2024-2025学年高中物理课时分层作业5电场强度与电势差的关系含解析粤教版选修3-1

PAGE6-电场强度与电势差的关系(时间：40分钟分值：100分)选择题(本题共8小题，每小题6分)1．(多选)在一个匀强电场中有a、b两点相距为d，电场强度为E，把一个电量为q的负电荷由a移到b点时，电场力对电荷做正功W，以下说法正确的是()A．a点电势比b点电势低B．a、b两点电势差大小为U＝EdC．a、b两点电势差大小为U＝eq\f(W,q)D．该电荷在b点电势能较a点大AC[由题意电场力做正功W知，逆着电场线移动电荷，A对；电势能削减，D错；a、b两点连线不肯定是沿电场线方向，B错；由静电力做功与电势差的关系知，C对．故选A、C.]2.如图是一个匀强电场的等势面示意图，每两个相邻的等势面相距2cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是()A．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/mB[电场强度E＝eq\f(U,d)＝100V/m，电场强度的方向垂直于等势面指向电势着陆的方向，即水平向左，选项B正确．]3．如图所示，在匀强电场中，A、B两点相距10cm，E＝100V/m，AB与电场线方向的夹角θ＝120°，则A、B两点间的电势差为()A．5V B．－5VC．10V D．－10VB[A、B两点在场强方向上的距离d＝eq\x\to(AB)·cos(180°－120°)＝10×eq\f(1,2)cm＝5cm.由于φA<φB，则UAB＝－Ed＝－100×5×10－2V＝－5V，故选B.]4.如图所示，在匀强电场中，过O点作线段OA＝OB＝OC＝OD＝10cm，已知O、A、B、C、D各点电势分别为0、7V、8V、7V、5V，A．70V/m，沿OA方向 B．70V/m，沿OC方向C．80V/m，沿OB方向 D．80V/m，沿BO方向D[在静电场中，电场线和等势面是垂直的，因为φA＝φC＝7V，即A、C两点为等势点，依据匀强电场的特点，过O点的电场线肯定垂直于A、C两点的连线．很简单看出场强的方向最接近于BO的方向．由于E＝eq\f(U,d)，所以场强的大小也最接近于eq\f(UBO,OB)＝eq\f(8,0.1)V/m＝80V/m.故D正确．]5．a、b、c是匀强电场中的三个点，各点电势分别为φa＝10V，φb＝2V，φc＝6V，a、b、c三点在同一平面上，下列各图中电场强度的方向表示正确的是()ABCDD[由于是匀强电场，所以a、b连线的中点与c点等势，电场强度的方向垂直于等势面且由高电势指向低电势处，所以D正确．]6.如图所示，a、b、c是一条电场线上的三个点，电场线的方向由a到c，a、b间的距离等于b、c间的距离，用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度，可以判定()A．φa>φb>φc B．Ea>Eb>EcC．φa－φb＝φb－φc D．Ea＝Eb>EcA[沿电场线方向电势降低，故φa>φb>φc，A对．由于题目只供应了未知电场的一条电场线，故无法推断a、b、c三点的场强大小关系，也就无法推断a、b间与b、c间的电势差的大小关系，B、C、D错．]7．如图所示，匀强电场的场强大小为1×103N/C，ab、dc与电场方向平行，bc、ad与电场方向垂直，ab＝dc＝4cm，bc＝ad＝3cm，则下述计算结果正确的是()A．a、b之间的电势差为4000VB．a、c之间的电势差为50VC．将q＝－5×10－3C的点电荷沿矩形路径abcda移动一周D．将q＝－5×10－3C的点电荷沿abc或adc从a移动到cC[Uab＝E·ab＝1×103×0.04V＝40V，选项A错误；Uac＝Uab＝40V，选项B错误；将带负电的点电荷移动一周，电势差为零，电场力做功为零，选项C正确；Wac＝qUac＝－5×10－3×40J＝－0.2J，选项D错误．]8．(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，因为A板带正电且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＝－EdAC＝－50×4V＝－200V，A错误，B正确；电子在C点具有的电势能为200eV，C错误，D正确．]一、选择题(本题共4小题，每小题6分)1.(多选)如图所示，虚线表示一簇关于x轴对称的等势面，在x轴上有A、B两点，则()A．A、B两点的场强方向与x轴同向B．A、B两点的场强方向与x轴反向C．A点的场强EA大于B点的场强EBD．A点的场强EA小于B点的场强EBAD[由电场线与等势面的关系可知，电场线肯定与等势面垂直，由电势较高的等势面指向电势较低的等势面，作出相应的电场线的分布，如图所示．则可知A，B两点的场强方向与x轴同向．由电场线的疏密可知，A点的场强EA小于B点的场强EB.故正确答案为A、D.]2.如图所示，匀强电场方向平行于xOy平面，在xOy平面内有一个半径为R＝5m的圆，圆上有一个电荷量为q＝＋1×10－8C的摸索电荷P，半径OP与x轴正方向的夹角为θ，P沿圆周移动时，其电势能Ep＝2.5×10－5sinθ(J)A．x轴位于零势面上B．电场强度大小为500V/m，方向沿y轴正方向C．y轴位于零势面上D．电场强度大小为500V/m，方向沿x轴正方向A[由Ep＝2.5×10－5sinθ(J)知，x轴上的势能为零，是零势面，电场线与y轴平行，A正确，C错误；当θ＝90°时，Ep＝2.5×10－5J，由Ep＝EqR解得E＝500V/m，此时电势能大于零，故电场强度的方向沿y轴负方向，B、D错误．]3.(多选)如图，同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中，电场方向与此平面平行，M为a、c连线的中点，N为b、d连线的中点．一电荷量为q(q>0)的粒子从a点移动到b点，其电势能减小W1；若该粒子从c点移动到d点，其电势能减小W2.下列说法正确的是()A．此匀强电场的场强方向肯定与a、b两点连线平行B．若该粒子从M点移动到N点，则电场力做功肯定为eq\f(W1＋W2,2)C．若c、d之间的距离为L，则该电场的场强大小肯定为eq\f(W2,qL)D．若W1＝W2，则a、M两点之间的电势差肯定等于b、N两点之间的电势差BD[由题意得，(φa－φb)q＝W1，(φc－φd)q＝W2，只能得出a、b两点间和c、d两点间的电势关系，无法确定场强的方向，选项A错误；若c、d之间的距离为L，因无法确定场强的方向，故无法确定场强的大小，选项C错误；由于φM＝eq\f(φa＋φc,2)、φN＝eq\f(φb＋φd,2)、WMN＝q(φM－φN)，上述式子联立求解得粒子从M点移动到N点电场力做的功为WMN＝eq\f(W1＋W2,2)，所以B正确；若W1＝W2，有φa－φb＝φc－φd，变形可得φa－φc＝φb－φd，又φa－φM＝φa－eq\f(φa＋φc,2)＝eq\f(φa－φc,2)，φb－φN＝φb－eq\f(φb＋φd,2)＝eq\f(φb－φd,2)，所以φa－φM＝φb－φN，D正确．]4．(多选)如图所示，虚线A、B、C表示某电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相等，一电子从右侧垂直等势面A向左进入电场，运动轨迹与等势面分别交于a、b、c三点，则可以推断()A．三个等势面的电势大小为φA>φB>φCB．三个等势面的电势大小为φC>φB>φAC．电子由a到c电势能不断减小D．电子由a到c动能不断减小AD[由等势面画出电场线、电子在c点受力和运动方向如图，并由此得出电场线垂直等势面指向左，φA>φB>φC，A正确，B错误；从a至c电场力做负功，电势能不断增加，动能不断减小，C错误，D正确．]二、非选择题(28分)5.(14分)如图中画出了一个电场中的一簇相互平行且等间距的等势面，并标出了各等势面的电势值．电场中A、B两点所处位置如图所示，它们之间的距离为5cm，两点连线与等势面夹角为37°，一个电量为3×10－3C[解析]依据题意可知，A、B两点沿场强方向(垂直于等势面方向)的距离为d＝eq\x\to(AB)sin37°＝5×10－2×0.6m＝3×10－2m，A、B两点电势差UAB＝φA－φB＝(40－20)V＝20V所以电场强度E＝eq\f(UAB,d)＝eq\f(20,3×10－2)V/m＝eq\f(2,3)×103V/m设粒子重力为G，由平衡条件得G＝qE＝3×10－3×eq\f(2,3)×103N＝2N.[答案]2N6．(14分)如图所示，平行金属带电极板A、B间可看成匀强电场，场强E＝1.2×102V/m，极板间距离d＝5cm，电场中C点和D点分别到A、B两板的距离均为0.5cm，B板接地(1)C、D两点的电势和两点间的电势差；(2)将点电荷q＝2×10－2C从C点匀速移到D[解析](1)因正极板接地，故板间各点电势均小于零，由U＝Ed得UBD＝EdBD＝1.2×102×0.5×10－2V＝0.6V，即φD＝－0.6V.由于dCB＝5cm