人教版高中物理精讲精练-必修3第07讲：电势差与电场强度的关系（原卷版）

第07讲：电势差与电场强度的关系【考点梳理】考点一：匀强电场中电势差与电场强度的关系1．关系式：UAB＝Ed或E＝eq\f(UAB,d)(注：公式中d是两点沿电场方向距离)2．物理意义：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积．3．适用条件：匀强电场．考点二：公式E＝eq\f(UAB,d)的意义1．意义：在匀强电场中，电场强度等于两点电势差与两点沿电场方向距离的比值．2．E的另一表述：电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势，单位：N/C或V/m.3．关系式表明了电场强度与电势差的关系(1)大小关系：由E＝eq\f(U,d)可知，电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势．(2)方向关系：电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向．(3)物理意义：电场强度是电势差对空间位置的变化率，反映了电势随空间位置变化的快慢．技巧考点总结：1．UAB＝Ed的两个推论(1)在匀强电场中，沿任意一个方向，电势下降都是均匀的，故在同一直线上相同间距的两点间电势差相等．如果把某两点间的距离平均分为n段，则每段两端点间的电势差等于原电势差的1/n.(2)在匀强电场中，沿任意方向相互平行且相等的线段两端点的电势差相等．2．在非匀强电场中，公式E＝eq\f(U,d)可用来定性分析如图1－6－1所示，若ab＝bc，由于电场线密处场强较大，即ab段的平均场强小于bc段的平均场强，故可以判断Uab<Ubc.3.等分法计算匀强电场中的电势或电场强度1．在匀强电场中，沿着任意方向上，相等距离的电势差都相等．如果把某两点间的距离等分为n段，则每段两端点的电势差等于原电势差的eq\f(1,n).像这样采用这种等分间距求电势问题的方法，叫作等分法．2．在已知电场中几点的电势时，如果要求另外某点的电势，一般采用“等分法”在电场中找出与待求点电势相同的等势点．3．在匀强电场中，相互平行、相等长度的线段两端电势差相等，用这一点可求解电势或电势差．4．等分法也常用在画电场线或计算电场强度的问题中【题型归纳】题型一：匀强电场中电势差与电场强度的关系1．（2022秋·贵州贵阳·高二校考期中）如图所示，匀强电场场强E=100V/m，A、B两点相距10cm、A、B连线与电场线夹角为60°，若取A点电势为0，则B点电势为（）

A．-10V B．10V C．-5V D．5V2．（2023秋·陕西咸阳·高二校考期末）如图，A、B、C三点在匀强电场中，AC垂直于BC，∠ABC=60°，BC=20cm，把一个电量q=1×10-5C的正电荷从A移到B，电场力做功为-8×10-5J；从B移到C，电势能减少2×10-5J。若A点的电势为零，以下说法正确的是（）A．AB间的电势差为-6V B．C点的电势为8VC．该匀强电场的场强大小为20V/m D．该匀强电场的场强方向从B指向C3．（2023春·浙江温州·高二乐清市知临中学校考期末）如图所示，在匀强电场中建立直角坐标系xOy，坐标平面与电场方向平行。坐标系中有一个经过O、A、B三点的圆，Q点（25cm，0）为圆心，A点坐标为（32cm，24cm），A点电势为64V，B点电势为34V，Q点电势为49V，则（）

A．电场强度的方向为由A→O方向B．电场强度沿B→O方向C．电场强度大小为120V/mD．O、A两点电势相同题型二：计算匀强电场中两点电势差4．（2023春·安徽安庆·高二统考期中）如图所示，abcd为匀强电场中的一等腰梯形，其平面与场强方向平行。已知，，a、b、d三点的电势分别为0、4V、4V，下列判断正确的是（

）A．c点的电势为12VB．匀强电场的场强为200V/mC．电场强度的方向平行于bc边斜向下D．电子和质子分别放在d点时，具有相同的电势能5．（2023春·青海西宁·高二统考期末）如图所示为一水平向右的匀强电场的电场线，其中A、B、C、D为一条电场线上的四个点，已知，，，匀强电场的电场强度大小为。则下列说法正确的是（）A．两点之间的电势差B．如果A点的电势为零，则D点的电势为C．如果B点的电势为零，则D点的电势为D．一试探电荷由C直接到D与该试探电荷由C经O再到D的过程，电场力做功不同6．（2022秋·云南玉溪·高二云南省玉溪第一中学校考期中）如图所示，匀强电场与A、B、C所在的平面平行，已知∠C=90°，∠B=60°，BC=0.1m，把一个电荷量为q=1.0×10-6C的负电荷从A移动到B，电场力做功为零，将该负电荷B移动到C，电场力做正功1.0×10-3J，则该匀强电场的强度是（）A．1.0×104V/m，方向由C到B B．2.0×104V/m，方向由C到BC．V/m，方向垂直AB斜向下 D．V/m，方向垂直AB斜向上题型三：等分法计算匀强电场中的电势或电场强度7．（2022秋·四川乐山·高二四川省乐山市五通桥中学校考阶段练习）一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、17V、26V。下列说法正确的是（）A．电场强度的大小为3V/cmB．坐标原点处的电势为0VC．电子在a点的电势能比在b点的高7eVD．电子从b点运动到c点，电场力做功为8eV8．（2023秋·河北·高二校联考期末）如图所示，在某匀强电场中有三点，在以它们为顶点的三角形中，、，直角边的长度为4cm。电场方向与三角形所在平面平行。已知和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/m C． D．9．（2022秋·江西南昌·高二南昌市外国语学校校考阶段练习）如图，在匀强电场中，A、B、C、D、E、F位于边长为L＝2cm的正六边形的顶点上，匀强电场的方向平行于正六边形所在的平面。已知A、B、D、E的电势分别为－2V、0V、6V、4V。则下列说法正确的是（）A．C点的电势φC＝2VB．A、F间的电势差UAF＝2VC．C、F间的电势差UCF＝4VD．该匀强电场的场强大小E＝20V/m题型四：判断非匀强电场中电势差的大小10．（2023秋·安徽蚌埠·高二统考期末）如图是静电除尘原理图，M、N是直流高压电源的两极，设法使电场中的尘埃带上负电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的。图示位置的a、b、c三点在同一直线上，且ab=bc。下列说法正确的是（）

A．M是直流高压电源的正极B．a点的电势高于c点的电势C．a点的电场强度大于c点的电场强度D．c、b间的电势差等于b、a间的电势差11．（2022·高二课时练习）如图所示，在某电场中画出了四条电场线，C、D两点是A、B连线的三等分点。已知A点的电势为，B点的电势为，则（）A．C点的电势 B．C点的电势C．C点的电势 D．无法判断C点的电势12．（2022·高二课时练习）如图所示，一电场的电场线分布关于y轴（沿竖直方向）对称，O、M、N是y轴上的三个点，且OM＝MN。P点在y轴右侧，MP⊥ON。则下列说法正确的是（）A．M点的电势等于P点的电势B．将负点电荷由O点移动到P点，电场力做正功C．M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差D．M、N两点间的电势差小于O、M两点间的电势差题型五：电势差和电场强度的综合问题13．（2023秋·安徽蚌埠·高二统考期末）一匀强磁电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为=21V、=5V、=13V。（1）求a、b间和b、c间的电势差和；（2）电子从b点运动到c点的过程中，电场力做的功为多少eV?（3）在图中画出电场强度的方向，并计算电场强度的大小。

14．（2023秋·四川凉山·高二统考期末）如图所示，实线是一组不知方向的匀强电场的电场线，把的正电荷从A点沿水平线移到B点，克服静电力做了的功。A、B两点间的距离为8cm，求：（1）A、B两点间的电势差；（2）该电场强度的大小和方向。15．（2022秋·陕西咸阳·高二校考阶段练习）如图所示，有一半径为R=1m的圆形区域，O为圆心，AC为直径，三角形ABC为圆内接三角形，为60°。有面积足够大平行于圆面的匀强电场，已知场强E=100V/m，A点电势为，B点电势为0，C点电势低于B点电势，电子电荷量大小为，电子重力不计。求：（1）匀强电场的方向；（2）C点的电势（可用根号表示）；（3）若将一电子以某一初速度从C点飞出，电子经过圆形区域边界时可能获得的最大动能增量（可用根号及含eV单位的数值表示）。【双基达标】单选题16．（2023秋·湖南长沙·高二统考期末），，是三点在同一平面上匀强电场中的三个点，已知各点电势、、，图中电场强度的方向表示正确的是（）A．B． C． D．17．（2023秋·新疆阿勒泰·高二统考期末）如图所示，是匀强电场中的四个点，它们正好是一个平行四边形的四个顶点，电场线与平行四边形所在的平面平行。已知a点的电势是2V，b点的电势是6V，c点的电势是10V。由此可知，d点的电势为（）A．5V B．6V C．7V D．9V18．（2023秋·贵州贵阳·高二统考期末）如图所示，三个同心圆是点电荷Q周围的三个等势面，a、b、c分别是这三个等势面上的点，且在同一条电场线上，这三个圆的半径关系为，则a、b、c三点的电场强度、、和电势差、的大小关系正确的是（）A．， B．，C．， D．，19．（2023秋·重庆九龙坡·高二统考期末）如题图所示，在匀强电场中有半径为R=1cm的圆形区域，O为圆心，圆形区域所在平面与匀强电场的电场线平行，AC、BD为直径且夹角θ=60º。已知φA=2V，φB=4V，φO=3V。则（  ）A．电场方向由B指向DB．质子在该圆形区域电势能最大值为4eVC．电场强度等于200V/mD．电子从A到C的过程与从B到D的过程电场力做功相同20．（2023春·安徽·高二芜湖一中校联考开学考试）如图所示，在一与匀强电场平行的平面内建立xOy平面坐标系，在y轴和x轴上分别有A点和B点，，，C为AB连线的中点。现将一电荷量为电子电量2倍的带负电粒子从O点移到A点，电场力做的功为，从O点移到B点，电场力做的功为。若取O点电势为零，下列说法正确的是（）A．B点的电势 B．C点的电势C．匀强电场的电场强度大小为150V/m，方向由B指向AD．带电粒子在A点时的电势能为21．（2023秋·新疆阿勒泰·高二统考期末）如图所示，在竖直平面内存在匀强电场，其电场线如图中实线所示，方向未知，将带电荷量为的点电荷由A点沿水平线移至B点，其电势能增加了，已知A、B两点间的距离为2cm，两点连线与电场线成60°角。（1）求A、B两点间的电势差；（2）求匀强电场场强E的大小，并判断其方向。22．（2023秋·福建泉州·高二统考期末）如图，边长的等边三角形ABC所在平面与匀强电场方向平行，一带电量的粒子从A点移动到B点静电力做功为；从A点移动到C点静电力做的功为。求：（1）电势差、、；（2）场强E的大小和方向。【高分突破】一、单选题23．（2023·高二）如图所示，匀强电场中有a、b、c三点，在以它们为顶点的三角形中，，电场方向与三角形所在平面平行。已知a、b和c点的电势分别为、和，该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为（）A．、 B．0、C．、 D．、24．（2022秋·陕西宝鸡·高二宝鸡市渭滨中学校考阶段练习）如图所示，电场中同一条水平方向电场线上的三点。为的中点，电势分别为、，下列叙述正确的是（）

A．该电场在点处的电势不一定为B．a点处的场强一定大于b点处的场强C．一负电荷运动到c点时受到的静电力由c指向bD．一负电荷从c点运动到b点电势能一定减小25．（2022秋·广东深圳·高二翠园中学校考期中）某静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示，x轴正方向为场强正方向，其中、、、是间隔相等的四点，选无穷远处电势为零，则下列说法正确的是（）A．处电势为零B．和处电势相等C．、两点之间的电势差小于、两点之间的电势差D．负点电荷由运动到的过程中，电场力先做正功后做负功26．（2022秋·四川资阳·高二校考阶段练习）如图所示，在半圆所在平面内，有一与该平面平行的匀强电场。场强为E，若半圆的直径AB=2cm，C、D为半圆的两个三等分点，φA=7V，φC=5V，φD=1V，则（）A．φB=-2V B．φB=2V C．E=200V/m D．E=400V/m27．（2022秋·安徽亳州·高二校联考期末）如图所示，在与纸面平行的匀强电场中有A、B、C三个点，其电势分别为、、，，与垂直，D是A、C连线的中点，则匀强电场的大小与方向是（

）A．，由A指向B B．，由B指向DC．，由B指向C D．，由A指向C28．（2022秋·广东广州·高二广州市协和中学校联考期末）沿电场中某条直线电场线方向建立x轴，该电场线上各点的电场强度E随x的变化规律如图所示。将一个带正电的粒子从O点由静止释放，粒子仅在电场力的作用下，由坐标原点O运动到位置过程中，下列说法不正确的是（）A．粒子先加速后减速运动B．粒子的电势能一直减小C．坐标原点O和位置的电势差D．粒子动能的增加量等于电势能的减小量二、多选题29．（2023秋·辽宁沈阳·高二校联考期末）如图所示的匀强电场中，已知场强大小等于，AB的间距为6cm，则以下说法正确的是（）A．A点电势低于B点电势，A、B、C三点的场强相同B．A、B两点间的电势差为3VC．现有一个电荷量为＋q的电荷，第一次该电荷从A点移到B点，电场力做功为W1；第二次该电荷从A点移到C点，然后再移到B点，在这个过程中电场力做功为W2，则D．若A点电势为零，则B点电势为3V30．（2023秋·河南·高二校联考期末）如图所示，匀强电场中有一边长为的等边三角形区域，匀强电场方向与构成的平面夹角为30°，M、N、P三点的电势分别为、、，则（）A．电场线与垂直指向B．匀强电场的场强大小为C．若质子从点沿直线移到点，电势能一直减小D．若质子从点沿直线移到点，电势能先增大后减小31．（2023春·江西抚州·高二临川一中校联考开学考试）如图所示，、、、是以点为圆心的圆弧上的四个点，该圆的半径。、、、在坐标系的轴和轴上，匀强电场的方向与轴正方向成角，已知点的电势为零，点的电势为，则下列说法正确的是（）A．匀强电场的场强B．点电势为C．将一个带电荷量为的试探电荷从点移到点，试探电荷的电势能减少D．将一个带电荷量为的试探电荷从点移到点，电场力做功为32．（2022秋·四川内江·高二四川省隆昌市第一中学校考期中）空间中存在沿x轴方向的电场，x轴上各点的电场强度（以+x方向为正）随x的变化情况如图所示。下列中正确的是（）

A．、两处的电势相同B．电子在处的电势能小于在处的电势能C．处与处两点之间的电势差为D．电子沿x轴从处运动到处，电场力一直做负功33．（2023秋·陕西西安·高二校考期末）真空中，点电荷a、b分别位于x轴上的处的P点和处的Q点，它们之间连线上电场强度E随位置x变化的图像如图所示。一带正电的检验电荷由处的M点由静止释放后能通过处的N点。不计检验电荷的重力，O为坐标原点，以下判断正确的是（

）A．a、b均带正电B．a电荷量大于b电荷量C．x轴上从P至Q电势先降低再升高D．M、O间的电势差大于O、N间的电势差34．（2022秋·福建泉州·高二福建省安溪第一中学校联考期中）如图所示，正六边形所在空间存在一匀强电场（图中未画出），匀强电场的方向平行于正六边形所在的平面，虚线是正六边形的外接圆。已知正六边形边长为，A、B、C三点电势分别为、、，现有一质子从E点以初速度沿六边形所在平面内任意方向射入电场，不计质子重力。下列说法正确的是（

）A．D点电势为，是圆周上电势最高的点B．电场强度大小为，方向由C指向AC．质子射出圆形区域时速度大小仍可能是D．质子射出圆形区