2020-2021学年高中物理人教版选修3-1练习：1.7-电势差与电场强度的关系.docx

公式E及UEd的理解及应用图1771如图177所示，a、b、c是一条电场线上的三个点，电场线的方向由a至c，a、b间的距离等于b、c间的距离，用a、b、c和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度，可以断定()AEaEbEc BabcCabbc DEaEbEc答案B解析由“沿着电场线的方向，电势越来越低”知：abc，断定选项B对；因这一电场线不能确定就是匀强电场中的电场线，故选项C、D不能断定是否正确；这一电场线也不能断定就是正点电荷形成的电场中的一条电场线，故选项A不能断定是否正确正确答案为选项B.应用UEd或E定性分析非匀强电场图1782如图178所示，实线为电场线，虚线为等势面，a50 V，c20 V，则a、c连线中点b的电势b为()A等于35 V B大于35 VC小于35 V D等于15 V答案C解析从电场线疏密可以看出EaEbEc，由公式UEd可以推断UabUbc，所以b35 V.用等分法画电场线图1793如图179所示，A、B、C是匀强电场中等腰直角三角形的三个顶点，已知A、B、C三点的电势分别为A15 V，B3 V，C3 V，试确定场强的方向，并画出电场线答案见解析解析依据A、B、C三点电势的特点，在AC连线上取M、N两点，使AMMNNC，如图所示，尽管AC不肯定是场强方向，但可以确定AM、MN、NC在场强方向上的投影长度相等，由UEd可知，UAMUMNUNC V6 V由此可知，N3 V，M9 V，B、N两点等电势，BN的连线即为等势面，那么电场线与BN垂直电场强度的方向为电势降低的方向：斜向下.(时间：60分钟)题组一公式UEd和E的理解与应用1对公式E的理解，下列说法正确的是()A此公式适用于计算任何电场中a、b两点间的电势差Ba点和b点间距离越大，则这两点的电势差越大C公式中d是指a点和b点之间的距离D公式中的d是a、b两个等势面间的垂直距离答案D解析公式E只适用于匀强电场，A错，公式中的d是a、b两个等势面间的垂直距离，a点和b点间距离大，等势面间的垂直距离不肯定大，故B、C错，D正确图17102如图1710所示，A、B两点相距10 cm，E100 V/m，AB与电场线方向的夹角120，求A、B两点间的电势差为()A5 V B5 VC10 V D10 V答案B解析A、B两点在场强方向上的距离dcos (180120)10 cm5 cm.由于AB，则依据UEd得UABEd1005102 V5 V.图17113如图1711所示，三个同心圆是一个点电荷四周的三个等势面，已知这三个圆的半径成等差数列A、B、C分别是这三个等势面上的点，且这三点在同一条电场线上A、C两点的电势依次为A10 V和C2 V，则B点的电势是()A肯定等于6 V B肯定低于6 VC肯定高于6 V D无法确定答案B解析从等势面的疏密可以看出EAEBEC，又ABBC由公式UEd可以推断UABUBC，所以B6 V.4在水深超过200 m的深海，光线极少，能见度微小，有一种电鳗具有特殊的适应性，能通过自身发诞生物电，猎取食物、威逼敌害、爱护自己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104 N/C时可击昏敌害身长50 cm的电鳗，在放电时产生的瞬间电压可达_ V.答案5 000 V解析依据UEd104 N/C0.5 m5 000 V图17125平行的带电金属板A、B间是匀强电场，如图1712所示，两板间距离是5 cm，两板间的电压是60 V(1)两板间的场强是_；(2)电场中有P1和P2两点，P1点离A板0.5 cm，P2点离B板也是0.5 cm，P1和P2两点间的电势差U12_.答案(1)1.2103 V/m(2)48 V解析(1)两板间是匀强电场，由UEd可得两板间的场强E1.2103 V/m.(2)P1、P2两点间沿场强方向的距离：d4 cm.所以U12Ed1.21034102 V48 V.题组二找等势点，定电场方向图17136如图1713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25 cm，由此可确定电场强度的方向及大小为()A竖直向下，E0.4 N/C B水平向右，E0.4 N/CC水平向左，E40 N/C D水平向右，E40 V/m答案D解析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 V/m40 V/m，故D项正确图17147如图1714所示，A、B、C三点都在匀强电场中，已知ACBC，ABC60，20 cm，把一个电荷量q105 C的正电荷从A移到B，电场力做功为零；从B移到C，电场力做功为1.73103 J，则该匀强电场的电场强度大小和方向为()A865 V/m，垂直AC向左B865 V/m，垂直AC向右C1 000 V/m，垂直AB斜向上D1 000 V/m，垂直AB斜向下答案D解析把电荷q从A移到B，电场力不做功，说明A、B两点在同一等势面上，因该电场为匀强电场，等势面应为平面，故图中直线AB即为等势线，电场强度方向垂直于等势面，可见，选项A、B错误；UBC V173 V，B点电势比C点低173 V，因电场线指向电势降低的方向，所以场强方向必垂直于AB斜向下，电场强度大小E V/m1 000 V/m，因此选项D正确，C错误图17158图1715所示，在匀强电场中取一点O，过O点作射线OAOBOCOD10 cm，已知O、A、B、C和D各点电势分别为0、7 V、8 V、7 V、5 V，则匀强电场场强的大小和方向最接近于()A70 V/m，沿AO方向B70 V/m，沿CO方向C80 V/m，沿BO方向D80 V/m，沿CO方向答案C解析由O、A、B、C、D各点电势值可知，O点电势最低，为零，A、C在同一等势面上，所以电场线与AC连线垂直，最接近BO方向大小接近E V/m80 V/m，故C正确9下列图中，a、b、c是匀强电场中的三个点，各点电势a10 V，b2 V，c6 V，a、b、c三点在同一平面上，图中电场强度的方向表示正确的是()答案D解析直线ab的中点的电势为6 V，与c点等电势，故应按D图求解电场的方向则由电势高处指向电势低处故D图正确图171610a、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20 V，b点的电势为24 V，d点的电势为4 V，如图1716所示由此可知c点的电势为()A4 V B8 V C12 V D24 V答案B解析连接bd，因Ubd20 V，可将bd等分为5份，找到4个等分点e、f、g、h，由图可知e20 V，则a、e等势，由对称关系可知h点与c点电势相等，即c8 V也可由于bc与ad平行且相等，由匀强电场特点可得：bcad，解得c8 V.题组三综合应用图171711如图1717所示，在匀强电场中，有A、B两点，它们之间的距离为2 cm，两点的连线与场强方向成60角将一个电荷量为2105 C的电荷由A移到B，其电势能增加了0.1 J问：(1)在此过程中，静电力对该电荷做了多少功？(2)A、B两点的电势差UAB为多大？(3)匀强电场的场强为多大？答案(1)0.1 J(2)5 000 V(3)5105 V/m解析(1)电势能增加多少，静电力就做多少负功，故静电力对电荷做了0.1 J的功(2)由WqU，得UAB V5 000 V.(3)由UEd，得E5105 V/m.图171812如图1718所示，平行金属带电极板A、B间可看成匀强电场，场强E1.2102 V/m，极板间距离d5 cm，电场中C和D点分别到A、B两板的距离均为0.5 cm，B板接地，求：(1)C和D两点的电势、两点间电势差各为多少？(2)将点电荷q2102 C从C点匀速移到D点时外力做多少功？答案(1)5.4 V0.6 V4.8 V(2)9.6102 J解析(1)因正极板接地，故板间各点电势均小于零，则UBD、UBC均大于零，由UEd得UBDEdBD1.21020.5102 V0.6 V，即D0.6 V.由于dCB5 cm0.5 cm4.5 cm4.5102 cm，所以UCBEdCB1.21024.5102 V5.4 VC.所以UCDCD5.4 V(0.6 V)4.8 V.(2)由于匀速移动，外力所做的功等于电场力所做的功W外|qUCD|21024.8 J9.6102 J.图171913把一个带正电荷q的小球用细线悬挂在两块面积很大的竖直平行板间的O点，小球质量m2 g，悬线长L6 cm，两板间距离d8 cm，当两板间加上U2103 V的电压时，小球自悬线水平的A点由静止开头向下运动到达O点正下方的B点时的速度刚好为零，如图1719所示，以后小球始终在A、B之间来回摇摆取g10 m/s2，求小球所带的电荷量答案8107 C解析取小球为争辩对象，重力mg竖直向下，电场力Eq水平向左，绳的拉力为T，在小球由A向B运动的过程中，重力mg对小球做正功，电场力Eq对小球做负功，拉力T不做功，依据动能定理mgLqEL0，又由于E，由以上两式可得：q8107 C