高中物理 第1章 電場 第5節(jié) 電場強度與電勢差的關(guān)系學業(yè)分層測評 粵教版

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電場強度與電勢差的關(guān)系 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．下列說法正確的有(　　) A．電勢為零的點，場強也為零 B．電勢為零的點，場強不一定為零；但場強為零的點，電勢一定為零 C．場強為零的點，電勢不一定為零；電勢為零的點，場強不一定為零 D．場強為零的點，電勢不一定為零；電勢為零的點，場強一定為零 【解析】　場強與電勢與空間位置的變化率有關(guān)，與電勢大小無關(guān)，所以場強為零的點，電勢不一定為零；電勢為零的點，場強不一定為零． 【答案】　C 2．(多選)關(guān)于場強的三個公式：①E＝；②E＝k；③E＝的適用范圍，下列說法中正確的是(　　) A．三個公式都只能在真空中適用 B．公式②只能在真空中適用，公式①和③在真空中和介質(zhì)中都適用 C．公式②和③只能在真空中適用，公式①在真空中和介質(zhì)中都適用 D．公式①適用于任何電場，公式②只適用于真空中點電荷形成的電場，公式③只適用于勻強電場 【解析】　公式E＝為定義式，適用于任何電場，無論介質(zhì)還是真空均可．E＝適用于勻強電場，無論真空還是介質(zhì)均可，而E＝，由F＝推出，僅適用于真空中的點電荷的電場． 【答案】　BD 3．在陰雨天氣下，當電場強度超過3.0106 V/m時，空氣將被擊穿而發(fā)生放電．現(xiàn)有一片帶電的烏云，距地面300 m高，發(fā)生閃電時烏云與地面的電勢差至少有(　　) A．9.0108 V　　 B．1.0108 V C．1.0104 V D．9.0104 V 【解析】　根據(jù)E＝，可得U＝Ed＝3.0106 V/m300 m＝9.0108 V，選項A正確． 【答案】　A 4．一帶電油滴在勻強電場E中的運動軌跡如圖156中虛線所示，電場方向豎直向下．若不計空氣阻力，則此帶電油滴從a運動到b的過程中，能量變化情況為(　　) 圖156 A．動能減少 B．電勢能增加 C．動能和電勢能之和減少 D．重力勢能和電勢能之和增加 【解析】　由圖示的軌跡可知電場力大于重力，則合力向上．從a到b電場力做正功，電勢能減少．合力做正功，所以動能增加，由動能定理可得W電－ W重＝ΔEk，動能和電勢能之和減少，重力勢能和電勢能之和減少，所以選項C正確． 【答案】　C 5.如圖157所示，實線表示電場線，虛線表示等勢線，a、b兩點的電勢分別為φa＝－50 V，φb＝－20 V，則a、b連線的中點c的電勢φc應(yīng)為(　　) 圖157 A．φc＝－35 V　 B．φc>－35 V C．φc<－35 V D．無法判斷 【解析】　電場線密的地方，等差等勢面也密集，故φc>－35 V. 【答案】　B 6．(多選)場強為E＝1.0102 V/m的勻強電場中，有相距d＝2.010－2 m的a，b兩點，則a，b兩點間的電勢差可能為(　　) A．1.0 V　　　 B．2.0 V C．3.0 V D．4.0 V 【解析】　當d為沿電場線方向兩點間的距離時，Uab最大，Uab＝Ed＝2 V，故選A、B. 【答案】　AB 7．如圖158所示，實線為電場線，虛線為等勢線，且相鄰兩等勢線間的電勢差相等．一正電荷在等勢線U3上時，具有動能20 J，它運動到等勢線U1上時，速度為零，令U2＝0，那么，當該電荷的電勢能為4 J時，其動能大小為(　　) 圖158 A．16 J B．10 J C．6 J D．4 J 【解析】　正電荷從等勢線U3運動到等勢線U1上時，克服電場力做功，電勢能增加了20 J，由U12＝U23知U1＝－U3，則點電荷在等勢線U1處電勢能為10 J，在U3處電勢能為－10 J，正電荷的總能量E＝10 J．當電勢能為4 J時，動能應(yīng)為6 J．選項C正確． 【答案】　C 8．如圖所示，a、b、c是勻強電場中的三個點，各點電勢分別為φa＝10 V，φb＝2 V，φc＝6 V，a、b、c三點在同一平面上，下列各圖中電場強度的方向表示正確的是(　　) A．　　 B．　　　　C．　　　D. 【解析】　由于是勻強電場，所以a、b連線的中點與c點等勢，電場強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． 【答案】　D [能力提升] 9.如圖159所示，勻強電場中，A、B、C三點構(gòu)成一邊長為a的等邊三角形，電場強度方向平行于紙面．現(xiàn)有一電子，在電場力作用下，由A至C動能減少W，而質(zhì)子在電場力作用下，由A到B動能增加W，則該勻強電場E的大小和方向的判定正確的是(　　) 【導學號：30800009】 圖159 A．E＝，方向垂直BC并由A指向BC B．E＝，方向垂直BC并由A指向BC C．E＝，方向垂直AC并由B指向AC D．E＝，方向垂直AB并由C指向AB 【解析】　電子在電場力作用下由A到C，克服電場力做功為W，質(zhì)子從A到B電場力做功為W，則質(zhì)子從A到C電場力做功也為W，因此B、C兩點是等勢點，B、C的連線為勻強電場的等勢線，電場線垂直于BC，電場強度的方向從A指向BC.A到BC的距離為asin 60＝a，則Eea＝W，所以E＝. 【答案】　A 10.如圖1510所示，A、B、C、D是勻強電場中一正方形的四個頂點，已知A、B、C三點的電勢分別為φA＝15 V，φB＝3 V，φC＝－3 V，由此可得D點電勢φD＝____________ V. 圖1510 【解析】　在勻強電場中，兩條長度相等的線段AD和BC，與場強方向間的夾角相等，則UAD＝UBC，即φA－φD＝φB－φC，即：15－φD＝3－(－3)，所以φD＝9 V. 【答案】　9 11．如圖1511中畫出了一個電場中的一簇互相平行且等間距的等勢面，并標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5 cm，兩點連線與等勢面夾角為37，一個電量為310－3 C的粒子正好靜止在此電場中，則此粒子重為多少？ 圖1511 【解析】　根據(jù)題意可知，A、B兩點沿場強方向(垂直于等勢面方向)的距離為d＝sin37＝510－20.6 m＝310－2 m，A、B兩點電勢差 UAB＝φA－φB＝(40－20) V＝20 V 所以電場強度E＝＝ V/m＝ 103 V/m 設(shè)粒子重為G，由平衡條件得 G＝qE＝310－3103 N＝2 N. 【答案】　2 N 12．如圖1512所示，在平行金屬帶電極板MN形成的電場中將電荷量為－410－6 C的點電荷從A點移到M板，電場力做負功810－4 J，把該點電荷從A點移到N板，電場力做正功為410－4 J，N板接地．則 圖1512 (1)A點的電勢φA是多少？ (2)UMN等于多少伏？ 【解析】　(1)N板接地，φN＝0，UAN＝＝ V＝－100 V，而UAN＝φA－φN＝φA，所以φA＝－100 V (2)UAM＝＝ V＝200 V UMN＝UMA＋UAN＝－200 V＋(－100) V＝－300 V. 【答案】　(1)－100 V　(2)－300 V