人教版物理选修3-1《电势差与电场强度的关系》课时训练(含答案)

1、电势差与电场强度的关系课时训练1.在水深超过 200 m 的深海 ,光线极少 ,能见度极小。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。若该鱼鳗的头尾相当于两个电极 ,它在海水中产生的电场强度达10 4V/m ,可击昏敌害 ,鱼鳗身长为50cm ,则电鳗在放电时产生的瞬间电压为()A. 10 VB.500 VC.5 000 V D.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

2、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=10 40.5 V= 5000 V 。2.一质量为 210 -16 kg 的带正电的油滴静止在两块相距3.2 cm 的水平放置的平行金属板之间 ,则两板之间的电势差最大值可能是(g 取 10 m/s 2)()A. 8 00 VB.400 VC.600 VD.200 V答案 :B解析 :该油滴在电场中受力平衡,q=mg, 所以 U=,q越小 ,两板间的电势差就越大,q 的最小值是一个元电荷,故 U max

3、 = V= 400 V。3. 如图所 示 ,A 、 B、 C 三点都 在匀 强电 场中 ,已知AC BC,ABC=60 ,BC=20cm ,把一个电荷量 q=10 -5 C 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 -1.73 10 -3 J,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

4、 ,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=-173V。B 点电势比 C 点电势低 173V,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 000V/m ,因此选项 D 正确 ,C 错误。故正确选项为D。4. 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

5、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W MN -mgl sin =0得 W MN =mgl sin 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.A 、 B、C、D 是匀强电场中的四个点,它们正好是一个矩形的四个顶点。电场线与矩形所在的平面平行。已知A 点的电势是 20 V,B 点的电势是 24 V,D 点的电势是 4 V,如图所示。由此可知 ,C 点的电势为 ()A. 4 VB.8 VC.12 VD.24

6、 V答案 :B解析 :由电势降低的方向可以大致画出电场强度的方向如图所示长且平行 ,所以 AB 和 CD 在电场强度方向上的投影等长 ,故 C- D ,解得 C=8 V,选项 B 正确。,因为AB和CD等U BA=U CD ,即 B- A= 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 1 10 -6C 的正电荷从 D 点移到 C 点静电力所做的功为 W,则()A. W=8 10 -6

7、 J,E8 V/mB.W=6 10 -6 J,E6 V/mC.W=8 10 -6 J,E8 V/mD.W=6 10 -6 J,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=10V,从 D 点移到 C 点静电力所做的功为W=qU DC=q( D - C)=1 10 -6 (10-2) J=8 10 -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=8V/m ,正确选项为 A。7.夏季某日 ,某地区距地面一定高度的空中有两块相距3 km 的足够大的云团 ,受湿气流影响 ,两块云团正在以5 m/s 的相

8、对速度靠近 ,不断与空气摩擦带电。 设两云团之间电势差保持3 10 9 V 不变 ,已知空气电离的 电场强度 (即发生放电时的电场强度 )为 3 10 6V/m ,云团间的电场可视为匀强电场,则大约经过s,将会发生放电现象。答案 :400解析 :设经过时间 t 后发生放电现象 ,则由 U=Ed 可知 ,d=, 而 t=解之得 ,t=400s。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 合与 v0 在一条直线上时 ,