新教材同步辅导2023年高中物理课时评价作业五电势差及其与电场强度的关系粤教版必修第三册

课时评价作业(五)电势差及其与电场强度的关系A级合格达标1．(多选)下列关于电势差UAB和电势φA、φB的理解，正确的是()A．UAB表示B点相对于A点的电势差，即UAB＝φB－φAB．UAB和UBA是不同的，它们的关系为UAB＝－UBAC．φA、φB都可以有正、负，所以电势是矢量D．电势零点的规定是任意的，但人们通常规定大地或无穷远处为电势零点解析：UAB表示A点相对于B点的电势差，UAB＝φA－φB，A错误；UBA表示B点相对于A点的电势差，UBA＝φB－φA，故UAB＝－UBA，B正确；电势是标量，正负号是相对于零电势点而言的，正号表示高于零电势点，负号表示低于零电势点，C错误；零电势点理论上是可以任意选取的，但通常取无穷远处或大地为零电势点，D正确．答案：BD2．A、B、C是匀强电场中的三个点，各点电势φA＝2V，φB＝2V，φC＝－4V，已知场强方向平行于△ABC所在平面，下列电场强度E的方向正确的是()解析：由φA＝2V，φB＝2V，φC＝－4V可知UAC＝UBC，根据沿电场线方向电势降低，可知电场指向C.综上作图如右图．故选C.答案：C3．在水深超过200m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取食物，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到103V/m，可击昏敌害．身长50cm的电鳗，在放电时产生的瞬间电压大约可达()A．10V B．500VC．5000V D．10000V解析：根据电势差与电场强度的关系U＝Ed得，U＝Ed＝103×0.5V＝500V，选项B正确．答案：B4.如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，ab＝5cm，bc＝12cm，其中ab沿电场线方向，bc和电场线方向成60°角，一个电荷量为q＝4×10－8C的正电荷从a点移到b点时静电力做功为W1＝1.2×10－7J，则()A．匀强电场的场强的大小E＝3V/mB．将电荷q由b移到c，电场力做功Wbc＝1.8×10－7JC．a、c两点的电势差Uac＝6.6VD．Uac＝3.0V解析：由题知，ab＝5cm＝0.05m，bc＝12cm＝0.12m，由W1＝qELab，得E＝eq\f(W1,qLab)＝eq\f(1.2×10－7,4×10－8×5×10－2)V/m＝60V/m，故A错误；电荷从b移到c电场力做功为W2＝qELbccos60°＝4×10－8×60×0.12×0.5J＝1.44×10－7J，故B错误；电荷从a移到c电场力做功为Wac＝W1＋W2，则a、c两点的电势差为Uac＝eq\f(Wac,q)＝eq\f(1.2×10－7＋1.44×10－7,4×10－8)V＝6.6V，故C正确，D错误．故选C.答案：C5.如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB＝BC，电场中A、B、C三点的电场强度分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、φB、φC，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系中正确的是()A．φA<φB<φC B．EA>EB>ECC．UAB<UBC D．UAB＝UBC解析：沿电场线方向，电势越来越低，所以A点电势最高，C点电势最低，A错误；电场线越密集的地方电场强度越强，由题图可知，C点电场强度最强，A点电场强度最弱，B错误；由于BC间的电场强度大于AB间的电场强度，由U＝Ed可知，UAB<UBC，C正确，D错误．答案：C6．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，如图所示虚线表示原子核所形成的电场的等势线，且三个等势线之间距离相等，实线表示一个α粒子(带正电)的运动轨迹．在α粒子从a运动到b、再运动到c的过程中，下列说法正确的是()A．加速度先变小，后变大B．bc两点间电势差为ba两点间电势差的两倍C．电势能先增大，后减小D．a点动能大于c点动能解析：由题可知，可视为点电荷形成电场，由牛顿第二定律keq\f(Qq,r2)＝ma可知，在α粒子从a运动到b、再运动到c的过程中，距离先减小后增大，所以加速度先变大后变小，故A错误；点电荷形成的电场中，越靠近场源电荷，电场强度越大，则由U＝Ed可知，图中两等势面间的距离相等，但是电场强度不恒定，所以不满足两倍关系，故B错误；电场是由原子核形成的，即场源电荷带正电，运动电荷α粒子也带正电，所以电场力是排斥力，所以靠近过程电场力做负功，远离过程电场力做正功，因此电势能先增大后减小，故C正确；越靠近正场源电荷，电势越高，则φa>φc，所以Wac＝qUac，可知α粒子的q为正，Uac为正，所以电场力做正功，动能增加，因此a点动能小于c点动能，故D错误．答案：C7.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点的电势与P点的电势相同B．将负点电荷由O点移动到P点，静电力做正功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两点间的电势差解析：根据电场线和等势面的关系画出等势面，可以判断出M点的电势比P点的电势高，A错误；将负点电荷由O点移到P点，静电力做负功，B错误；由题图可知，OM间的电场强度大于MN间的电场强度，故根据U＝Ed进行定性分析可知UMN<UOM，C错误，D正确．答案：DB级等级提升8．(多选)在匀强电场中把电荷量为－2×10－9C的电荷Q从A点移动到B点，克服静电力做的功为1.6×10－7J；再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功为4.0×10－7J．取B点电势为零，则下列说法正确的是()A．A点电势为φA＝80VB．A、C两点间的电势差UAC＝－120VC．点电荷Q在C点的电势能为EpC＝4.0×10－7JD．点电荷Q从A点移动到C点，电场力做功为WAC＝5.6×10－7J解析：A到B点，由电场力做功得－WAB＝Q(φA－φB)，解得φA＝80V，故A正确；B点移动到C点，由电场力做功得WBC＝Q(φB－φC)，解得φC＝200V，A、C两点间的电势差为UAC＝φA－φC＝－120V，故B正确；点电荷Q在C点的电势能为EpC＝QφC＝－4.0×10－7J，故C错误；点电荷Q从A点移动到C点，电场力做功为WAC＝QUAC＝2.4×10－7J，故D错误．故选AB.答案：AB9.(多选)如图所示，在匀强电场中有O、A、B三点，OA＝OB＝5cm，其中O、A电势分别为0和5V，OA与OB的夹角为120°，A、B在同一条竖直线上．现有一不计重力的带电粒子从A点沿AO方向飞入电场，经过B点时的动能与在A点时相同，则下列说法正确的是()A．该粒子带负电B．粒子运动过程中，电场力一直做正功C．粒子能运动到O点，且在O点时电势能为零D．该电场的场强大小为200V/m，方向水平向左解析：粒子只受电场力作用，则粒子的动能和电势能之和守恒，因粒子在AB两点的动能相同，可知粒子在AB两点的电势能相等，即AB两点电势相同，则场强的方向垂直AB指向O，由粒子的运动轨迹可知，粒子带负电，从A到B电场力先做负功后做正功，故A正确，B错误；粒子从A点沿AO方向飞入电场受到的电场力方向垂直AB向右，则粒子不可能运动到O点，选项C错误；该电场强度大小为E＝eq\f(U,OAcos60°)＝eq\f(5,0.05×\f(1,2))V/m＝200V/m，方向水平向左，选项D正确．故选AD.答案：AD10．(多选)如图，雷雨云层可以形成几百万伏以上的电压，足以击穿空气产生几十万安培的瞬间电流，电流生热使空气发光，形成闪电；空气受热突然膨胀发出巨响，形成雷声．若雷雨云底部的电势较地面低1.5×108V，闪电时，电子从雷雨云底部抵达地面，此过程()A．电场力对电子做正功B．电子的电势能增加C．电流方向由地面流向云层D．雷雨云底部与地面的电势差为1.5×108V解析：电场方向由地面指向雷雨云层，电子从雷雨云底部抵达地面，电子所受电场力与运动方向相同，则电场力对电子做正功，电子电势能减小，A正确，B错误；电子带负电，从雷雨云底部抵达地面，则电流方向由地面流向云层，C正确；若雷雨云底部的电势较地面低1.5×108V，雷雨云底部与地面的电势差为－1.5×108V，D错误．答案：AC11．如图所示，A、B、C为一等边三角形的三个顶点，某匀强电场的电场线平行于该三角形平面．现将电荷量为1×10－8C的正点电荷从A点移到B点，电场力做的功为3×10－6J，将另一电荷量为1×10－8C的负点电荷从A点移到C点，克服电场力做的功为3×10－6J.(1)求UAB、UAC、UBC的大小；(2)画出电场线方向；(3)若AB边长为2eq\r(3)cm，求电场强度．解析：(1)正点电荷从A点移到B点时，电场力做正功．故A点电势高于B点电势，可求得UAB＝eq\f(W,q)＝eq\f(3×10－6,1×10－8)V＝300V．负点电荷从A点移到C点，电场力做负功，A点电势高于C点电势，可求得UAC＝eq\f(W′,q′)＝300V．因此B、C两点电势相等，故UBC＝0.(2)由于匀强电场中的等势线是一簇平行直线，因此，BC为一条等势线，故电场线垂直于BC，设D为BC的中点，则场强方向为由A指向D，如图所示．(3)AB在场强方向的距离d等于线段AD的长度，故由匀强电场中电势差与场强的关系式可得E＝eq\f(UAB,d)＝eq\f(300,2\r(3)×10－2×cos30°)V/m＝104V/m.答案：见解析12．水平放置的两平行金属板间有一匀强电场．已知两极板间相距5cm，有一质量为1×10－9kg、带负电的液滴悬浮其中，其电荷量为5×10－12C，若不考虑空气浮力，要使液滴处于平衡状态，g＝10m/s2.求：(1)两极板间应加多大的电势差；(2)哪块极板电势较高；(3)用外力将液滴由两板间中央位置竖直向下移动2cm