高中物理 电势差与电场强度的关系课时训练6（含解析）新人教版选修31.doc

课时训练6电势差与电场强度的关系1.在水深超过200 m的深海,光线极少,能见度极低。有一种电鳗具有特殊的适应性,能通过自身发出生物电,获得食物,威胁敌害,保护自己。若该电鳗的头尾相当于两个电极,它在海水中产生的电场强度达104v/m,可击昏敌害,电鳗身长为50 cm,则它在放电时产生的瞬间电压为()a.10 vb.500 vc.5 000 vd.10 000 v答案:c解析:瞬间电压即瞬间电势差,求电势差有两个公式:一是匀强电场中电势差与电场强度的关系式u=ed;二是电势差的定义式u=。本题显然不能用u=求解,因为不存在移动电荷做功的问题。题目中也没有说明电鳗头尾间产生的电场是不是匀强电场,但题目告诉了该电场的电场强度值,这意味着我们可以把它当匀强电场处理,因此,可以用u=ed求解。由u=ed可知,电鳗在放电时产生的瞬间电压为u=ed=1040.5 v=5000 v。2.三个点电荷电场的电场线分布如图所示,图中a、b两点处的电场强度大小分别为ea、eb,电势分别为a、b,则()a.eaeb,abb.eaeb,aeb,abd.eab答案:c解析:由题图可知,a点附近的电场线比b点附近的电场线密,所以eaeb。电场线由电势较高的等势面指向电势较低的等势面,a点所在的等势面的电势一定低于b点所在的等势面的电势,即ba。故选项c正确。3.如图所示,a、b、c三点都在匀强电场中,已知acbc,abc=60,bc=20 cm,把一个电荷量q=10-5c的正电荷从a移到b静电力做功为零;从b移到c静电力做功为-1.7310-3j,则该匀强电场的电场强度大小和方向是()a.865 v/m,垂直ac向左b.865 v/m,垂直ac向右c.1 000 v/m,垂直ab斜向上d.1 000 v/m,垂直ab斜向下答案:d解析:把电荷q从a移到b静电力不做功,说明a、b两点在同一等势面上。因该电场为匀强电场,等势面应为平面,故图中直线ab即为等势线,电场强度方向应垂直于等势面,可见选项a、b不正确。ubc=v=-173 v。b点电势比c点电势低173 v,因电场线指向电势降低的方向,所以电场强度方向必垂直于ab斜向下,电场强度大小e= v/m=1 000 v/m,因此选项d正确,c错误。4.(多选)如图所示,长为l、倾角为的光滑绝缘斜面处于水平向右的匀强电场中。一电荷量为+q、质量为m的小球,以初速度v0由斜面底端的m点沿斜面上滑,到达斜面顶端n的速度仍为v0,则()a.小球在n点的电势能小于在m点的电势能b.m、n两点的电势差为c.电场强度等于d.电场强度等于答案:ac解析:带电小球从m到n的过程中,只有重力和静电力做功,由动能定理wmn-mglsin =0得wmn=mglsin 0,所以电势能减少,a正确;m点与n点的电势差umn=,故b错;电场强度e=,c对,d错。5.如图所示,在xoy平面内有一个以o为圆心、半径r=0.1 m的圆,p为圆周上的一点,o、p两点连线与x轴正方向的夹角为。若空间存在沿y轴负方向的匀强电场,电场强度大小e=100 v/m,则o、p两点间的电势差可表示为()a.uop=-10sin vb.uop=10sin vc.uop=-10cos vd.uop=10cos v答案:a解析:由题图可知匀强电场的方向沿y轴负方向。沿着电场线的方向电势是降低的,所以p点的电势高于o点的电势,o、p两点的电势差uop为负值。根据电势差与电场强度的关系uop=-ed=-ersin =-10sin v,所以a正确。6.匀强电场中的三点a、b、c是一个三角形的三个顶点,ab的长度为1 m,d为ab的中点,如图所示。已知电场线的方向平行于abc所在平面,a、b、c三点的电势分别为14 v、6 v和2 v。设电场强度大小为e,一电荷量为110-6 c的正电荷从d点移到c点静电力所做的功为w,则()a.w=810-6j,e8 v/mb.w=610-6j,e6 v/mc.w=810-6j,e8 v/md.w=610-6j,e6 v/m答案:a解析:在匀强电场中,沿ab方向电势是均匀降落的,d为ab的中点,则d=v=10 v,从d点移到c点静电力所做的功为w=qudc=q(d-c)=110-6(10-2)j=810-6j;由题图及各点电势可知,电场方向不沿ab方向,所以电场强度e=8 v/m,正确选项为a。7.质量为m、带电荷量为-q的微粒(重力不计),在匀强电场中的a点时速度为v,方向与电场线垂直,在b点时的速度为2v,如图所示。已知a、b两点间距离为d,求:(1)a、b两点间的电压。(2)电场强度的大小和方向。答案:(1)(2)方向:水平向左解析:(1)由动能定理得qu=m(2v)2-mv2,a、b间的电压u=。(2)电场力做正功,电场强度水平向左。由运动的合成与分解知识可知,带电微粒在b点的速度可分解为:竖直方向:vy=v,水平方向:vx,+=(2v)2,即+v2=(2v)2,所以vx=v。水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,设电场强度为e,at=vx,a=,t=。水平方向的位移x=t=t,竖直方向的位移y=vt,x2+y2=d2。解方程组得e=。8.如图所示的电场,等势面是一簇互相平行的竖直平面,间隔均为d,各等势面的电势已在图中标出(u0)。现有一质量为m的带电小球以初速度v0与水平方向成45角斜向上射入电场,要使小球做直线运动,求:(1)小球应带何种电荷?电荷量是多少?(2)小球在入射方向上的最大位移是多少?(电场足够大)答案:(1)正电荷(2)解析:(1)由等势面的形状可知,该电场为匀强电场,作电场线如图(a)所示。由题意知,只有小球受到向左的静电力,静电力和重力的合力与初速度才可能在一条直线上,如图(b)所示,只有当f