高中物理第一章静电场6电势差与电场强度的关系课时训练新人教版.docx

电势差与电场强度的关系题组一对电场强度的进一步认识1.(多选)下列单位与V/m相当的是()A.N/CB.C/NC.C/mD.J/(Cm)解析:各种单位之间的联系可根据物理学中相关公式进行推导。如电场强度E=或E=,因此电场强度的两个单位V/m、N/C相当。根据功的公式W=Fx,其中F=Eq,可推导单位J/(Cm)与V/m也相当,故A、D对。答案:AD2.右图是一个匀强电场的等势面,每两个相邻等势面相距2 cm,由此可以确定电场强度的方向和数值是()A.竖直向下,E=100 V/mB.水平向左,E=100 V/mC.水平向左,E=200 V/mD.水平向右,E=200 V/m解析:根据电场强度的方向应与等势面垂直,且由较高的等势面指向较低的等势面,可知该电场强度的方向水平向左。由电场强度与电势差的关系得E=100 V/m。答案:B题组二电势差与电场强度的关系3.如图所示,匀强电场电场强度E=50 V/m。A、B两点相距 l=20 cm,且A、B连线与电场线的夹角为60,则A、B两点间的电势差UAB为()A.-10 VB.10 VC.-5 VD.-5 V解析:A、B两点间的电势差U=Ed=Elcos 60=500.2 V=5 V,根据电场线的方向可知AB)(1)它受到的静电力多大?(2)静电力做功是多少?(3)电势能是增加还是减少?改变了多少?解析:(1)E=5.0106 V/m则F=qE=1.610-195.0106 N=8.010-13 N。(2)W=qU=1.610-193510-3 J=5.610-21 J。(3)因为静电力做5.610-21 J的正功,所以电势能减少,减少了5.610-21 J。答案:(1)8.010-13 N(2)5.610-21 J(3)减少5.610-21 J(建议用时:30分钟) 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104 V/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=5 000 V。答案:C2.三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。答案:C3.如图所示,在匀强电场中相距10 mm的两等势面AA、BB,其间有一静止的油滴P。已知油滴P的重力是1.610-4 N,所带的电荷量是+3.210-9 C,则下面判断正确的是()A.ABUAB=100 VB.ABUAB=750 VC.ABUBA=500 VD.ABUBA=1 000 V解析:带电油滴受到重力和静电力处于平衡状态,即mg=qE,匀强电场的电场强度大小E=,由以上两式得|UAB|=500 V,由于油滴受静电力方向向上,所以电场方向向上,A0,所以电势能减少,A正确;M点与N点的电势差UMN=,故B错误;电场强度E=,C正确,D错误。答案:AC7.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。答案:A8.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=810-6 J,E8 V/mB.W=610-6 J,E6 V/mC.W=810-6 J,E8 V/mD.W=610-6 J,E6 V/m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=810-6 J;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。答案:A9.质量为m、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。解析:(1)由动能定理得qU=m(2v)2-mv2,A、B间的电压U=。(2)静电力做正功,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=。答案:(1)(2)方向:水平向左10.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。(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)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,