2021-2022高中物理人教版选修3-1作业：第一章第6节电势差与电场强度的关系3Word版含解析

《电势差与电场强度的关系》1．下列关于匀强电场中场强和电势差关系的说法正确的是()A．在相同距离上，电势差大的其场强也必定大B．任意两点的电势差，等于场强与这两点间距离的乘积C．沿着电场线方向，相同距离上的电势降落必定相等D．电势降低的方向，必定是电场强度的方向【解析】由匀强电场的特点知A、B错误，C正确；电势降低最快的方向才是电场强度方向，D错误．【答案】C2．如图1－6－9所示是一个匀强电场的等势面，每两个相邻等势面相距2cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是()图1－6－9A．竖直向下，E＝100V/mB．水平向左，E＝100V/mC．水平向左，E＝200V/mD．水平向右，E＝200V/m【解析】根据电场强度的方向应与等势面垂直，且由较高的等势面指向较低的等势面，可知该电场强度的方向水平向左．由场强与电势差的关系得：E＝eq\f(U,d)＝100V/m.【答案】B3．如图1－6－10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°，则UBA的值为()图1－6－10A．－10V B．10VC．－5V D．－5eq\r(3)V【解析】A、B两点沿电场线方向的距离：d＝l·cos60°＝0.1×eq\f(1,2)m＝0.05mB点的电势低于A点电势：UBA＝－Ed＝－100×0.05V＝－5V.【答案】C4．(多选)如图1－6－11所示的同心圆是电场中的一组等势线，一个电子只在电场力作用下沿着直线由A向C运动时的速度越来越小，B为线段AC的中点，则有()图1－6－11A．电子沿AC运动时受到的电场力越来越小B．电子沿AC运动时它具有的电势能越来越大C．电势φA＞φB＞φCD．电势差UAB＝UBC【解析】由A到C，电子的速度越来越小，可知其动能越来越小，电势能越来越大，电场力对其做负功，则电子应顺着电场线运动，即电场线方向由A到C，由此可知这是－Q形成的电场，因此越靠近－Q，电场线越密，场强也就越大，电子所受电场力也就越大，所以A不对，B对．又因为沿电场线方向电势逐渐降低，所以C对．又因为此电场不是匀强电场，沿电场线方向电势不是均匀降落，故UAB≠UBC，所以D错，故B、C正确．【答案】BC5.如图1－6－12所示，匀强电场场强为1×103N/C，ab＝dc＝4cm，bc＝ad＝3cm，则下述计算结果正确的是()图1－6－12A．ab之间的电势差为4000VB．ac之间的电势差为50VC．将q＝－5×10－3C的点电荷沿矩形路径abcdaD．将q＝－5×10－3C的点电荷沿abc或adc从a移动到c【解析】Uab＝E·ab＝1×103×0.04V＝40V，A错；Uac＝Uab＝40V，B错；将电荷移动一周，电势差为零，电场力做功为零，故C对；Wac＝qUac＝(－5×10－3)×40J＝－0.2J，D错．【答案】C6.如图1－6－13所示，在电场强度E＝2×103V/m的匀强电场中有三点A、M和B，AM＝4cm，MB＝3cm，AB＝5cm，且AM边平行于电场线，把一电荷量q＝2×10－9C的正电荷从B移动到M点，再从M点移动到A()图1－6－13A．0.16×10－6J B．0.12×10－6JC．－0.16×10－6J D．－0.12×10－6J【解析】B、M在同一等势面上，电荷由B到M电场力不做功．由M到A电场力做负功，W＝qU＝q·Ed＝2×10－9×2×103×4×10－2J＝0.16×10－6J．即电场力做功为－0.16×10－6J.【答案】C7．在雷雨云下沿竖直方向的电场强度约为104V/m.已知一半径为1mm的雨滴在此电场中不会下落，取重力加速度大小为10m/s2，水的密度为103kg/mA．2×10－9C B．4×10－C．6×10－9C D．8×10－【解析】本题考查物体的受力平衡条件，电场力的计算等知识点．雨滴受力平衡，则电场力和重力大小相等，有mg＝Eq，而m＝ρV＝eq\f(4πr3,3)ρ，联立两式，代入数据解得B选项对．【答案】B8．如图1－6－14所示，实线为方向未知的三条电场线，虚线分别为等势线1、2、3，已知MN＝NQ，a、b两带电粒子从等势线2上的O点以相同的初速度飞出．仅在电场力作用下，两粒子的运动轨迹如下图所示，则()图1－6－14A．a一定带正电，b一定带负电B．a加速度减小，b加速度增大C．MN电势差|UMN|等于NQ两点电势差|UNQ|D．a粒子到达等势线3的动能变化量比b粒子到达等势线1的动能变化量小【解析】本题考查电场线、等势线、电场力的功．由带电粒子的运动轨迹，结合曲线运动的特点可知带电粒子所受的电场力方向，但因为电场线的方向不确定，故不能判断带电粒子带电的性质，A错；由电场线的疏密可知，a加速度将减小，b加速度将增大，B正确；因为是非匀强电场，故MN电势差并不等于NQ两点电势差，C错；但因为等势线1与2之间的电场强度比2与3之间的电场强度要大，故1、2之间的电势差要大于2、3之间的电势差，但两粒子的带电荷量大小不确定，故无法比较动能变化量的大小，D错误．【答案】B9．(多选)图1－6－15甲所示的U－x图象表示三对平行金属板间电场的电势差与场强方向上的距离关系．如图乙所示，若三对金属板的负极板接地，图中x均表示到正极板的距离，则下述结论中正确的是()图1－6－15A．三对金属板两板电势差的关系为U1＝U2＝U3B．三对金属板正极电势的关系φ1＞φ2＞φ3C．三对金属板板间距离关系为d1＜d2＜d3D．三对金属板板间场强大小是E1＞E2＞E3【解析】由甲、乙两图可知电势从正极板开始随距离均匀减小，最后到负极板，电势为零，开始时正极板电势相同，两板间电势差相同，A对，B错；由甲图还可知道板间距离d1＜d2＜d3，C对，由E＝U/d可知E1＞E2＞E3，D对．【答案】ACD10．如图1－6－16所示为一组未知方向的匀强电场的电场线，将1×10－6C的负电荷由A点沿水平线移至B点，电场力做了2×10－6J的功，A、B间的距离为2cm图1－6－16(1)匀强电场场强多大？方向如何？(2)A、B两点间的电势差多大？若B点电势为1V，A点电势为多少？【解析】(1)移动负电荷从A到B静电力做正功，负电荷受到的静电力的方向沿电场的反方向，所以电场方向斜向上．由公式W＝qElcos60°得E＝eq\f(W,qlcos60°)＝eq\f(2×10－6,1×10－6×2×10－2×0.5)V/m＝200V/m(2)A、B间的电势差为U＝Elcos60°＝200×2×10－2×0.5V＝2V，因A点电势低，UAB＝－2V由UAB＝φA－φB得φA＝φB＋UAB＝1V＋(－2V)＝－1V【答案】(1)200V/m斜向上方(2)－2V－1V11．如图1－6－17所示，在水平放置的两个平行金属板之间的匀强电场中，A、B两点之间的连线与竖直方向的夹角为60°.把带电荷量为q＝－1.5×10－8C的点电荷由A点移到B点，克服电场力做了4.2×10－5图1－6－17(1)试确定两板所带电荷Q1、Q2的电性；(2)若已知A点电势φA＝800V，|AB|＝1cm.试求B点电势φB和电场强度的大小和方向．【解析】(1)把带电量为q＝－1.5×10－8C的点电荷由A点移到B点，克服电场力做了4.2×10－5J的功．说明A点的电势高于B点的电势，电场的方向由上向下，因此，上板Q1带正电，下板Q2带负电．(2)A、B两点的电势差为UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(－4.2×10－5,－1.5×10－8)V＝2800V，设B点的电势为φB，根据UAB＝φA－φB得φB＝φA－UAB＝800V－2800V＝－2000V电场强度为E＝eq\f(UAB,d)＝eq\f(UAB,|AB|cos60°)＝eq\f(2800,1×10－2×0.5)V/m＝5.6×103V/m，方向为竖直向下．【答案】(1)Q1带正电，Q2带负电(2)－2000V,5.6×105V/m竖直向下12．如图1－6－18，A、B为两块水平放置的带等量异种电荷的平行金属板，一个质量m＝10－4kg，电荷量q＝5×10－5C的带正电粒子静止于两板的正中央，已知两板间距离为20cm，g＝10m/s图1－6－18(1)两板间匀强电场的场强大小；(2)两板间的电势差；(3)若用某种方法将带电粒子的带电荷量减少一半，使带电粒子从两板正中央由静止开始运动，则经过多长时间粒子撞到板上．【解析】(1)带电粒子静止，qE＝