2020-2021學(xué)年高中物理 第十章 靜電場(chǎng)中的能量 3 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系課時(shí)練習(xí)新人教版必修3

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第十章 靜電場(chǎng)中的能量 3 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系課時(shí)練習(xí)新人教版必修32020-2021學(xué)年高中物理 第十章 靜電場(chǎng)中的能量 3 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系課時(shí)練習(xí)新人教版必修3年級(jí)：姓名：- 10 -電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.在任何靜電場(chǎng)中均適用的公式是()a.w=qub.e=kc.w=qedd.e=【解析】選a。w=qu在任何靜電場(chǎng)中均適用,故a正確;e=k僅適用點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中,故b錯(cuò)誤;w=qed和e=僅適用勻強(qiáng)電場(chǎng)中,故c、d錯(cuò)誤。所以選a。2.(2020本溪高二檢測(cè))在水深超過(guò)200 m

2、的深海,光線極少,能見(jiàn)度極低,有一種電鰻具有特殊的適應(yīng)性,能通過(guò)自身發(fā)出的生物電捕獲食物、威脅敵害、保護(hù)自己。若該電鰻的頭尾相當(dāng)于兩個(gè)電極,它在海水中產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到104 n/c,可擊昏敵害。則身長(zhǎng)50 cm 的電鰻,在放電時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)電壓可達(dá)()a.50 vb.500 vc.5 000 vd.50 000 v【解析】選c。u=ed=1040.5 v=5 000 v。3.如圖所示,a、b、c是一條電場(chǎng)線上的三個(gè)點(diǎn),電場(chǎng)線的方向由a到c,a、b間的距離等于b、c間的距離,用a、b、c和ea、eb、ec分別表示a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度,可以判定()a.abcb.eaebecc.a-b=b

3、-cd.ea=eb=ec【解析】選a。電場(chǎng)線是直線的電場(chǎng),通常有如圖所示的幾種情況題中給出的一條電場(chǎng)線,不一定是哪一種,因此b、c、d均不正確;其中在前三個(gè)圖中可由u=ed定性分析。不論是何種情況的電場(chǎng),沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)總是降低的,abc,故a正確?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示,三個(gè)同心圓是點(diǎn)電荷q周圍的三個(gè)等勢(shì)面,a、b、c是這三個(gè)等勢(shì)面與一條電場(chǎng)線的交點(diǎn),且ab=bc。a、c兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為a=10 v和c=2 v,則b點(diǎn)的電勢(shì)()a.等于6 vb.低于6 vc.高于6 vd.無(wú)法確定【解析】選b。因點(diǎn)電荷所形成的電場(chǎng)離點(diǎn)電荷越遠(yuǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度越小,故有a-bb-c,即bb,所以u(píng)ba=-5 v,所以

4、c選項(xiàng)正確。6.如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度為103 n/c,ab、cd平行于電場(chǎng)線,ac、bd垂直于電場(chǎng)線,ab=cd=4 cm,ac=bd=3 cm。則下述計(jì)算結(jié)果正確的是()a.a、b之間的電勢(shì)差為40 vb.a、c之間的電勢(shì)差為50 vc.將q=-510-3 c的點(diǎn)電荷沿矩形路徑abdca移動(dòng)一周,靜電力做的功是-0.25 jd.將q=-510-3 c的點(diǎn)電荷沿abd從a移到d,靜電力做的功是0.25 j【解析】選a。由u=ed得uab=1030.04 v=40 v,a正確;a、c在同一等勢(shì)面上,所以u(píng)ac=0,b錯(cuò)誤;將電荷沿abdca移動(dòng)一周,位移為0,故靜電力做功為0,c錯(cuò)誤;wa

5、d=quab=(-510-3)40 j=-0.2 j,d錯(cuò)誤。二、計(jì)算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7. (12分)(2020德州高二檢測(cè))電子的電荷量的絕對(duì)值為e,質(zhì)量為m,以速度v0沿電場(chǎng)線方向射入電場(chǎng)強(qiáng)度為e的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,如圖所示。電子從a點(diǎn)射入,到b點(diǎn)速度變?yōu)榱?。?wèn):(1)a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是多大?(2)a、b兩點(diǎn)間的距離是多大?【解析】(1)由題意可知全過(guò)程只有電場(chǎng)力做功,則有euab=m,解得uab=。(2)由uab=ed,可得d=。答案:(1)(2)8.(12分)兩塊相同的金屬板a、b水平平行放置,兩板相距30 cm,a、b板

6、分別跟電源的正、負(fù)極相連,電源電壓為60 v,如圖所示,求:(1)兩板間電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向。(2)若a板接地,則b板的電勢(shì)為多大。(3)若c點(diǎn)離a板10 cm,d點(diǎn)離b板15 cm,則c、d兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是多少?【解析】?jī)善叫械慕饘侔錫、b之間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),由于a、b分別接電源的正、負(fù)極,所以a板帶正電,b板帶負(fù)電。(1)e= v/m=200 v/m,方向豎直向下。(2)因?yàn)閍-b=u=60 v,a板接地,a=0,所以b=-60 v。(3)ucd=ed,d為沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向c、d兩點(diǎn)間的距離,ucd=200(0.3-0.1-0.15) v=10 v。答案:(1)200 v/m方向豎直

7、向下(2)-60 v(3)10 v(15分鐘40分)9.(6分)(多選)如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一圓心角為120的扇形oab,且扇形所在的平面平行于電場(chǎng)線,半徑oa為2 m,c點(diǎn)為ab弧的中點(diǎn)。把一個(gè)電荷量為110-7 c的負(fù)點(diǎn)電荷由電勢(shì)為零的某點(diǎn)移到o點(diǎn)克服電場(chǎng)力做功510-7 j,將該電荷從o點(diǎn)移動(dòng)到a點(diǎn)電勢(shì)能增加210-7 j,將該電荷沿圓弧從a點(diǎn)移到c點(diǎn)電場(chǎng)力做功410-7 j,則()a.o點(diǎn)的電勢(shì)為5 vb.a點(diǎn)的電勢(shì)高于o點(diǎn)的電勢(shì)c.該電荷在b點(diǎn)的電勢(shì)能為110-7 jd.電場(chǎng)強(qiáng)度大小為2 v/m【解析】選c、d。把一個(gè)電荷量為110-7 c的負(fù)點(diǎn)電荷由電勢(shì)為零的某點(diǎn)移到o點(diǎn)克服電場(chǎng)

8、力做功510-7 j,故o點(diǎn)的電勢(shì)為o=-5 v,故a錯(cuò)誤;將該負(fù)電荷從o點(diǎn)移動(dòng)到a點(diǎn)電勢(shì)能增加210-7 j,故a點(diǎn)的電勢(shì)為a=-7 v,低于o點(diǎn)的電勢(shì),b錯(cuò)誤;將該電荷沿圓弧從a移到c電場(chǎng)力做功410-7 j,故c=-3 v,由對(duì)稱性可知,將該電荷從c移到b電場(chǎng)力做功仍然為410-7 j,故電荷在b位置的電勢(shì)為b=-1 v,故電荷在b位置的電勢(shì)能為110-7 j,c正確。將該電荷沿圓弧從a移到c電場(chǎng)力做功410-7 j,故c=-3 v,故ac中點(diǎn)d的電勢(shì)為-5 v,故電場(chǎng)方向與od垂直,且由c指向a,其大小為e= v/m=2 v/m,故d正確;故選c、d。10.(6分)如圖所示,在某電場(chǎng)中

9、畫出了三條電場(chǎng)線,c點(diǎn)是a、b連線的中點(diǎn)。已知a點(diǎn)的電勢(shì)為a=30 v,b點(diǎn)的電勢(shì)為b=-20 v,則下列說(shuō)法正確的是()a.c點(diǎn)的電勢(shì)c=5 vb.c點(diǎn)的電勢(shì)c5 vc.c點(diǎn)的電勢(shì)cc-b,所以有c5 v,c正確,a、b錯(cuò)誤;因?yàn)樨?fù)電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能較小,所以d錯(cuò)誤。11.(6分)如圖所示,實(shí)線為方向未知的三條電場(chǎng)線,虛線分別為等勢(shì)線1、2、3,已知mn=nq,a、b兩帶電粒子從等勢(shì)線2上的o點(diǎn)以相同的初速度飛出。僅在靜電力作用下,兩粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,則()a.a一定帶正電,b一定帶負(fù)電b.a加速度減小,b加速度增大c.mn兩點(diǎn)電勢(shì)差|umn|等于nq兩點(diǎn)電勢(shì)差|unq|d.a粒

10、子到達(dá)等勢(shì)線3的動(dòng)能變化量比b粒子到達(dá)等勢(shì)線1的動(dòng)能變化量小【解析】選b。由帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,結(jié)合曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知帶電粒子所受的靜電力方向,因?yàn)殡妶?chǎng)線的方向不確定,故不能判斷帶電粒子帶電的性質(zhì),故a選項(xiàng)錯(cuò)誤;由電場(chǎng)線的疏密可知,a加速度將減小,b加速度將增大,故b選項(xiàng)正確;因?yàn)槭欠莿驈?qiáng)電場(chǎng),故mn兩點(diǎn)電勢(shì)差并不等于nq兩點(diǎn)電勢(shì)差,故c選項(xiàng)錯(cuò)誤;因?yàn)榈葎?shì)線1與2之間的電場(chǎng)強(qiáng)度比2與3之間的電場(chǎng)強(qiáng)度要大,故1、2之間的電勢(shì)差要大于2、3之間的電勢(shì)差,但兩粒子的帶電荷量大小不確定,故無(wú)法比較動(dòng)能變化量的大小,故d選項(xiàng)錯(cuò)誤。【加固訓(xùn)練】如圖所示,a、b、c、d是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn),電場(chǎng)強(qiáng)

11、度方向平行于正方形abcd所在平面。已知a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為a=9 v,b=3 v,c=-3 v,則()a.d點(diǎn)的電勢(shì)d=3 v,電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行ab方向b.d點(diǎn)的電勢(shì)d=6 v,電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行bc方向c.d點(diǎn)的電勢(shì)d=3 v,電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行ac方向d.d點(diǎn)的電勢(shì)d=6 v,電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行bd方向【解析】選c。勻強(qiáng)電場(chǎng)中,由公式u=ed,沿著任意方向每前進(jìn)相同的距離,電勢(shì)差都相等,所以連接ac,ac連線的中點(diǎn)為e,則e點(diǎn)的電勢(shì)e= v=3 v,連接be,則be為一條等勢(shì)線,d點(diǎn)在be連線上,所以d點(diǎn)電勢(shì)為3 v,過(guò)a點(diǎn)作出垂直be的有向線段,由高電勢(shì)點(diǎn)a指向be,如圖中有向線段所示

12、即為電場(chǎng)線,即平行于ac。12.(22分)(2020棗莊高二檢測(cè))如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng),等勢(shì)面是一簇互相平行的豎直平面,間隔均為d,各等勢(shì)面電勢(shì)已在圖中標(biāo)出,現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電小球以速度v0、方向與水平方向成45角斜向上射入電場(chǎng),要使小球做直線運(yùn)動(dòng),求:(1)小球應(yīng)帶何種電荷及其電荷量;(2)小球受到的合外力的大小;(3)在入射方向上小球運(yùn)動(dòng)的最大位移xm。(電場(chǎng)足夠大)【解析】(1)作電場(chǎng)線如圖(a)所示。由題意知,只有小球受到向左的靜電力,靜電力和重力的合力方向與初速度方向才可能在一條直線上,如圖(b)所示。只有當(dāng)f合與v0在一條直線上才可能使小球做直線運(yùn)動(dòng),所以小球帶正電,小球沿v0方向做勻減速運(yùn)動(dòng)。由圖(b)知qe=mg,相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差為u,所以e=,所以q=。 (2)由圖(b)知,f合=mg。(3)由動(dòng)能定理得-f合xm=0-m,所以xm=。答案:(1)正電荷(2)mg(3)【加固訓(xùn)練】平行的帶電金屬板a、b間是勻強(qiáng)電場(chǎng),如圖所示,兩板間距離是5 cm,兩板間的電壓是60 v。試問(wèn):(1)兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度是多大?(2)電場(chǎng)中有p1和p2兩點(diǎn),p1點(diǎn)離a板0.5 cm,p2點(diǎn)離b板也是0.5 cm,p1和p2兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為多大?(3)若b板接地,p1和p2兩點(diǎn)的電勢(shì)各是多少伏?【解析】(1)根據(jù)公式e=代入數(shù)據(jù)e=