人教版高中物理必修三同步练习及答案全套

人教版高中物理必修三同步练习全套《9.1电荷》同步练习[合格基础练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．(多选)下列说法正确的是()A．电子和质子都是元电荷B．一个带电体的带电荷量为元电荷的205.5倍C．元电荷是最小的带电单位D．元电荷没有正、负之分CD[元电荷是最小的带电单位，带电体的带电荷量均为元电荷的整数倍；元电荷不是带电粒子，没有电性之说，故C、D正确。]2．A、B、C为三个塑料小球，A和B、B和C、C和A之间都是相互吸引的，如果A带正电，则()A．B、C都带负电B．B球带负电，C球带正电C．B、C两球中必有一个带负电，另一个不带电D．B、C两球均不带电C[根据已知条件A带正电，A与B、A与C都是相互吸引，则B、C都不可能带正电；若均带负电，则B、C排斥，与已知条件B和C吸引不符，若均不带电，B、C之间无相互作用，所以只能一个带负电，一个不带电，C正确。]3．对于一个已经带电的物体，下列说法正确的是()A．物体上一定有多余的电子B．物体上一定缺少电子C．物体的带电量一定是e＝1.6×10－19C的整数倍D．物体的带电量可以是任意的一个值C[带电物体若带正电则物体上缺少电子，若带负电则物体上有多余的电子，A、B项错误；物体的带电荷量一定等于元电荷的整数倍，C项正确，D项错误。]4．如图所示，导体A带正电，当带负电的导体B靠近A时，A带的()A．正电荷增加B．负电荷增加C．正、负电荷均增加D．电荷量不变D[当带负电的导体B靠近导体A时，两导体之间无接触，由电荷守恒定律可知，A带的电荷量不变，只是电荷重新在导体表面上发生了分布(电荷重新分布是由电荷之间相互作用力产生的)。]5．有甲、乙、丙三个小球，将它们两两相互靠近，它们都相互吸引，如图所示。那么，下面的说法正确的是()A．三个小球都带电B．只有一个小球带电C．有两个小球带同种电荷D．有两个小球带异种电荷D[由于甲和乙、甲和丙、乙和丙两两相互吸引，不可能有两个小球带有同种电荷，也不可能三个小球都带电，A、C错。若只有一个小球带电，也不可能两两相互吸引，B错。若有两个小球带异种电荷，另外一个小球不带电，可以产生两两吸引的现象，D对。]6．(多选)关于摩擦起电现象，下列说法正确的是()A．摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子B．两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷C．摩擦起电，可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的D．丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电BD[摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不相同，因而电子可以在物体间转移。若一个物体失去电子，其质子数就会比电子数多，我们说它带正电。若一个物体得到电子，其质子数就会比电子数少，我们说它带负电。使物体带电并不是创造出电荷。]二、非选择题(14分)7．多少个电子的电荷量等于－32.0μC？干燥的天气一个人脱了鞋在地毯上走，身上聚集了－48.0μC的净电荷。此人身上有多少个净剩余电子？他的质量增加了多少？(电子质量me＝9.1×10－31kg，电子电荷量e＝－1.6×10－19C,1μC＝10－6C)[解析]n1＝eq\f(Q1,e)＝eq\f(－32.0×10－6,－1.6×10－19)个＝2.0×1014个。人身上聚集的电子个数n2＝eq\f(Q2,e)＝eq\f(－48.0×10－6,－1.6×10－19)个＝3.0×1014个。由于人身上多了n2个电子，他的质量增加m＝n2me＝3.0×1014×9.1×10－31kg＝2.73×10－16kg。[答案]2.0×1014个3.0×1014个2.73×10－16kg[等级过关练]一、选择题(本题共5小题，每小题7分，共35分)1.(多选)用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上，如图所示。对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是()A．摩擦使笔套带电B．笔套靠近圆环时，圆环上、下部分感应出异号电荷C．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力D．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和ABC[笔套与头发摩擦后，能够吸引圆环，说明笔套上带了电荷，即摩擦使笔套带电，选项A正确；笔套靠近圆环时，由于静电感应，会使圆环上、下部分感应出异号电荷，选项B正确；圆环被吸引到笔套的过程中，是由于圆环所受静电力的合力大于圆环所受的重力，选项C正确；笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷没有被中和，还带电，选项D错误。]2．(多选)小明同学用自制的验电器进行了一些探究实验。如图所示，小明使验电器带了负电荷，经过一段时间后，他发现该验电器的金属箔片(用包装巧克力的锡箔纸制作)几乎闭合了。关于此问题，他跟学习小组讨论后形成了下列观点，你认为正确的是()A．小球上原有的负电荷逐渐消失了B．在此现象中，电荷不守恒C．小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了D．该现象是由于电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律CD[带负电的验电器在潮湿的空气中，经过一段时间后，小球上的负电荷(电子)被潮湿的空气导走了，但电荷在转移的过程中仍然守恒，故C、D正确。]3．(多选)用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦实验的结果如图所示，由此对摩擦起电说法正确的是()A．两个物体摩擦时，表面粗糙的易失去电子B．两个物体摩擦起电时，一定同时带上种类及数量都不同的电荷C．两个物体摩擦起电时，带上电荷的种类不同但数量相等D．同一物体与不同种类物体摩擦，该物体的带电种类可能不同CD[两物体摩擦时，得失电子取决于原子核对电子的束缚能力的大小，选项A错误；摩擦起电的实质是电子的得失，所以两物体带电的种类一定不同，数量相等，选项B错误，C正确；由题中例子不难看出同一物体与不同种类物体摩擦，带电种类可能不同，选项D正确。]4．(多选)如图所示，a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸d，b斥c，c斥a，d吸b，则()A．仅有两个小球带同种电荷B．仅有三个小球带同种电荷C．c、d小球带同种电荷D．c、d小球带异种电荷BD[由d吸a，d吸b可知a与b带同种电荷，且与d带异种电荷；由c斥a，c斥b可知c、a、b带同种电荷，c与d带异种电荷，所以A、C错，B、D对。]5.如图所示，绝缘细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜；在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，现使a、b分别带正、负电，则()A．b将吸引a，吸引后不放开B．b先吸引a，接触后又与a分开C．a、b之间不发生相互作用D．b立即把a排斥开B[因a带正电，b带负电，异种电荷相互吸引，轻质小球a将向b靠拢并与b接触。若a、b原来所带电荷量不相等，则当a与b接触后，两球先中和一部分原来的电荷，然后将剩余的电荷重新分配，这样两球就会带上同种电荷(正电或负电)，由于同种电荷相互排斥，a球将会被排斥开。若a、b原来所带电荷量相等，则a、b接触后完全中和而都不带电，a、b自由分开。]二、非选择题(15分)6．如图所示，通过调节控制电子枪产生的电子束，使其每秒有104个电子到达收集电子的金属瓶，经过一段时间，金属瓶上带有－8×10－12C的电荷量，求：(1)金属瓶上收集到多少个电子？(2)实验的时间为多长？[解析](1)金属瓶上收集的电子数目为N＝eq\f(Q,e)＝eq\f(－8×10－12C,－1.6×10－19C)＝5×107(个)。(2)实验的时间：t＝eq\f(5×107,1×104s－1)＝5000s。[答案](1)5×107个(2)5000s《9.2库仑定律》同步练习[合格基础练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．下列关于点电荷的说法，正确的是()A．点电荷一定是电荷量很小的电荷B．点电荷是一种理想化模型，实际不存在C．只有体积很小的带电体，才能作为点电荷D．体积很大的带电体一定不能看成点电荷B[当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们的作用力影响可以忽略时，这样的带电体就可以看成点电荷，所以A、C、D错，B正确。]2．关于库仑定律的理解，下面说法正确的是()A．对任何带电体之间的静电力计算，都可以使用库仑定律公式B．只要是点电荷之间的静电力计算，就可以使用库仑定律公式C．两个点电荷之间的静电力，无论是在真空中还是在介质中，一定是大小相等、方向相反的D．摩擦过的橡胶棒吸引碎纸屑，说明碎纸屑一定带正电C[库仑定律适用于真空中的点电荷，故A、B错。库仑力也符合牛顿第三定律，C对。橡胶棒吸引纸屑，纸屑带正电或不带电都可以，D错。]3．如图所示，在绝缘光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，同时从静止释放，则两个小球的加速度大小和速度大小随时间变化的情况是()A．速度变大，加速度变大B．速度变小，加速度变小C．速度变大，加速度变小D．速度变小，加速度变大C[因电荷间的静电力与电荷的运动方向相同，故电荷将一直做加速运动，又由于两电荷间距离增大，它们之间的静电力越来越小，故加速度越来越小。]4．一端固定在天花板上的绝缘细线的另一端与一带正电的小球M相连接，在小球M下面的一绝缘水平面上固定了另一个带电小球N，在选项图中，小球M能处于静止状态的是()ABCDB[M受到三个力的作用而处于平衡状态，则绝缘细线的拉力与库仑力的合力必与M的重力大小相等，方向相反，故选项B正确。]5．如图所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球a、b、c(可视为点电荷)，三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下静止，则以下判断正确的是()A．a对b的静电力可能是斥力B．a对c的静电力一定是斥力C．a的电荷量可能比b少D．a的电荷量一定比c多B[根据电场力方向来确定各自电性，从而得出“两同夹一异”，因此a对b的静电力一定是引力，a对c的静电力一定是斥力，故A错误，B正确；同时根据库仑定律来确定电场力的大小，并由平衡条件来确定各自电荷量的大小，因此在大小上一定为“两大夹一小”，则a的电荷量一定比b多，而a的电荷量与c的电荷量无法确定，故C、D错误。]6．(多选)两个半径、材料完全相同的金属小球，所带电荷量之比为1∶7，间距为r，把两球相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的()A．eq\f(7,16) B．eq\f(7,9)C．eq\f(9,7) D．eq\f(16,7)CD[设两小球带电荷量分别为Q、7Q，则F＝eq\f(kQ1Q2,r2)＝eq\f(7kQ2,r2)。若带同种电荷，将两带电小球接触后分开，放回原来的位置上，相互作用力变为F1＝eq\f(16kQ2,r2)＝eq\f(16,7)F，故D项正确；若带异种电荷，将两带电小球接触后分开，放回原来的位置上，相互作用力变为F2＝eq\f(9kQ2,r2)＝eq\f(9,7)F，故C项正确。]二、非选择题(14分)7.把质量为2.0g的带负电的小球A用绝缘细绳悬挂起来，若将带电荷量为Q＝4.0×10－6C的带电小球B靠近小球A，如图所示。当两个带电小球在同一高度相距30cm时，绳与竖直方向恰成45°角。g取10m/s2，求：(小球A、B可看成点电荷)(1)A球受的库仑力大小；(2)A球所带电荷量。[解析](1)对A进行受力分析，如图所示，则F库＝mg·tan45°＝0.02N。(2)由F库＝eq\f(kQqA,r2)得qA＝eq\f(F库r2,kQ)＝eq\f(0.02×0.32,9×109×4.0×10－6)C＝5×10－8C。[答案](1)0.02N(2)5×10－8C[等级过关练]一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1．人类已探明某星球带负电，假设它是一个均匀带电的球体，将一带负电的粉尘置于该星球表面h高处，恰处于悬浮状态，现设科学家将同样的带电粉尘带到距星球表面2h高处无初速度释放，则此带电粉尘将(不考虑星球的自转影响)()A．向星球中心方向下落B．被推向太空C．仍在那里悬浮D．无法确定C[在星球表面h高度处，粉尘处于悬浮状态，说明粉尘所受库仑力和万有引力平衡，keq\f(q1q2,R＋h2)＝Geq\f(m1m2,R＋h2)，得kq1q2＝Gm1m2；当离星球表面2h高度时，所受合力F＝keq\f(q1q2,R＋2h2)－Geq\f(m1m2,R＋2h2)。结合上式可知，F＝0，即受力仍平衡。由于库仑力和万有引力都遵从二次方反比规律，因此该粉尘无论距星球表面多高，都处于悬浮状态。]2.如图所示，光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷A、B，带电荷量分别为－4Q和＋Q，今引入第三个点电荷C，使三个电荷都处于平衡状态，则C的电荷量和放置的位置是()A．－Q，在A左侧距A为L处B．－2Q，在A左侧距A为eq\f(L,2)处C．－4Q，在B右侧距B为L处D．＋2Q，在A右侧距A为eq\f(3L,2)处C[根据电荷规律可知，C应放在B的右侧，且与A电性相同，带负电，由FAB＝FCB，得keq\f(4Q2,L2)＝keq\f(QCQ,r\o\al(2,BC))，由FAC＝FBC，得keq\f(4QQC,rBC＋L2)＝keq\f(QQC,r\o\al(2,BC))，解得rBC＝L，QC＝4Q。]3．在光滑绝缘桌面上，带电荷量为＋Q的小球A固定。质量为m带电荷量为－q的小球B，在A、B间库仑力作用下以速率v绕小球A做匀速圆周运动，则A、B间的距离为()A．eq\f(kQq,mv2) B．eq\f(2kQq,mv2)C．eq\r(\f(kQq,mv2)) D．eq\r(\f(2kQq,mv2))A[带电小球B在A、B间库仑力的作用下以速率v绕A做半径为r的匀速圆周运动，A对B的库仑力提供B做匀速圆周运动的向心力，列出等式eq\f(kQq,r2)＝eq\f(mv2,r)，解得r＝eq\f(kQq,mv2)，故A正确，B、C、D错误。]4．如图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知：三角形边长为1cm，B、C电荷量为qB＝qC＝1×10－6C，A电荷量为qA＝－2×10－6C，A所受B、C两个电荷的静电力的合力F的大小和方向为()A．180N，沿AB方向B．180eq\r(3)N，沿AC方向C．180N，沿∠BAC的角平分线D．180eq\r(3)N，沿∠BAC的角平分线D[qB、qC电荷对qA电荷的库仑力大小相等，故F＝F1＝F2＝eq\f(kqAqB,r2)＝eq\f(9×109×1×10－6×2×10－6,0.012)N＝180N，两个静电力夹角为60°，故合力为F′＝2Fcos30°＝2×180N×eq\f(\r(3),2)＝180eq\r(3)N，方向沿∠BAC的角平分线，故选D。]二、非选择题(本题共2小题，共26分)5．(12分)如图所示，电荷量Q＝2×10－7C的正点电荷A固定在空间中O点，将质量m＝2×10－4kg、电荷量q＝1×10－7C的另一正点电荷B从O点正上方高0.5m的某处由静止释放，B运动过程中速度最大位置在P。若静电力常量k＝9×109N·m2/C2，重力加速度取g＝10m/s2。求：(1)B运动到距O点l＝0.5m处的加速度大小；(2)P、O间的距离L。[解析](1)分析电荷B的受力，得mg－keq\f(Qq,l2)＝ma，代入数据得a＝6.4m/s2。(2)速度最大时，加速度为零，mg＝keq\f(Qq,L2)，代入数据得L＝0.3m。[答案](1)6.4m/s2(2)0.3m6．(14分)如图所示，竖直平面内有一圆形光滑绝缘细管，细管截面半径远小于半径R，在中心处固定一电荷量为＋Q的点电荷。一质量为m、电荷量为＋q的带电小球在圆形绝缘细管中做圆周运动，当小球运动到最高点时恰好对细管无作用力，求当小球运动到最低点时对管壁的作用力大小。[解析]设小球在最高点时的速度为v1，根据牛顿第二定律有mg－eq\f(kQq,R2)＝meq\f(v\o\al(2,1),R)设小球在最低点时的速度为v2，管壁对小球的作用力为F，根据牛顿第二定律F－mg－eq\f(kQq,R2)＝meq\f(v\o\al(2,2),R)小球从最高点运动到最低点的过程中只有重力做功，故机械能守恒，则eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋mg·2R＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)解得F＝6mg，由牛顿第三定律得小球对管壁的作用力大小为F′＝6mg。[答案]6mg《9.3电场电场强度》同步练习[合格基础练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．关于电场强度，下列说法正确的是()A．在以点电荷为球心、r为半径的球面上，各点的电场强度都相同B．正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大C．若放入正电荷时，电场中某点的电场强度方向向右，则放入负电荷时，该点的电场强度方向仍向右D．电荷所受到的静电力很大，说明该点的电场强度很大C[电场强度是矢量，在以点电荷为球心、r为半径的球面上，各点的电场强度的大小是相同的，但是方向不同，所以不能说电场强度相同，选项A错误；判定场强大小的方法是在该处放置一试探电荷，根据E＝eq\f(F,q)来比较，与产生电场的场源电荷的正负没有关系，选项B错误；电场强度的方向与试探电荷无关，选项C正确；虽然电场强度的大小可以用E＝eq\f(F,q)来计算，但E＝eq\f(F,q)并不是电场强度的决定式，电场中某点的电场强度大小是一个定值，与所放入的试探电荷及电荷的受力情况无关，选项D错误。]2．用电场线能直观、方便地比较电场中各点的场强大小与方向。如图是静电除尘集尘板与放电极间的电场线，A、B是电场中的两点，则()A．EA＜EB，方向不同 B．EA＜EB，方向相同C．EA＞EB，方向不同 D．EA＞EB，方向相同C[根据电场线的疏密表示电场强度的大小，知EA＞EB。电场强度的方向为电场线上该点的切线方向，可知，A、B两点的场强方向不同，故选项C正确，A、B、D均错误。]3.(多选)如图所示是一簇未标明方向、由单一点电荷产生的电场线，虚线是一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可判断出该带电粒子()A．电性与场源电荷的电性相同B．在a、b两点所受电场力大小Fa>FbC．在a、b两点的速度大小va>vbD．在a、b两点的动能Eka<EkbBC[根据带电粒子的运动轨迹可知，带电粒子所受电场力的方向跟电场线共线，指向运动轨迹曲线弯曲的内侧，由此可知，带电粒子与场源电荷电性相反，选项A错误；a点电场线比b点密，所以a点场强较大，带电粒子在a点所受电场力较大，选项B正确；假设带电粒子由a点运动到b点，所受电场力方向与速度方向之间的夹角大于90°，电场力做负功，带电粒子的动能减少，速度减小，即Eka>Ekb，va>vb，同理可分析带电粒子由b点运动到a点时也有Eka>Ekb，va>vb，故选项C正确，D错误。]4．如图所示是在一个电场中A、B、C、D四点分别引入试探电荷时，测得的试探电荷的电荷量跟它所受静电力的函数关系图像，那么下列叙述正确的是()A．A、B、C、D四点的电场强度大小相等B．A、B、C、D四点的电场强度大小关系是ED>EA>EB>ECC．A、B、C、D四点的电场强度大小关系是EA>EB>ED>ECD．无法确定这四个点的电场强度大小关系B[题图中给出了A、B、C、D四个位置上试探电荷所受静电力大小与其电荷量的变化关系，由电场强度的定义式E＝eq\f(F,q)可知，Fq图像的斜率代表电场强度。斜率大的电场强度大，斜率小的电场强度小。故选项B正确，选项A、C、D错误。]5.如图所示，一电子沿等量异种点电荷连线的中垂线由A→O→B匀速运动，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况是()A．先变大后变小，方向水平向左B．先变大后变小，方向水平向右C．先变小后变大，方向水平向左D．先变小后变大，方向水平向右B[由电场的叠加原理，等量异种点电荷在其连线的中垂线上的电场强度在O点最大。离O点越远场强越小，但各点的场强方向是相同的，都是水平向右(如图所示)。电子沿中垂线匀速运动时，所受合力为零，电子受到的电场力方向与场强的方向相反，即水平向左，大小先变大后变小，因此另一个力先变大后变小，方向水平向右。]6．如图所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上。a、b带正电，电荷量均为q，c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已知静电力常量为k。若三个小球均处于静止状态，则匀强电场电场强度的大小为()A．eq\f(\r(3)kq,3l2) B．eq\f(\r(3)kq,l2)C．eq\f(3kq,l2) D．eq\f(2\r(3)kq,l2)B[设小球c带电荷量为Q，由库仑定律可知小球a对小球c的库仑引力为F＝keq\f(qQ,l2)，小球b对小球c的库仑引力为F＝keq\f(qQ,l2)，两个力的合力为2Fcos30°。设水平匀强电场的电场强度的大小为E，对小球c，由平衡条件可得QE＝2Fcos30°，解得E＝eq\f(\r(3)kq,l2)，选项B正确。]二、非选择题(14分)7.如图所示，A为带正电Q的金属板，在金属板右侧用绝缘细线悬挂一质量为m、电荷量为＋q的小球，小球受到水平向右的静电力作用而使细线与竖直方向成θ角，且此时小球在金属板的垂直平分线上距板r处，试求小球所在处的电场强度。(重力加速度为g)[解析]分析小球的受力情况，如图所示，由平衡条件可得小球受到A板的库仑力F＝mgtanθ小球所在处的电场强度E＝eq\f(F,q)＝eq\f(mgtanθ,q)因为小球带正电，所以电场强度的方向为水平向右。[答案]eq\f(mgtanθ,q)，方向水平向右[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)A、B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从A点沿电场线运动到B点，其速度—时间图像如图所示。则这一电场不可能是下列图中的()ABCDBCD[负电荷受力方向和电场线方向相反，由v­t图像可知，微粒做加速度不断增大的减速运动，故A可能，B、C、D不可能。]2.如图所示，O是半径为R的正N边形(N为大于3的偶数)外接圆的圆心，在正N边形的一个顶点A放置一个带电荷量为＋2q的点电荷，其余顶点分别放置带电荷量均为－q的点电荷(未画出)。则圆心O处的场强大小为()A．eq\f(2kq,R2)B.eq\f(3kq,R2)C．eq\f(N－1kq,R2)D．eq\f(Nkq,R2)B[由对称性及电场叠加原理可知，圆心O处的电场可等效为由正N边形的顶点A放置的一个带电荷量为＋2q的点电荷与过该点直径的另一端的顶点放置的一个带电荷量为－q的点电荷共同产生的，由点电荷电场强度公式知圆心O处的场强大小为E＝eq\f(3kq,R2)，故选项B正确。]3．如图所示，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则()A．P和Q都带正电荷B．P和Q都带负电荷C．P带正电荷，Q带负电荷D．P带负电荷，Q带正电荷D[对P、Q整体进行受力分析可知，在水平方向上整体所受电场力为零，所以P、Q必带等量异种电荷，选项A、B错误；对P进行受力分析可知，匀强电场对它的电场力应水平向左，与Q对它的库仑力平衡，所以P带负电荷，Q带正电荷，选项D正确，C错误。]4．如图所示，三根均匀带电的等长绝缘棒组成等边三角形ABC，P为三角形的中心，当AB、AC棒所带电荷量均为＋q，BC棒带电荷量为－2q时，P点场强大小为E，现将BC棒取走，AB、AC棒的电荷分布不变，则取走BC棒后，P点的场强大小为()A．eq\f(E,4)B．eq\f(E,3)C．eq\f(E,2)D．EB[根据电场叠加原理分析，AB棒和AC棒在P点的场强大小相等，夹角为120°，两者的合场强与分场强相等，BC棒在P点的场强等于AB棒的二倍，故取走BC棒后，P点的场强大小为eq\f(E,3)，B选项正确。]二、非选择题(本题共2小题，共26分)5．(12分)如图所示，空间中A、B、C三点的连线恰构成一直角三角形，且∠C＝30°，AB＝L，在B、C两点分别放置一点电荷，它们的电荷量分别是＋Q与－Q(静电力常量为k)。求斜边AC的中点D处的电场强度。[解析]连接BD，三角形ABD为等边三角形，可得BD＝CD＝AB＝L。点电荷＋Q与－Q在D处产生的场强大小均为E1＝keq\f(Q,L2)，方向如图所示，二者之间夹角大小为60°。据电场的叠加原理可知，D处的电场强度为这两个场强的矢量和，可解得E＝2E1cos30°＝2×eq\f(kQ,L2)×eq\f(\r(3),2)＝eq\f(\r(3)kQ,L2)，方向水平向右。[答案]eq\f(\r(3)kQ,L2)，方向水平向右6．(14分)电荷量为q＝1×10－4C的带正电小物块置于绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向且方向始终不变的电场，电场强度E的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示。若重力加速度g取10m/s2，求：(1)物块的质量m；(2)物块与水平面之间的动摩擦因数μ。[解析](1)由图可知，前2s物块做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有qE1－μmg＝ma2s后物体做匀速直线运动，由力的平衡条件有qE2＝μmg联立解得q(E1－E2)＝ma由图可得E1＝3×104N/C，E2＝2×104N/C，a＝1m/s2代入数据可得m＝1kg。(2)μ＝eq\f(qE2,mg)＝eq\f(1×10－4C×2×104N/C,1kg×10N/kg)＝0.2。[答案](1)1kg(2)0.2《9.4静电的防止与利用》同步练习[合格基础练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．下列防雷措施可行的是()①在大树下避雷雨；②停留在山顶、山脊的凉亭等地方避雷雨；③不要快速开摩托车、骑自行车或在雨中狂奔；④在空旷地带，最好关掉手机电源。A．①③ B．②③C．①④ D．③④D[表面具有突出尖端的导体，在尖端部分电荷分布密度很大，使得其周围电场很强，就可能使其周围的空气发生电离而引发尖端放电，因此，不要在大树下避雨，别停留在山顶、山脊的凉亭等地方。快速开摩托车、骑自行车或在雨中狂奔，身体的跨步越大，电压就越大，雷电也越容易伤人。在空旷地带使用手机通话，手机很有可能成为闪电的放电对象。故正确选项为D。]2．在手术时，为防止麻醉剂乙醚爆炸，地砖要用导电材料制成，医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套、一切设备要良好接地，甚至病人身体也要良好接地。这是为了()A．杀菌消毒 B．消除静电C．利用静电 D．防止漏电B[在可燃气体环境(如乙醚)中产生的静电，容易引起爆炸，应设法把产生的静电消除掉(如导入大地)，因此选项B正确。]3．静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器，如图实线为除尘器内电场的电场线，虚线为带负电粉尘的运动轨迹，P、Q为运动轨迹上的两点，下列关于带电粉尘在P、Q两点所受电场力的大小关系正确的是()A．FP＝FQ B．FP＞FQC．FP＜FQ D．无法比较C[Q处的电场线密，所以在Q点所受电场力大，选项C正确。]4．如图是模拟避雷针作用的实验装置，金属板M接高压电源的正极，金属板N接负极。金属板N上有两个等高的金属柱A、B，A为尖头，B为圆头。逐渐升高电源电压，当电压达到一定数值时，可看到放电现象。先产生放电现象的是()避雷针模拟实验A．A金属柱B．B金属柱C．A、B金属柱同时D．可能是A金属柱，也可能是B金属柱A[根据导体表面电荷分布与尖锐程度有关可知，A金属柱尖端电荷密集，容易发生尖端放电现象，故选项A正确。]5．请用学过的电学知识判断，下列说法正确的是()A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死D．打雷时，待在汽车里比待在木屋里要危险B[由静电屏蔽的知识可知，A、D选项均错误；金属可以消除多余的静电，B项正确；单根高压输电线上相距较近的两点之间电阻很小，因而电压较小，小鸟不会被电死，C选项错误。]6．如图所示，一个方形的金属盒原来不带电，现将一个带电荷量为＋Q的点电荷放在盒左边附近，达到静电平衡后，盒上的感应电荷在盒子内部产生的电场分布情况正确的是()ABCDC[金属盒内部由于处于静电平衡状态，因此内部每点的合电场强度都为0，即金属盒内的每一点，感应电荷产生的电场的电场强度都与点电荷＋Q在那点产生的电场的电场强度大小相等、方向相反，即感应电荷的电场线与点电荷＋Q的电场线重合，但方向相反。]二、非选择题(14分)7．如图所示，在桌上放两摞书，把一块洁净的玻璃垫起来，使玻璃离开桌面20～30cm。在宽0.5cm的纸条上画出各种舞姿的人形，用剪刀把它们剪下来，放在玻璃下面，然后用一块硬泡沫塑料在玻璃上擦，就可以看到小纸人翩翩起舞了。(1)为什么小纸人会翩翩起舞？(2)如果实验前用一根火柴把“跳舞区”烤一烤，实验效果会更好，此现象说明了什么？(3)如果向“跳舞区”哈一口气，小纸人跳得就不活跃了，此现象说明了什么？[答案](1)硬泡沫塑料与玻璃板摩擦后带上电荷，与纸人相互吸引。(2)说明在干燥环境中容易起电，其原因是干燥的空气不会把摩擦后玻璃板上产生的电荷导走。(3)说明在潮湿的环境下，不易摩擦起电，因为潮湿的空气具有导电能力，把摩擦后玻璃板上产生的电荷导走了。[等级过关练]一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1．如图所示，在一电场强度为E的匀强电场中放有一个金属空心导体，图中a、b分别为金属导体内部与空腔中的两点，则()A．a、b两点的电场强度都为零B．a点的电场强度为零，b点的电场强度不为零C．a点的电场强度不为零，b点的电场强度为零D．a、b两点的电场强度都不为零A[处于静电平衡状态的导体，其内部场强为零，即Ea＝0；由于静电屏蔽，球内空腔的场强也为零，则Eb＝0，选项A正确。]2.如图所示，A为空心金属球，B为金属球，A、B原来不带电，将另一带正电荷的小球C从A球开口处放入A球中央，不接触A球，然后用手接触一下A球，再用手接触一下B球，再移走C球，则()A．A球带负电荷，B球带正电荷B．A球带负电荷，B球不带电C．A、B两球都带负电荷D．A、B两球都带正电荷B[首先带正电荷的小球C从A球开口处放入A球中央，根据静电感应现象可知，A球内表面带负电荷，外表面带正电荷。用手接触A相当于把A接地，由大地传导过来的电子与A球外表面正电荷中和，使A球外表面不带电，A球外表面电势为零，此时A球对内起静电屏蔽作用，A球内的电场不影响外部。用手接触B时，无电荷移动，B球不带电。当带正电荷的C球从A球内移走后，A球内表面所带的负电荷移至外表面，所以此时A球带负电荷。由上述可知，选项B正确。]3．(多选)如图所示的静电实验(虚线框为金属网)能使左边验电器的金属箔张开的是()ABCDAC[净电荷分布在导体的外表面，选项A正确，选项B错误；选项C中两个验电器接触，左侧验电器金属箔应张开，选项D中左边的验电器处于金属网中，由于静电屏蔽，金属箔不会张开，选项C正确，选项D错误。]4．处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，利用此原理可以进行静电除尘。如图所示是一个用来研究静电除尘的实验装置，铝板与手摇起电机的正极相连，缝被针与手摇起电机的负极相连，在铝板和缝被针中间放置点燃的蚊香。转动手摇起电机，蚊香放出的烟雾会被电极吸附，停止转动手摇起电机，蚊香的烟雾又会袅袅上升。关于这个现象，下列说法正确的是()A．烟尘因为带正电而被吸附到缝被针上B．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越小C．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大D．同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变，离铝板越近则加速度越大C[在铝板和缝被针中间形成强电场，处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，烟尘吸附电子带负电，而被吸附到铝板上，选项A错误；由于静电力做功，同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大，选项C正确，B错误；由于离铝板越近，电场强度越小，同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变，离铝板越近则加速度越小，选项D错误。]二、非选择题(本题共2小题，共26分)5．(12分)如图所示，长为l的金属杆原来不带电，在距其右端d处放一个电荷量为＋q的点电荷。(1)金属杆中点处的电场强度为多少？(2)金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的电场强度为多大？[解析](1)金属杆处于静电平衡状态，其内部场强处处为零。因此，金属杆中点处的电场强度为0。(2)点电荷q在金属杆中点处产生的场强E点＝keq\f(q,r2)＝eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＋\f(l,2)))eq\s\up12(2))，方向水平向左。由于杆中点处的场强为零，所以感应电荷在杆中点处产生的场强与点电荷在该处产生的场强大小相等，方向相反，所以，感应电荷在杆中点处产生的场强大小E感＝E点＝eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＋\f(l,2)))eq\s\up12(2))。[答案](1)0(2)eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＋\f(l,2)))eq\s\up12(2))6．(14分)以煤作燃料的电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重污染环境，利用静电除尘可以除去烟气中的煤粉。如图所示是静电除尘器的原理示意图，除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成，在A、B上各引电极a、b接直流高压电源。假定煤粉只会吸附电子，而且距金属丝B越近场强越大。(1)试判断所接高压电源的极性；(2)试定性说明静电除尘器的工作原理；(3)设金属管A的内径r＝3m，长为L＝50m，该除尘器吸附煤粉的能力D＝3.5×10－4kg/(s·m2)，求其工作一天能回收煤粉多少吨？(最后结果取三位有效数字)[解析](1)a为正极，b为负极。(2)由于煤粉吸附电子带电，故将在电场作用下奔向电极，并吸附在电极上。(3)设一天回收煤粉的质量为m，管内表面积S＝2πrL。则m＝eq\f(DS·t,1000)＝eq\f(3.5×10－4×2×3.14×3×50×86400,1000)t≈28.5t。[答案](1)a为正极，b为负极(2)带电粒子在电场作用下奔向电极，并吸附在电极上(3)28.5t《10.1电势能和电势》同步练习[合格基础练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．(多选)下列关于电势高低的判断，正确的是()A．负电荷从A移到B时，静电力做正功，A点的电势一定较高B．负电荷从A移到B时，电势能增加，A点的电势一定较低C．正电荷从A移到B时，电势能增加，A点的电势一定较低D．正电荷只在静电力作用下由静止开始从A移到B，A点的电势一定较高CD[根据静电力做功和电势能变化的关系，不管是正电荷还是负电荷，只要静电力做正功，电势能就减少，只要静电力做负功，电势能就增加；正、负电荷在电势高低不同的位置具有的电势能不同，正电荷在电势高处具有的电势能大，负电荷在电势低处具有的电势能大；正电荷只在静电力作用下从静止开始从A移到B，静电力一定做正功，电势能减小，电势能降低，故A点电势一定较高，选项C、D正确。]2．关于同一电场的电场线，下列表述正确的是()A．电场线是客观存在的B．电场线越密，电场强度越小C．沿着电场线方向，电势越来越低D．电荷在沿电场线方向移动时，电势能减小C[电场是客观存在的，而电场线是假想的，A错；电场线越密的地方电场越强，B错；沿着电场线的方向电势逐渐降低，C对；负电荷沿着电场线方向移动时电场力做负功，电势能增加，D错。]3.如图所示，Q是带正电的点电荷，P1、P2为其产生的电场中的两点，若E1、E2分别为P1和P2两点的电场强度的大小，φ1、φ2分别为P1和P2两点的电势，则()A．E1>E2，φ1>φ2 B．E1>E2，φ1<φ2C．E1<E2，φ1>φ2 D．E1<E2，φ1<φ2A[由正电荷周围电场线的特点可知E1>E2，沿电场线方向电势逐渐降低，可知φ1>φ2，选项A正确。]4．由如图所示的电场线可判定()A．该电场一定是匀强电场B．A点的电势一定低于B点的电势C．负电荷放在B点的电势能比放在A点的电势能大D．负电荷放在B点所受电场力方向向右C[由题图可知，该电场线为直线，在我们常接触的电场中，匀强电场的电场线为直线，但点电荷的电场线也是直线，故选项A错误；电势的高低可根据电场线的方向由高电势指向低电势判断，则φA>φB，故选项B错误；由于φA>φB，故正电荷在A点的电势能大，而负电荷在B点的电势能大，故选项C正确；负电荷在电场中所受电场力的方向与该点场强的方向相反，故选项D错误。]5．(多选)将一电荷量为＋Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等。a、b为电场中的两点，则()A．a点的电场强度比b点的大B．a点的电势比b点的高C．检验电荷－q在a点的电势能比在b点的大D．将检验电荷－q从a点移到b点的过程中，电场力做负功ABD[由题图可知，a处电场线比b处密，所以Ea>Eb，选项A正确；沿着电场线的方向电势不断降低，a点电势高于不带电金属球的电势，不带电金属球的电势高于b点电势，所以φa>φb，选项B正确；负电荷在高电势点的电势能小，选项C错误；检验电荷－q从a点移到b点时，电势能增大，故电场力做负功，选项D正确。]6．一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图中虚线所示，电场方向竖直向下。若不计空气阻力，则此带电油滴从a运动到b的过程中，下列说法正确的是()A．油滴带正电B．电势能增加C．动能增加D．重力势能和电势能之和增加C[由题图的轨迹可知静电力大于重力且方向向上，由电场方向知油滴带负电，则从a到b静电力做正功，电势能减少，又有静电力做的功大于克服重力做的功，所以动能增加，由能量守恒定律知重力势能和电势能之和减少，所以选项C正确。]二、非选择题(14分)7．将带电荷量q1＝＋1.0×10－8C的点电荷，从无限远处移到匀强电场中的P点，需克服电场力做功2.0×10－6J，q1在P点受到的电场力是2.0×10－5N，方向向右。试求：(1)P点场强的大小和方向；(2)电荷的电势能在移动过程中如何变化？电荷在P点的电势能是多少？[解析](1)E＝eq\f(F,q1)＝eq\f(2.0×10－5,1.0×10－8)N/C＝2000N/C，方向向右。(2)无穷远处电势能为零，电荷在由无穷远处移到该点过程中电场力做负功，电势能增加，在P点的电势能等于该过程中克服电场力做的功Ep＝WP∞＝2.0×10－6J。[答案](1)2000N/C向右(2)增加2.0×10－6J[等级过关练]一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1．在如图所示的四个电场中，均有相互对称分布的a、b两点，其中a、b两点电势和场强都相同的是()ABCDC[因为电势是标量，并且a、b在题中的四个电场中具有对称性，故四个电场中a、b两点的电势都是相等的，而电场强度是矢量，A图中两对称点的电场强度大小相等、方向相反；B图中两个场强叠加后，a点的场强方向斜向右上方，b点的场强方向斜向右下方；C图中两对称点的场强大小相等，方向都是水平向右；D图中a点的场强方向向上，b点的场强方向向下，因此只有选项C正确。]2.如图所示，在真空中有两个带相等电荷量的正电荷q1和q2，它们分别固定在A、B两点，CD为A、B连线的中垂线。现将正电荷q3由C沿CD移至无限远处，在此过程中()A．q3的电势能逐渐增加B．q3的电势能先逐渐增加，后逐渐减少C．q3受到的静电力逐渐减小D．q3受到的静电力先逐渐增大，后逐渐减小D[CD线上各点场强方向均为C→D，电场强度大小先逐渐增大，再逐渐减小，所受静电力先逐渐增大，再逐渐减小，选项C错误，选项D正确；静电力一直对电荷q3做正功，电势能逐渐减小，选项A、B错误。]3.带有等量异种电荷的一对平行金属板，如果两极板间距不是足够近或者两极板面积不是足够大，即使在两极板之间，它的电场线也不是彼此平行的直线，而是如图所示的曲线(电场的方向未画出)。在图中，若上极板带正电，虚线MN是穿过两板正中央的一条直线，则关于这个电场，以下说法正确的是()A．a点的场强小于b点的场强B．b点的电势低于c点的电势C．平行金属板之间的电场，可以看作匀强电场D．若将一正电荷从电场中的任一点由静止释放，它必将沿电场线运动到负极板B[由电场线疏密可知，a点场强大于b点场强，选项A错误；由于φb＝φd，而φc>φd，所以φc>φb，选项B正确；由于电场线不是平行等间距直线，所以平行金属板间电场不能看作匀强电场，选项C错误；由于有的电场线不是直线，所以电荷不一定沿电场线运动，选项D错误。]4．(多选)如图甲所示，AB是电场中的一条直线，电子以某一初速度从A点出发，仅在电场力作用下沿AB运动到B点，其v­t图像如图乙所示。关于A、B两点的电场强度EA、EB和电势φA、φB的关系，下列判断正确的是()甲乙A．EA>EB B．EA<EBC．φA>φB D．φA<φBAC[由v­t图像可知：电子做的是加速度越来越小的变减速运动，电子受到的电场力就是其所受的合外力，即电场力越来越小，由F＝Eq可知，电场强度越来越小，即EA>EB，A选项正确；由于电子带负电，其所受的电场力方向与电场强度方向相反，则电场强度的方向应为由A指向B，由沿电场线方向电势越来越低，可得φA>φB，C选项正确。]二、非选择题(本题共2小题，共26分)5．(13分)某电场中有A、B、C三点，三点的电势分别是φA＝5V，φB＝－2V，φC＝0，现有一电荷量q＝－6×10－6C的点电荷P，求：(1)该点电荷在A、B、C三点的电势能各为多大？(2)若将P从A移到B，则静电力做功多少？电势能变化了多少？(3)若将P从B移到C，则静电力做功多少？电势能变化了多少？[解析](1)由题意可知电势φA＞φC＞φB，而沿电场线的方向电势降低，则电场线的方向由A指向B，点A的电势能为EpA＝qφA＝－6×10－6C×5V＝－3×10－5J点B的电势能为EpB＝qφB＝－6×10－6C×(－2)V＝1.2×10－5J点C的电势能为EpC＝qφC＝－6×10－6C×0V＝0。(2)电荷从A移到B的过程中，电场力做的功为WAB＝EpA－EpB＝－3×10－5J－1.2×10－5J＝－4.2×10－5J，电势能增大了4.2×10－5J。(3)电荷从B移到C的过程中，电场力做的功为WBC＝EpB－EpC＝1.2×10－5J，电势能减小了1.2×10－5J。[答案](1)－3×10－5J1.2×10－5J0(2)－4.2×10－5J电势能增大了4.2×10－5J(3)1.2×10－5J电势能减小了1.2×10－5J6．(13分)如图所示，在匀强电场中，电场线与水平方向的夹角为θ，有一质量为m、带电荷量为＋q的带电小球，用长为L的细线悬挂于O点，当小球静止时，细线OA恰好呈水平状态。(重力加速度为g)(1)求电场强度的大小；(2)若用外力使小球绕O点做半径为L的圆周运动沿圆弧(图中虚线)从A点运动到O点正下方的B点，求此过程中电场力对小球做的功。[解析](1)小球静止在A点时，根据平衡方程得：qEsinθ－mg＝0则匀强电场的场强为：E＝eq\f(mg,qsinθ)。(2)小球沿圆弧从A运动到B的过程中，沿电场线方向发生的位移为：s＝Lcosθ＋Lsinθ根据功的定义式可知，该过程中电场力做的功为：WAB＝－qE(Lcosθ＋Lsinθ)则：WAB＝－mgLeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(cosθ,sinθ)＋1))。[答案](1)eq\f(mg,qsinθ)(2)－mgLeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(cosθ,sinθ)＋1))《10.2电势差》同步练习[合格基础练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．下列关于电势差的说法正确的是()A．两点间的电势差等于将电荷从其中一点移到另一点时静电力所做的功B．将1C的电荷从电场中一点移到另一点，如果静电力做了1J的功，那么这两点间的电势差就是1VC．在两点间移动电荷时，静电力做功的多少跟这两点间的电势差无关D．两点间电势差的大小跟放入这两点间的电荷所带的电荷量成反比B[根据UAB＝eq\f(WAB,q)知，两点间的电势差在数值上等于在两点间移动单位正电荷时静电力所做的功，故选项A错误，选项B正确，与移动的电荷所带的电荷量及放不放电荷无关，故选项D错误；静电力做的功WAB＝qUAB，即静电力做的功除与两点间的电势差有关外，还与移动的电荷所带的电荷量有关，所以选项C错误。]2．关于UAB＝eq\f(WAB,q)和WAB＝qUAB的理解，正确的是()A．电场中A、B两点间的电势差和两点间移动电荷的电荷量q成反比B．在电场中A、B两点间沿不同路径移动相同电荷，路径长时WAB较大C．UAB与q、WAB无关，甚至与是否移动电荷都没有关系D．WAB与q、UAB及电荷移动的路径无关C[UAB＝eq\f(WAB,q)是比值法的量度式，UAB由电场自身决定，选项A错误，C正确；由WAB＝qUAB可知WAB与q、UAB有关，与电荷移动的路径无关，选项B、D错误。]3．电场中a、b两点间的电势差Uab＝1V，将一电子从a点移到b点，电子克服静电力做的功为1eV，则()A．场强方向一定是由b指向aB．场强方向一定是由a指向bC．电子的电势能增加1eVD．电子的电势能减少1eVC[静电力对电子做负功，所以a点的电势高于b点的电势，但场强方向不一定由a指向b，选项A、B错误；电子克服静电力做的功等于电势能的增加量，选项C正确，选项D错误。]4．关于等势面，下列说法正确的是()A．电荷在等势面上移动时，由于不受静电力作用，所以说静电力不做功B．在同一个等势面上各点的场强大小相等C．两个不等电势的等势面可能相交D．若相邻两等势面的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映场强的大小D[等势面由电势相等的点组成，等势面处的电场线跟等势面垂直，因此电荷在等势面上移动时，静电力不做功，但并不是不受静电力的作用，选项A错误；等势面上各点场强的大小不一定相等，等势面不可能相交，选项B、C错误；等差等势面的疏密能反映场强的大小，选项D正确。]5.如图所示，三条等势线上有a、b、c、d四点，若将一正电荷由c经a移到d，静电力做正功W1，若由c经b移到d，静电力做正功W2，则()A．W1>W2，φ1>φ2B．W1<W2，φ1<φ2C．W1＝W2，φ1<φ2D．W1＝W2，φ1>φ2D[由W＝Uq可知，W1＝W2；由Wcd＝Ucd·q，Wcd>0，q>0，可知Ucd>0，故φ1>φ2>φ3，D正确。]6.如图所示，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ，一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，则()A．直线a位于某一等势面内，φM>φQB．直线c位于某一等势面内，φM>φNC．若电子由M点运动到Q点，电场力做正功D．若电子由P点运动到Q点，电场力做负功B[由电子从M点分别运动到N点和P点的过程中电场力所做的负功相等可知，N、P两点在同一等势面上，且电场线方向为M→N，故选项B正确，选项A错误。M点与Q点在同一等势面上，电子由M点运动到Q点，电场力不做功，故选项C错误。电子由P点运动到Q点，电场力做正功，故选项D错误。]二、非选择题(14分)7.如图所示，a、b、c是氢原子的核外电子绕核运动的三个可能轨道，取无穷远电子的电势能为0，电子在a、b、c三个轨道时对应的电势能分别为－13.6eV、－3.4eV、－1.51eV，由于某种因素(如加热或光照)的影响，电子会沿椭圆轨道跃迁到离核更远的轨道上运动，求：(1)a、b、c三点的电势大小；(2)a、b间，b、c间电势差的大小。[解析](1)电子的带电荷量q＝－1.6×10－19C，据电势的定义φ＝eq\f(Ep,q)得，φa＝eq\f(Epa,q)＝eq\f(－13.6eV,－1.6×10－19C)×1.6×10－19C/e＝13.6V同理φb＝3.4V，φc＝1.51V。(2)Uab＝φa－φb＝(13.6－3.4)V＝10.2VUbc＝φb－φc＝(3.4－1.51)V＝1.89V。[答案](1)13.6V3.4V1.51V(2)10.2V1.89V[等级过关练]一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1.如图所示，在等量异种点电荷形成的电场中有A、B、C三点，A点为两点电荷连线的中点，B点为连线上距A点距离为d的一点，C点为两点电荷连线中垂线上距A点距离也为d的一点，则下面关于三点电场强度E、电势φ的关系，正确的是()A．EA＝EC>EB，φA＝φC>φBB．EB>EA>EC，φA＝φC>φBC．EA<EB，EA<EC，φA>φB，φA>φCD．因为电势零点未规定，所以无法判断电势高低B[由电场的叠加，在中垂线上，A点合场强最大，即EA>EC，在两电荷连线上，A点合场强最小，即EB>EA；电场线由A指向B，φA>φB，中垂线是一条等势线，φA＝φC，选项B正确。]2.(多选)如图所示的等量异号电荷中，A带正电，B带负电，在A、B连线上有a、b、c三点，其中b为连线的中点，且ab＝bc，则()A．a点与c点的电场强度相同B．a点与c点的电势相等C．a、b间电势差与b、c间电势差相等D．点电荷沿AB中垂线移动时，电场力不做功ACD[由于a、c两点关于b点对称，电场强度的大小和方向均相同，A正确；电场线由a点指向c点，所以有φa>φc，B错误；由于ab＝bc，电荷由a点移到b点和由b点移到c点时，电场力做功相等，故Uab＝Ubc，C正确；A、B连线的中垂线为等势线，在等势线上移动电荷时，电场力不做功，D正确。]3．如图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0。一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为26eV和5eV。当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为－8eV时，它的动能应为()A．8eV B．13eVC．20eV D．34eVC[由题图可判断b点电势高于a点电势，设各等势面间电势差为U，则由能量守恒，－2Uq＋26eV＝Uq＋5eV，所以Uq＝7eV，所以点电荷能量为7eV＋5eV＝12eV，所以，当电势能为－8eV时，动能为12eV－(－8eV)＝20eV。]4．如图所示，a、b、c表示某点电荷产生的电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa＝U，φb＝eq\f(7U,8)，φc＝eq\f(U,2)。一带电粒子(所受重力不计)从等势面a上某点由静止释放后，经过等势面b时速率为v，则它经过等势面c时的速率为()A．eq\r(2)vB．eq\r(3)vC．2vD．4vC[带电粒子在运动过程中，只有电场力对粒子做功，根据动能定理得：a→b过程，有：qUab＝eq\f(1,2)mv2；据题得：Uab＝φa－φb＝U－eq\f(7U,8)＝eq\f(U,8)联立得：q·eq\f(U,8)＝eq\f(1,2)mv2 ①a→c过程，有：qUac＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)；据题得：Uac＝φa－φc＝U－eq\f(U,2)＝eq\f(U,2)联立得：q·eq\f(U,2)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c) ②由①②可得：vc＝2v，故选C。]二、非选择题(本题共2小题，共26分)5．(12分)把带电荷量2×10－8C的正点电荷从无限远处移到电场中的A点，要克服电场力做功8×10－6J，若把该电荷从无限远处移到电场中的B点，需克服电场力做功2×10－6J，取无限远处电势为零。求：(1)A点的电势；(2)A、B两点的电势差；(3)若把2×10－5C的负电荷由A点移动到B点，电场力做的功。[解析]无限远处电势能为零，克服电场力做功，电势能增加，所以EpA＝8×10－6J，φA＝eq\f(EpA,q)＝eq\f(8×10－6J,2×10－8C)＝400V同理φB＝eq\f(2×10－6,2×10－8)V＝100V故UAB＝φA－φB＝300V若把2×10－5C的负电荷由A点移动到B点，则WAB＝q′UAB＝－2×10－5×300J＝－6×10－3J。[答案](1)400V(2)300V(3)－6×10－3J6．(14分)为了使带负电的点电荷q在一匀强电场中沿直线由A点匀速运动到B点，必须对该电荷施加一个恒力F。如图所示，若AB＝0.4m，θ＝37°，q＝－3.0×10－7C，F＝1.5×10－4N，A点电势φA＝100V。(不计电荷所受到的重力)(1)在图中用实线画出电场线，用虚线画出通过A、B两点的等势线，并标明它们的电势；(2)求q由A点运动到B点的过程中电势能的改变量。[解析](1)负电荷q由A点匀速运动到B点，说明负电荷q受到的静电力与力F大小相等，方向相反，故电场线方向与力F方向相同，等势线垂直于该点的电场线。(2)负电荷由A点运动到B点的过程中，静电力所做的功为W＝qE·AB·cosθ＝－F·AB·cosθ＝－1.5×10－4×0.4×0.8J＝－4.8×10－5J根据功能关系可知，电势能将增加4.8×10－5J根据W＝q(φA－φB)得，B点电势为φB＝φA－eq\f(W,q)＝－60V。[答案](1)见解析(2)4.8×10－5J《10.3电势差与电场强度的关系》同步练习[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UAB＝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M、N、P三点，在以它们为顶点的三角形中，∠M＝30°、∠P＝90°，直角边NP的长度为4cm。电场方向与三角形所在平面平行。已知M、N和P点的电势分别为3V、15V和12V，则电场强度的大小为()A．150V/m B．75V/mC．225eq\r(3)V/m D．75eq\r(3)V/mA[过P点作斜边MN的垂线交MN于O点，由几何知识可知N、O间的距离NO＝2cm，M、O间的距离MO＝6cm，由匀强电场的特点和几何关系得O点的电势为φO＝12V，即O、P两点在同一等势面上，电场强度E＝eq\f(φO－φM,OM)＝150V/m，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φa＝5V，φb＝3V，下列叙述正确的是()A．该电场在c点处的电势一定为4VB．a点处的场强Ea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两点的电场强度大小，c点的电势也不一定为4V，但电场方向由a→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，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20V，b点的电势为24V，d点的电势为4V，如图所示，由此可知c点的电势为()A．4V B．8VC．12V D．24VB[根据匀强电场的特点，Uad＝Ubc，即φa－φd＝φb－φc，解得φc＝8V，B正确。]5.如图所示的匀强电场场强为1.0×103N/C，ab平行于电场线，ab＝cd＝4cm，ac＝bd＝3cm。则下述计算结果正确的是()A．a、b之间的电势差为40VB．a、c之间的电势差为50VC．将q＝－5×10－3C的点电荷沿矩形路径abdca移动一周，电场力做的功是－0.25JD．将q＝－5×10－3C的点电荷沿abd从a移到d，电场力做的功是0.25JA[由UAB＝Ed得Uab＝1.0×103×0.04V＝40V，A项正确。因为a、c在同一等势面上，所以Uac＝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。Wad＝Wab＝qUab＝(－5×10－3)×40J＝－0.2J，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＝0.1m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θ。若空间存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小E＝100V/m，则O、P两点间的电势差可表示为()A．UOP＝－10sinθVB．UOP＝10sinθVC．UOP＝－10cosθVD．UOP＝10cosθVA[沿着电场线的方向电势降低，故UOP<0，在匀强电场中，UOP＝－E·Rsinθ＝－10sinθV，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6cm的A、B两点，且UAB＝150V，求：(1)电场强度的大小和方向；(2)电场中A、C两点相距14cm，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sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)[解析](1)电场强度的大小E＝eq\f(UAB,dAB)＝eq\f(150,0.06)V/m＝2.5×103V/m方向水平向右。(2)C点与A点的电势差UCA＝－EdCAcos37°＝－280V。[答案](1)2.5×103V/m方向水平向右(2)－280V[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600V，A板带正电并接地，A、B两板间距离为12cm，C点离A板4cm，下列说法正确的是()A．E＝2000V/m，φC＝200VB．E＝5000V/m，φC＝－200VC．电子在C点具有的电势能为－200eVD．电子在C点具有的电势能为200eVBD[A板接地，则其电势为零，又因为A、B两板间的电压为600V，则B板电势为－600V，由此知C点电势为负值，则A、B两板间场强E＝eq\f(U,d)＝eq\f(600V,12cm)＝50V/cm＝5000V/m，φC＝EdC＝50V/cm×(－4cm)＝－200V，选项A错误，B正确；电子在C点具有的电势能为200eV，选项C错误，D正确。]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Ed(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点电场力所做的功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点的电势一定高于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Uab＝eq\f(Wab,q)可知，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点电场力所做的功，D选项正确。]3．如图所示，充电的平行板电容器两板间形成匀强电场，以A点为坐标原点，AB方向为位移x的正方向，能正确反映电势φ随位移x变化的图像是()ABCDC[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＝2m处电场强度一定为零B．x＝2m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[φ­x图像的斜率等于电场强度，则知x＝2m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)5．(12分)如图所示，匀强电场中有a、b、c三点，ab＝5cm，bc＝12cm，其中ab沿电场方向，bc和电场方向成60°角，一个电荷量为q＝4×10－8C的正电荷从a移到b，静电力做功为W1＝1.2×10－7J，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W2；(3)a、c两点的电势差Uac。[解析](1)设a、b两点的间距为d，W1＝qUab，E＝eq\f(Uab,d)所以E＝eq\f(W1,qd)＝eq\f(1.2×10－7,4×10－8×5×10－2)V/m＝60V/m。(2)设b、c两点沿电场强度方向的距离为d1，Ubc＝Ed1d1＝eq\x\to(bc)·cos60°，W2＝qUbc由以上三式得：W2＝qE·eq\x\to(bc)·cos60°＝1.44×10－7J。(3)电荷从a移到c静电力做功为W＝W1＋W2＝qUac所以Uac＝eq\f(W1＋W2,q)＝eq\f(1.2×10－7＋1.44×10－7,4×10－8)V＝6.6V。[答案](1)60V/m(2)1.44×10－7J(3)6.6V6．(14分)人体的细胞膜内外存在电势差(膜电位差)约U＝35mV，细胞膜厚度约为d＝7.0×10－9m。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＝1.6×10－19C)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φA＞φB)(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＝eq\f(U,d)＝eq\f(35×10－3V,7.0×10－9m)＝5.0×106V/m则F＝qE＝1.6×10－19×5.0×106N＝8.0×10－13N。(2)W＝qU＝1.6×10－19×35×10－3J＝5.6×10－21J。(3)因为静电力做5.6×10－21J的正功，所以电势能减少，减少了5.6×10－21J。[答案](1)8.0×10－13N(2)5.6×10－21J(3)减少减