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

PAGE6-電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系(時間：40分鐘分值：100分)選擇題(本題共8小題，每小題6分)1．(多選)在一個勻強(qiáng)電場中有a、b兩點相距為d，電場強(qiáng)度為E，把一個電量為q的負(fù)電荷由a移到b點時，電場力對電荷做正功W，以下說法正確的是()A．a(chǎn)點電勢比b點電勢低B．a(chǎn)、b兩點電勢差大小為U＝EdC．a(chǎn)、b兩點電勢差大小為U＝eq\f(W,q)D．該電荷在b點電勢能較a點大AC[由題意電場力做正功W知，逆著電場線移動電荷，A對；電勢能削減，D錯；a、b兩點連線不肯定是沿電場線方向，B錯；由靜電力做功與電勢差的關(guān)系知，C對．故選A、C.]2.如圖是一個勻強(qiáng)電場的等勢面示意圖，每兩個相鄰的等勢面相距2cm，由此可以確定電場強(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[電場強(qiáng)度E＝eq\f(U,d)＝100V/m，電場強(qiáng)度的方向垂直于等勢面指向電勢著陸的方向，即水平向左，選項B正確．]3．如圖所示，在勻強(qiáng)電場中，A、B兩點相距10cm，E＝100V/m，AB與電場線方向的夾角θ＝120°，則A、B兩點間的電勢差為()A．5V B．－5VC．10V D．－10VB[A、B兩點在場強(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)電場中，過O點作線段OA＝OB＝OC＝OD＝10cm，已知O、A、B、C、D各點電勢分別為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[在靜電場中，電場線和等勢面是垂直的，因為φA＝φC＝7V，即A、C兩點為等勢點，依據(jù)勻強(qiáng)電場的特點，過O點的電場線肯定垂直于A、C兩點的連線．很簡單看出場強(qiáng)的方向最接近于BO的方向．由于E＝eq\f(U,d)，所以場強(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)電場中的三個點，各點電勢分別為φa＝10V，φb＝2V，φc＝6V，a、b、c三點在同一平面上，下列各圖中電場強(qiáng)度的方向表示正確的是()ABCDD[由于是勻強(qiáng)電場，所以a、b連線的中點與c點等勢，電場強(qiáng)度的方向垂直于等勢面且由高電勢指向低電勢處，所以D正確．]6.如圖所示，a、b、c是一條電場線上的三個點，電場線的方向由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三點的電勢和電場強(qiáng)度，可以判定()A．φa>φb>φc B．Ea>Eb>EcC．φa－φb＝φb－φc D．Ea＝Eb>EcA[沿電場線方向電勢降低，故φa>φb>φc，A對．由于題目只供應(yīng)了未知電場的一條電場線，故無法推斷a、b、c三點的場強(qiáng)大小關(guān)系，也就無法推斷a、b間與b、c間的電勢差的大小關(guān)系，B、C、D錯．]7．如圖所示，勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為1×103N/C，ab、dc與電場方向平行，bc、ad與電場方向垂直，ab＝dc＝4cm，bc＝ad＝3cm，則下述計算結(jié)果正確的是()A．a(chǎn)、b之間的電勢差為4000VB．a(chǎn)、c之間的電勢差為50VC．將q＝－5×10－3C的點電荷沿矩形路徑abcda移動一周D．將q＝－5×10－3C的點電荷沿abc或adc從a移動到cC[Uab＝E·ab＝1×103×0.04V＝40V，選項A錯誤；Uac＝Uab＝40V，選項B錯誤；將帶負(fù)電的點電荷移動一周，電勢差為零，電場力做功為零，選項C正確；Wac＝qUac＝－5×10－3×40J＝－0.2J，選項D錯誤．]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點離A板4cm，下列說法正確的是()A．E＝2000V/m，φC＝200VB．E＝5000V/m，φC＝－200VC．電子在C點具有的電勢能為－200eVD．電子在C點具有的電勢能為200eVBD[A板接地，則其電勢為零，因為A板帶正電且A、B兩板間的電壓為600V，則B板電勢為－600V，由此知C點電勢為負(fù)值，則A、B兩板間場強(qiáng)E＝eq\f(U,d)＝eq\f(600V,12cm)＝50V/cm＝5000V/m，φC＝－EdAC＝－50×4V＝－200V，A錯誤，B正確；電子在C點具有的電勢能為200eV，C錯誤，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軸對稱的等勢面，在x軸上有A、B兩點，則()A．A、B兩點的場強(qiáng)方向與x軸同向B．A、B兩點的場強(qiáng)方向與x軸反向C．A點的場強(qiáng)EA大于B點的場強(qiáng)EBD．A點的場強(qiáng)EA小于B點的場強(qiáng)EBAD[由電場線與等勢面的關(guān)系可知，電場線肯定與等勢面垂直，由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面，作出相應(yīng)的電場線的分布，如圖所示．則可知A，B兩點的場強(qiáng)方向與x軸同向．由電場線的疏密可知，A點的場強(qiáng)EA小于B點的場強(qiáng)EB.故正確答案為A、D.]2.如圖所示，勻強(qiáng)電場方向平行于xOy平面，在xOy平面內(nèi)有一個半徑為R＝5m的圓，圓上有一個電荷量為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沿圓周移動時，其電勢能Ep＝2.5×10－5sinθ(J)A．x軸位于零勢面上B．電場強(qiáng)度大小為500V/m，方向沿y軸正方向C．y軸位于零勢面上D．電場強(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軸上的勢能為零，是零勢面，電場線與y軸平行，A正確，C錯誤；當(dāng)θ＝90°時，Ep＝2.5×10－5J，由Ep＝EqR解得E＝500V/m，此時電勢能大于零，故電場強(qiáng)度的方向沿y軸負(fù)方向，B、D錯誤．]3.(多選)如圖，同一平面內(nèi)的a、b、c、d四點處于勻強(qiáng)電場中，電場方向與此平面平行，M為a、c連線的中點，N為b、d連線的中點．一電荷量為q(q>0)的粒子從a點移動到b點，其電勢能減小W1；若該粒子從c點移動到d點，其電勢能減小W2.下列說法正確的是()A．此勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向肯定與a、b兩點連線平行B．若該粒子從M點移動到N點，則電場力做功肯定為eq\f(W1＋W2,2)C．若c、d之間的距離為L，則該電場的場強(qiáng)大小肯定為eq\f(W2,qL)D．若W1＝W2，則a、M兩點之間的電勢差肯定等于b、N兩點之間的電勢差BD[由題意得，(φa－φb)q＝W1，(φc－φd)q＝W2，只能得出a、b兩點間和c、d兩點間的電勢關(guān)系，無法確定場強(qiáng)的方向，選項A錯誤；若c、d之間的距離為L，因無法確定場強(qiáng)的方向，故無法確定場強(qiáng)的大小，選項C錯誤；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點移動到N點電場力做的功為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表示某電場中的三個等勢面，相鄰等勢面間的電勢差相等，一電子從右側(cè)垂直等勢面A向左進(jìn)入電場，運動軌跡與等勢面分別交于a、b、c三點，則可以推斷()A．三個等勢面的電勢大小為φA>φB>φCB．三個等勢面的電勢大小為φC>φB>φAC．電子由a到c電勢能不斷減小D．電子由a到c動能不斷減小AD[由等勢面畫出電場線、電子在c點受力和運動方向如圖，并由此得出電場線垂直等勢面指向左，φA>φB>φC，A正確，B錯誤；從a至c電場力做負(fù)功，電勢能不斷增加，動能不斷減小，C錯誤，D正確．]二、非選擇題(28分)5.(14分)如圖中畫出了一個電場中的一簇相互平行且等間距的等勢面，并標(biāo)出了各等勢面的電勢值．電場中A、B兩點所處位置如圖所示，它們之間的距離為5cm，兩點連線與等勢面夾角為37°，一個電量為3×10－3C[解析]依據(jù)題意可知，A、B兩點沿場強(qiáng)方向(垂直于等勢面方向)的距離為d＝eq\x\to(AB)sin37°＝5×10－2×0.6m＝3×10－2m，A、B兩點電勢差UAB＝φA－φB＝(40－20)V＝20V所以電場強(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，場強(qiáng)E＝1.2×102V/m，極板間距離d＝5cm，電場中C點和D點分別到A、B兩板的距離均為0.5cm，B板接地(1)C、D兩點的電勢和兩點間的電勢差；(2)將點電荷q＝2×10－2C從C點勻速移到D[解析](1)因正極板接地，故板間各點電勢均小于零，由U＝Ed得UBD＝EdBD＝1.2×102×0.5×10－2V＝0.6V，即φD＝－0.6V.由于dCB＝5cm