ad＝3cm，則下述計(jì)算結(jié)果正確的是()A．a(chǎn)、b之間的電勢(shì)差為4000VB．a(chǎn)、c之間的電勢(shì)差為50VC．將q＝－5×10－3C的點(diǎn)電荷沿矩形路徑abcda移動(dòng)一周D．將q＝－5×10－3C的點(diǎn)電荷沿abc或adc從a移動(dòng)到cC[Uab＝E·ab＝1×103×0.04V＝40V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；Uac＝Uab＝40V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；將帶負(fù)電的點(diǎn)電荷移動(dòng)一周，電勢(shì)差為零，電場(chǎng)力做功為零，選項(xiàng)C正確；Wac＝qUac＝－5×10－3×40J＝－0.2J，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]8．(多選)如圖所示，A、B兩板間電壓為600V，A板帶正電并接地，A、B兩板間距離為12cm，C點(diǎn)離A板4cm，下列說(shuō)法正確的是()A．E＝2000V/m，φC＝200VB．E＝5000V/m，φC＝－200VC．電子在C點(diǎn)具有的電勢(shì)能為－200eVD．電子在C點(diǎn)具有的電勢(shì)能為200eVBD[A板接地，則其電勢(shì)為零，因?yàn)锳板帶正電且A、B兩板間的電壓為600V，則B板電勢(shì)為－600V，由此知C點(diǎn)電勢(shì)為負(fù)值，則A、B兩板間場(chǎng)強(qiáng)E＝eq\f(U,d)＝eq\f(600V,12cm)＝50V/cm＝5000V/m，φC＝－EdAC＝－50×4V＝－200V，A錯(cuò)誤，B正確；電子在C點(diǎn)具有的電勢(shì)能為200eV，C錯(cuò)誤，D正確．]一、選擇題(本題共4小題，每小題6分)1.(多選)如圖所示，虛線表示一簇關(guān)于x軸對(duì)稱的等勢(shì)面，在x軸上有A、B兩點(diǎn)，則()A．A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與x軸同向B．A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與x軸反向C．A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)EA大于B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)EBD．A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)EA小于B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)EBAD[由電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系可知，電場(chǎng)線肯定與等勢(shì)面垂直，由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面，作出相應(yīng)的電場(chǎng)線的分布，如圖所示．則可知A，B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與x軸同向．由電場(chǎng)線的疏密可知，A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)EA小于B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)EB.故正確答案為A、D.]2.如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向平行于xOy平面，在xOy平面內(nèi)有一個(gè)半徑為R＝5m的圓，圓上有一個(gè)電荷量為q＝＋1×10－8C的摸索電荷P，半徑OP與x軸正方向的夾角為θ，P沿圓周移動(dòng)時(shí)，其電勢(shì)能Ep＝2.5×10－5sinθ(J)A．x軸位于零勢(shì)面上B．電場(chǎng)強(qiáng)度大小為500V/m，方向沿y軸正方向C．y軸位于零勢(shì)面上D．電場(chǎng)強(qiáng)度大小為500V/m，方向沿x軸正方向A[由Ep＝2.5×10－5sinθ(J)知，x軸上的勢(shì)能為零，是零勢(shì)面，電場(chǎng)線與y軸平行，A正確，C錯(cuò)誤；當(dāng)θ＝90°時(shí)，Ep＝2.5×10－5J，由Ep＝EqR解得E＝500V/m，此時(shí)電勢(shì)能大于零，故電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿y軸負(fù)方向，B、D錯(cuò)誤．]3.(多選)如圖，同一平面內(nèi)的a、b、c、d四點(diǎn)處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與此平面平行，M為a、c連線的中點(diǎn)，N為b、d連線的中點(diǎn)．一電荷量為q(q>0)的粒子從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)，其電勢(shì)能減小W1；若該粒子從c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn)，其電勢(shì)能減小W2.下列說(shuō)法正確的是()A．此勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向肯定與a、b兩點(diǎn)連線平行B．若該粒子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，則電場(chǎng)力做功肯定為eq\f(W1＋W2,2)C．若c、d之間的距離為L(zhǎng)，則該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小肯定為eq\f(W2,qL)D．若W1＝W2，則a、M兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差肯定等于b、N兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差BD[由題意得，(φa－φb)q＝W1，(φc－φd)q＝W2，只能得出a、b兩點(diǎn)間和c、d兩點(diǎn)間的電勢(shì)關(guān)系，無(wú)法確定場(chǎng)強(qiáng)的方向，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若c、d之間的距離為L(zhǎng)，因無(wú)法確定場(chǎng)強(qiáng)的方向，故無(wú)法確定場(chǎng)強(qiáng)的大小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于φM＝eq\f(φa＋φc,2)、φN＝eq\f(φb＋φd,2)、WMN＝q(φM－φN)，上述式子聯(lián)立求解得粒子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)電場(chǎng)力做的功為WMN＝eq\f(W1＋W2,2)，所以B正確；若W1＝W2，有φa－φb＝φc－φd，變形可得φa－φc＝φb－φd，又φa－φM＝φa－eq\f(φa＋φc,2)＝eq\f(φa－φc,2)，φb－φN＝φb－eq\f(φb＋φd,2)＝eq\f(φb－φd,2)，所以φa－φM＝φb－φN，D正確．]4．(多選)如圖所示，虛線A、B、C表示某電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等，一電子從右側(cè)垂直等勢(shì)面A向左進(jìn)入電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)軌跡與等勢(shì)面分別交于a、b、c三點(diǎn)，則可以推斷()A．三個(gè)等勢(shì)面的電勢(shì)大小為φA>φB>φCB．三個(gè)等勢(shì)面的電勢(shì)大小為φC>φB>φAC．電子由a到c電勢(shì)能不斷減小D．電子由a到c動(dòng)能不斷減小AD[由等勢(shì)面畫(huà)出電場(chǎng)線、電子在c點(diǎn)受力和運(yùn)動(dòng)方向如圖，并由此得出電場(chǎng)線垂直等勢(shì)面指向左，φA>φB>φC，A正確，B錯(cuò)誤；從a至c電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能不斷增加，動(dòng)能不斷減小，C錯(cuò)誤，D正確．]二、非選擇題(28分)5.(14分)如圖中畫(huà)出了一個(gè)電場(chǎng)中的一簇相互平行且等間距的等勢(shì)面，并標(biāo)出了各等勢(shì)面的電勢(shì)值．電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)所處位置如圖所示，它們之間的距離為5cm，兩點(diǎn)連線與等勢(shì)面夾角為37°，一個(gè)電量為3×10－3C[解析]依據(jù)題意可知，A、B兩點(diǎn)沿場(chǎng)強(qiáng)方向(垂直于等勢(shì)面方向)的距離為d＝eq\x\to(AB)sin37°＝5×10－2×0.6m＝3×10－2m，A、B兩點(diǎn)電勢(shì)差UAB＝φA－φB＝(40－20)V＝20V所以電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(UAB,d)＝eq\f(20,3×10－2)V/m＝eq\f(2,3)×103V/m設(shè)粒子重力為G，由平衡條件得G＝qE＝3×10－3×eq\f(2,3)×103N＝2N.[答案]2N6．(14分)如圖所示，平行金屬帶電極板A、B間可看成勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)E＝1.2×102V/m，極板間距離d＝5cm，電場(chǎng)中C點(diǎn)和D點(diǎn)分別到A、B兩板的距離均為0.5cm，B板接地(1)C、D兩點(diǎn)的電勢(shì)和兩點(diǎn)間的電勢(shì)差；(2)將點(diǎn)電荷q＝2×10－2C從C點(diǎn)勻速移到D[解析](1)因正極板接地，故板間各點(diǎn)電勢(shì)均小于零，由U＝Ed得UBD＝EdBD＝1.2×102×0.5×10－2V＝0.6V，即φD＝－0.6V.由于dCB＝5cm