人教版必修第三册2020_2021学年高中物理课时分层作业7电势差与电场强度的关系含解析

1、课时分层作业（七）电势差与电场强度的关系（时间：40分钟分值：100分）合格基础练一、选择题（本题共6小题，每小题6分，共36分）1 .关于匀强电场中的电场强度和电势差的关系，下列说法正确的是（）A.任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积B.沿电场线方向上，相同距离上电势降落一定相等C.电势降落的方向一定是电场强度的方向D.电势降落最快的方向不一定是电场强度的方向B 公式Ub= Ed中的d是沿电场强度的方向上两点间的距离，A错误；沿电场线方向上，相同距离上电势降落相等，B正确；在匀强电场中，沿不同方向电势均可减小，但沿电场强度方向电势降落最快，C、D错误。2 .如图所示在某匀强电场中有

2、M N P三点，在以它们为顶点的三角形中，/岫30。、/P= 90° ,直角边 NP的长度为4 cmu电场方向与三角形所在平面平行。已知 M N和P点B. 75 V/m的电势分别为3 V、15 V和12 V,则电场强度的大小为（）A. 150 V/mC. 225 j'3 V/mD. 75 '3 V/mA 过P点作斜边MN的垂线交MNT O点，由几何知识可知 N O间5r*的距离NO= 2 cm, M O间的距离 M住6 cm,由匀强电场的特点和几何关系得O点的电势为 巾。=12 V,即Q P两点在同一等势面上，电场强度E1（） O一 （f） MOM = 150 V/m

3、,即选项A正确，选项B、C、D错误。3.（多选）如图所示，a、b、c为电场中同一条水平方向电场线上的三点，c为ab中点。a、b电势分别为 卜=5 V, （J）b=3 V,下列叙述正确的是（）嘏=5 V6=3 V-；iJA.该电场在 c点处的电势一定为 4 VB. a点处的场强 E 一定大于b点处的场强 EbC. 一正电荷从c点运动到b点，电势能一定减少D. 一正电荷运动到 c点时受到的电场力由 a指向cCD 该电场不一定是匀强电场，无法比较a、b两点的电场弓II度大小，c点的电势也不定为4 V,但电场方向由b,正电荷在c点所受电场力方向一定由a指向c,正电荷由c运动到b的过程中，电场力做正功，

4、电势能一定减少，故C、D正确，A、B错误。4. 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。电场线与矩形所在平面平行。已知 a点的电势为20 V, b点的电势为24 V, d点的电势为4 V,如图所示，由此可知c点的电势为(14A. 4 VB. 8 VC. 12 VD. 24 VB 根据匀强电场的特点，Uiad=U)c,即(j)a(j)d=(j)b(j)c,解得() c= 8 V , B 正确。5.如图所示的匀强电场场强为1.0X103 N/C , ab平行于电场线，ab=cd=4 cm, ac =bd= 3 cm。则下述计算结果正确的是()A. a、b之间的电势差为 4

5、0 VB. a、c之间的电势差为 50 VC.将q= 5X103 C的点电荷沿矩形路径 abdca移动一周，电场力做的功是一0.25 JD.将q= 5X103 C的点电荷沿abd从a移到d,电场力做的功是 0.25 JA 由UAb= Ed得Ub= 1.0 x 103 X 0.04 V= 40 V, A项正确。因为 a、c在同一等势面上，所以Uc=0, B项错误。将电荷沿 abdca移动一周，位移为 0,故电场力做的功为 0, C项错 误。VV=W=qUb=(5X 10 3) X40 J = - 0.2 J , D项错误。6 .如图所示，在 xOy平面内有一个以 O为圆心、半径 R= 0.1 m

6、的圆，P为圆周上的一 点，Q P两点连线与x轴正方向的夹角为 8。若空间存在沿 y轴负方向的匀强电场，场强大小E= 100 V/m,则Q P两点间的电势差可表示为()A. UOf- 10sin 0 VB. Ub- 10sin 0 VC. Ub 10cos 0 VD. Ub= 10cos e VA 沿着电场线的方向电势降低，故UOk0,在匀强电场中，UOp= ERSin 9 =10sin0 V ,故A正确。二、非选择题(14分)7 .如图所示，在水平方向的匀强电场中，一电场线上有相距6 cm的A、B两点，且Uab= 150 V ,求：(1)电场强度的大小和方向;(2)电场中A、C两点相距14 c

7、m, A、C两点连线与电场线方向成37°夹角，则C点与A点的电势差 UCa为多少？(已知sin 37 ° =0.6, cos 37 ° = 0.8)解析(1)电场强度的大小UAbdAB1500.06V/m =2.5X103 V/m方向水平向右。(2) C点与A点的电势差UCa= EcCAcos 37 ° =- 280 V。答案(1)2.5X103 V/m 方向水平向右(2) -280 V等级过关练一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1 .(多选)如图所示，A B两板间电压为600 V, A板带正电并接地，A B两板间距离为12 cm, C点离

8、A板4 cm,下列说法正确的是()1. E= 2 000 V/m , 6 c= 200 V8. E= 5 000 V/m ,()c= - 200 VC.电子在C点具有的电势能为一200 eVD.电子在C点具有的电势能为 200 eVBD A板接地，则其电势为零，又因为 A B两板间的电压为600 V,则B板电势为一，一 ，一， U 600 V600 V,由此知C点电势为负值，则 A、B两板间场强 E= 岳m=50 V/cm = 5 000 V/m ,6c=Ecc= 50 V/cmX( 4 cm) = 200 V,选项 A错误，B正确；电子在 C点具有的电势能为200 eV,选项C错误，D正确。

9、2.（多选）如图所示，在电场中任取一条电场线，a、b两点相距为d,则（）A.a点的场强一定大于 b点的场强B.a点的电势一定高于 b点的电势C.a、b两点的电势差一定等于Ec（E为a点场强）D.a、b两点的电势差在数值上等于单位正电荷由a沿任意路径移到b点电场力所做的BD 一条电场线无法确定场强的强弱，A选项错误；沿电场线电势逐渐降低，故a点的电势一定高b点的电势，B选项正确；匀强电场中，两点间的电势差等于电场强度与间Wab距的乘积，该电场不一定为匀强电场，C选项错误；根据电势差的定义式Ub=可知，a、bq两点的电势差在数值上等于单位正电荷由a沿任意路径移到b点电场力所做的功，D选项正确。A点

10、为坐标原点，AB方向3.如图所示，充电的平行板电容器两板间形成匀强电场，以)C 沿电场线的方向电势逐渐降低,A、B错误；在匀强电场中电势与场强的关系为U= Ed,成线性关系，C正确，D错误。4.在某电场中，沿 x轴上的电势分布如图所示，由图可以判断（）A.x = 2 m处电场强度一定为零B.x = 2 m处电场方向一定沿 x轴正方向C.沿x轴正方向，电场强度先增大后减小D.某负电荷沿x轴正方向移动，电势能始终增大D 6-x图像的斜率等于电场强度，则知 x=2 m处的电场强度不为零，故 A错误；随 着x的增大电势不断降低，但 x=2m点的电场方向不一定沿 x轴正方向，故B错误；由图 像看出，斜率

11、先减小后增大，则电场强度先减小后增大， 故C错误；沿x轴正方向电势降低， 某负电荷沿x轴正方向移动，受力的方向始终指向 x轴的负方向，电场力做负功，电势能始 终增大，故D正确。二、非选择题(本题共2小题，共26分)9. (12分)如图所示，匀强电场中有 a、b、c三点，ab=5 cm, bc= 12 cm,其中ab沿 电场方向，bc和电场方向成60角，一个电荷量为 q = 4xi0 8 C的正电荷从a移到b,静电力做功为W= 1.2X10-7 J,求:(1)匀强电场的电场强度E的大小;(2)电荷从b移到c,静电力做的功(3) a、c两点的电势差 Uc。W;Ub解析设a、b两点的间距为 d, W

12、= qUb, E=所以E=W qd1.2 X 10 74X 10 8X5X 10 2V/m = 60 V/m(2)设b、c两点沿电场强度方向的距离为db U>c = Edd1= bc cos 60 ° , W= qLbc由以上二式得： W= qE , bc , cos 60 = 1.44 x 10 J。(3)电荷从a移到c静电力彳功为 W= W+ W= qLJcW+ W 1.2 x 10 7+1.44 x 10 7所以 UU= q=4. 10 8 V = 6.6 V。答案(1)60 V/m (2)1.44 X 10 7 J (3)6.6 V10. (14分)人体的细胞膜内外存在

13、电势差 (膜电位差)约U= 35 mV细胞膜厚度约为 d = 7.0 X 109 mt细胞膜有选择地让钾或钠离子通过，以保持细胞内、外的电势差和渗透压. 当一个一价的钠离子(电荷量q=1.6 X10-19C)从图中的A到B通过细胞膜时，求：(细胞膜内 的电场看作匀强电场，且电势关系为 6 a> 6 B)细胞鬟AO If1(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？U 35X 10 3 V6解析(1) E=己=7.0><10 9 m =5.0X10 V/m则 F=qE= 1.6 X10 19X5.0 X106 N = 8.0 X10

14、 13 N。(2) WW= qU= 1.6 x 10 19X35X 10 3 J =5.6 x 10 21 J o(3)因为静电力做5.6 X 10 21 J的正功，所以电势能减少, 减少了 5.6 X10 21 J。答案(1)8.0 X10 13 N(2)5.6 X10 21J减少减少了 5.6 X10 21 J会员升级服务第一拨清北季神马，有清华北大学矗方法论课i还有清华学箫向所有的父母亲述自己求学之路;衡水名校试卷悄情的上线了；扫qq新取官网不首发课程，很多人我没告诉他咽1会员qq专事等你来报赠送：高中地理第五章4抛体运动的规律A组：合格性水平训练1 .（平抛运动的理解）关于平抛运动，下

15、列说法正确的是 （）A.平抛运动是非匀变速运动B.平抛运动是匀速运动C.平抛运动是匀变速曲线运动D.平抛运动的物体落地时的速度可能是竖直向下的答案 C解析 做平抛运动的物体只受重力作用，产生恒定的加速度，是匀变速运动，其初速度与合外力不共线，是曲线运动，故平抛运动是匀变速曲线运动，A、B错误，C正确；平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，故落地时的速度是水（或水平方向）有夹平方向的分速度和竖直方向的分速度的合速度，其方向一定与竖直方向 角，D错误。2.（平抛运动的理解）从离地面h高处投出 A B、C三个小球，A球自由下落，B球以 速度V水平抛出，C球以速度2v水平抛

16、出，则它们落地时间 tA、tB、tc的关系是（不计空气 阻力）（）A. t A< t B< t c B . t A> t B> t CC. t A< t B= t C D . t A= t B= t C答案 D解析 平抛运动物体的飞行时间仅与高度有关，与水平方向的初速度大小无关，故tB=t C,而平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，所以tA=tB=tC, D正确。3.（平抛运动规律的应用）（多选）两个物体做平抛运动的轨迹如图所示，设它们抛出的 初速度分别为va、vb,从抛出至碰到台上的时间分别为ta、tb,则（）A. va> vbB. vaV vbD.C.

17、t a > t b答案 AD“，一 ，一， 12 ,一，一 ，解析 由题图知，hb> ha,因为h=2gt ,所以taVtb,又因为X=vot ,且Xa>Xb,所以 va>vb, A、D 正确。4 .（平抛运动规律的应用）如图所示，在同一竖直面内，小球 a、b从高度不同的两点， 分别以初速度va和vb沿水平方向抛出，经过时间 t a和tb后落到与两抛出点水平距离相等的 P点。若不计空气阻力，下列关系式正确的是 （ ）A.t a >t b ,va VvbB .ta>tb,va>vbC.taVtb,vaVvbD .taVtb,va>vb答案 A解析

18、由于小球b距地面的高度小，由 h= %t2可知tbvta,而小球a、b运动的水平距离相等，由x = v0t可知，VaVVb。由此可知 A正确。5 .（平抛运动规律的应用）（多选）物体以初速度vo水平抛出，若不计空气阻力，重力加速度为g,则当其竖直分位移与水平分位移相等时，以下说法中正确的是（）A.竖直分速度等于水平分速度8 .瞬时速度大小为-5vo、一 一一，、一 ,2v0C.运动的时间为 gD.运动的位移大小为答案 BCD解析 由位移相等可知 vot =1gt2,解得t=包，又由于vy=gt=2v0,所以v=v2+vy 2g= 45v0, s = x2+ y2=J2v0t =2*v 故 a错

19、误 日 c、d正确。 g6.（平抛运动规律的应用）斜面上有P、R、S T四个点，如图所示，PR= RS= ST从P点正上方的Q点以速度v水平抛出一个物体，物体落于 R点，若从Q点以速度2v水平抛出一个物体，不计空气阻力，则物体落在斜面上的（）B. S点D. T点A. R与S间的某一点C. S与T间某一点答案 A解析 平抛运动的时间由下落的高度决定，下落的高度越高，运动时间越长。如果没有斜面，从 Q点以速度2v平抛，物体下落至与 R等高时，其位置恰位于 S点的正下方的一 点，但实际当中斜面阻碍了物体的下落，物体会落在R与S点之间斜面上的某个位置，A项正确。7 .（与斜面结合的平抛运动问题 ）两个

20、相同高度的斜面倾角分别为 30°、60° ,两小球 分别由斜面顶端以相同水平速度 v水平抛出，如图所示，不计空气阻力，假设两球都能落在 斜面上，则分别向左、右两侧抛出的小球下落高度之比为（ ）C. 1答案解析 分别将e根据平抛运动的规律以及落在斜面上的特点可知,为30。、60。代入可得两球平抛所经历的时间之比为x=vt , y=1gt2, tan e =-X,1 ： 3,两球下落高度之比为1 ： 9, C正确。8 .（与斜面结合的平抛运动问题 ）跳台滑雪是勇敢者的运动，运动员在专用滑雪板上，不带雪杖在助滑路上获得高速后水平飞出，在空中飞行一段距离后着陆，这项运动极为壮观。设

21、一位运动员由a点沿水平方向跃起，到山坡 b点着陆，如图所示。测得a、b间距离L=40 mq山坡倾角0 =30° ,山坡可以看成一个斜面。试计算 （不计空气阻力，g取10 m/s2）：（1）运动员起跳后在空中从 a至b飞行的时间;（2）运动员在a点的起跳速度大小。答案 （1）2 s （2）10 ,;3 m/s解析（1）运动员做平抛运动，其位移为L,将位移分解，其竖直方向上的位移Lsin 01 .2X40Xsin3010=理 /口/2Lsin 0解得 t= 7-g-= 水平方向上的位移Lcos 0 = vet解得运动员在a点的起跳速度V0=10，3 m/s。B组：等级性水平训练9 .（综

22、合）如图所示，从一根内壁光滑的空心竖直钢管A的上端边缘，沿直径方向向管内水平抛入一钢球，球与管壁多次相碰后落地（球与管壁相碰时间不计）。若换一根等高但较 粗的内壁光滑的空心竖直钢管B,用同样的方法抛入此钢球，则运动时间（）A在A管中的球运动时间长B.在B管中的球运动时间长C.在两管中的球运动时间一样长D.无法确定答案 C解析 小球被抛出后，做平抛运动，与管壁发生碰撞，水平方向速度反向，竖直方向速度不变，竖直方向仍然只受重力，做自由落体运动，小球的落地时间只取决于竖直高度，所以从同一高度水平抛出，小球在空中的运动时间不会改变。故选Co10 .（与斜面结合的平抛运动问题 ）如图所示，从倾角为e的斜

23、面上的a点，以水平速度V0抛出一个小球，不计空气阻力,它落在斜面B点所用的时间为（）A 2vosin 92votan 9C.gvosin 9 g-D.答案解析B点时竖直速度为V0tan 9 g速度与水平方向的夹角为（3 ,由推论知tan （3一一Vy ,一Vy 2votan 0 人= 2tan 0 ,而且 tan B = 丁，所以 vy=2v°tan 0 ,故 t=g=g，B 正确。11 .（与斜面结合的平抛运动问题）一水平抛出的小球落到一倾角为3的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如图中虚线所示。则小球在竖直方向下落的距离与水平方向通过的距离之比为（）A tan (3 B .

24、 2tan (3答案 DC. tan (31D.2tan (3解析设小球在竖直方向下落的距离y与水平方向通过的距离x之比等于tan “，即y =xtan a ,如图所示。又 tan 0 =;tan 0 = 2tan a ,所以 y=tan a tan (3x12 .（ 一般抛体运动问题）（多选）如图所示，水平地面上不同位置的三个小球斜上抛，沿三条不同的路径运动最终落在同一点，三条路径的最高点是等高的， 若忽略空气阻力的影响,下列说法正确的是（）A.沿路径1抛出的小球落地的速率最大B.沿路径3抛出的小球在空中运动的时间最长C.三个小球抛出的初速度竖直分量相等D.三个小球抛出的初速度水平分量相等答案 AC解析 根据运动的合成与分解，将初速度分解为