新教材同步系列2024春高中物理课时分层作业5电势差及其与电场强度的关系粤教版必修第三册

课时分层作业(五)电势差及其与电场强度的关系题组一电势差及其与静电力做功的关系1．(多选)下列说法正确的是()A．沿电场线的方向，电势渐渐降低B．A、B两点间的电势差与电势零点的选取有关C．电势差是一个标量，但有正值和负值之分D．电场中某点的电势和放入该点的摸索电荷的电性、电荷量无关2．(多选)关于电势差UAB和电势φA、φB的理解，说法正确的是()A．φA、φB都有正负，所以电势是矢量B．UAB表示B点与A点之间的电势差，即UAB＝φB-φAC．UAB和UBA是不同的，它们的关系：UAB＝－UBAD．电势零点的规定虽然是随意的，但人们经常规定大地或无穷远处为电势零点3．如图所示，三个等势面上有a、b、c、d四点，若将一正电荷由c经a移到d点，电场力做正功W1；若由c经b移到d点，电场力做正功W2。则W1与W2，c、d两点电势φc、φd关系为()A．W1＞W2，φc＞φd B．W1＜W2，φc＜φdC．W1＝W2，φc＜φd D．W1＝W2，φc＞φd4．一个带负电的质点，带电荷量为2.0×10-9C，在静电场中由a点移动到b点。在这个过程中，除电场力外，其他外力做的功为6.0×10-5J，质点的动能削减了8.0×10-5J，则a、b两点间的电势差Uab为()A．1×104V B．－1×104VC．7×104V D．－7×104V题组二电场强度与电势差的关系5．如图所示，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，由此可知c点的电势为()A．4V B．8VC．12V D．24V6．如图所示，A、B、C、D是匀强电场中的四个点，D是BC的中点，A、B、C构成一个直角三角形，AB长为1m，电场线与三角形所在的平面平行，已知φA＝5V、φB＝－5V、φC＝15V，由此可以推断()A．电场强度的方向由C指向BB．电场强度的方向垂直AD连线斜向上C．电场强度的大小为10V/mD．电场强度的大小为2037．如图所示是匀强电场中的一组等势面，每两个相邻等势面间的距离都是25cm，由此可确定电场强度的方向及大小为()A．竖直向下，E＝0.4V/mB．水平向右，E＝0.4V/mC．水平向左，E＝40V/mD．水平向右，E＝40V/m8．(多选)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．该匀强电场的电场强度大小E＝200V/m9．天空中有两块乌云，它们之间的竖直距离为1.0×103m，水平相距5.0×103m。受气流影响，两块乌云均以10m/s的速率沿水平方向相互靠近。当一块乌云位于另一块乌云正下方时，云间电场强度达到1.0×106V/m。若此时两块云间的电场可视为匀强电场，这时空气恰被击穿而变成导体，两块乌云通过空气放电，形成闪电。探究：(1)两块乌云即将放电时云间的电势差为多大？(2)地面视察者看到闪电后8.0s才听到雷声，则闪电发生点离视察者多远？(声音在空气中的传播速度约为3.4×102m/s)10．(多选)(2024·江苏南京、盐城二模)真空中两个点电荷Q1、Q2分别固定于x轴上x1＝0和x2＝4a的两点，在它们的连线上场强E与x关系如图所示(取x轴正方向为场强正方向，无穷远处电势为零)，以下推断正确的是()A．Q1带正电、Q2带负电B．Q1的电荷量是Q2的9倍C．x轴上3a处的电势为零D．正点电荷q在x轴上a处的电势能比在2a处的大11．(多选)在一静止点电荷的电场中，任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标(ra，φa)标出，其余类推。现将一带正电的摸索电荷由a点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是()A．Ea∶Eb＝4∶1B．Ec∶Ed＝2∶1C．Wab∶Wbc＝3∶1D．Wbc∶Wcd＝1∶312．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q＝－1.0×10-6C的点电荷由A点沿水平线移至B点，其电势能增加了3×10-5J，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UAB；(2)若A点的电势φA＝－1V，求B点的电势φB；(3)求电场强度E的大小，并推断其方向。13．如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正电荷Q为圆心的某圆交于B、C两点，质量为m、电荷量为－q的有孔小球从杆上A点无初速度下滑。已知q≪Q，AB＝h，小球滑到B点时的速度大小为3gh(1)小球由A到B的过程中电场力做的功；(2)A、C两点的电势差。课时分层作业(五)123456781011ACDCDDCBDDCDBDAC1．ACD[沿电场线的方向，电势渐渐降低，故A正确；某点的电势和电势零点的选取有关，但两点间的电势差和电势零点的选取无关，故B错误；电势差是标量，可正、可负，故C正确；电场中某点的电势和摸索电荷无关，由电场本身的性质确定，故D正确。]2．CD[电势、电势差都是标量，A错误；UAB表示A点与B点之间的电势差为UAB＝φA－φB＝－UBA，B错误，C正确；由题意可知，D正确。]3．D[由电场力做功与路径无关可知，W1＝W2，故A、B错误；因为Wcd＝qUcd，又Wcd＞0，q＞0，所以Ucd＞0，Ucd＝φc－φd＞0，所以φc＞φd，故D正确，C错误。]4．C[设电场力做功为W，由动能定理知W＋6.0×10-5J＝－8.0×10-5J，可求得W＝－1.4×10-4J，因此a、b两点间的电势差为Uab＝Wq＝7×1045．B[Uad＝φa－φd＝20V－4V＝16V，在匀强电场中，相互平行的等长线段两端点电势差相等，故Ubc＝Uad，又Ubc＝φb－φc，所以φc＝φb－Uad＝24V－16V＝8V，B正确。]6．D[匀强电场中，φB＝－5V，φC＝15V，则B、C连线的中点D的电势为φD＝φB+φC2＝-5+152V＝5V，故φD＝φA，AD为一条等势线，依据电场线与等势线垂直且沿着电场线方向电势降低可知，电场强度的方向垂直于7．D[电场线与等势面垂直且沿电场线方向电势降低，故场强方向水平向右，场强大小E＝Ud＝108．CD[连接AD、BF、CE，AD与BF、CE的交点为M、N；设六边形的中心点为O，如图所示，由图可知，AD与BF、CE都垂直，由六边形的特点可知，AM＝MO＝ON＝ND，所以可知M、O、N的电势分别是0V、2V、4V，因为φN＝φE＝4V，故CE为等势线，C点的电势肯定与N点相等，为4V，故A错误；由正六边形的对称性可知，F点的电势与B点的电势相等，也是0V，UAF＝φA－φF＝－2－0＝－2V，故B错误；点C、F之间的电势差UCF＝φC－φF＝(4－0)V＝4V，故C正确；由几何关系可知，AD＝2L＝2×2cm＝4cm＝0.04m，所以电场强度的大小E＝UDAAD＝69．解析：(1)当一块乌云位于另一块乌云正下方时，两块乌云间的距离为d＝1.0×103m。两块乌云间的电势差为U＝Ed＝1.0×106×1.0×103V＝1.0×109V。(2)光传播到地面所需的时间可以忽视不计，声音在空气中以3.4×102m/s的速度传播，所以闪电发生点离视察者的距离为s＝vt＝3.4×102×8.0m＝2.72×103m。答案：(1)1.0×109V(2)2.72×103m10．BD[由题图可知，两点电荷连线间某点场强为零，可知两点电荷电性相同，再由场强的正负可知两点电荷均带正电，A错误；x轴上3a处的合场强为零，依据点电荷场强公式E＝kQr2可得，Q1的电荷量是Q2的9倍，B正确；x轴上3a处的场强为零，但是Q1、Q2均带正电，所以电势大于零，C错误；在x轴上场强从a处指向2a处，沿场强方向电势越来越低，由Ep＝qφ可知正点电荷q在x轴上a处的电势能比在211．AC[由题图知，a、b、c、d四个点距点电荷的距离依次增大，且rb＝2ra，由E＝kQr2知，Ea∶Eb＝4∶1，故A正确；rd＝2rc，由E＝kQr2知，Ec∶Ed＝4∶1，故B错误；在移动电荷的过程中，电场力做的功与电势能的改变量大小相等，则Wab∶Wbc＝q(φa－φb)∶q(φb－φc)＝3∶1，故C正确；Wbc∶Wcd＝q(φb－φc)∶q(φc12．解析：(1)由题意知，静电力做负功为WAB＝－3×10-5J由UAB＝W得UAB＝30V。(2)UAB＝φA－φB故φB＝φA－UAB＝(－1－30)V＝－31V。(3)A、B两点间沿电场线方向的距离为d＝2×10-2cos60°m＝0.01m从而得E＝UAd＝方向沿电场线指向左下方。答案：(1)