高中物理人教版1第一章靜電場(chǎng)第6節(jié)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 市賽獲獎(jiǎng)

第6節(jié)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系（滿分100分，60分鐘完成）班級(jí)_______姓名______目的要求：1．掌握勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度的定量關(guān)系；2．會(huì)應(yīng)用勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系式解決有關(guān)問題。第Ⅰ卷(選擇題共48分)一、選擇題：本大題共6小題，每小題8分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，選對(duì)的得8分，對(duì)而不全得4分。選錯(cuò)或不選的得0分。1．如圖1所示，有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，A、B兩等勢(shì)面間的距離為5cm，電勢(shì)差為25V，在電場(chǎng)中的P點(diǎn)固定放置電荷量為5×10－9C的負(fù)電荷，此時(shí)電場(chǎng)中有一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零，則此點(diǎn)在P點(diǎn)的 PABE圖PABE圖1 B．下方30cm處 C．上方25cm處 D．下方5cm處2．如圖2所示，電場(chǎng)中a、b、c三點(diǎn)，ab＝bc，則把點(diǎn)電荷＋q從a點(diǎn)經(jīng)b移到c的過程中，電場(chǎng)力做功的大小關(guān)系有 （） A．Wab＞W(wǎng)bcabc圖 B．Wababc圖 C．Wab＜Wbc D．無法比較BA···ABCE···ABCEAB···CECAB··BA···ABCE···ABCEAB···CECAB···CED圖34．如圖4所示，a、b、c、d、e五點(diǎn)在一直線上，b、c兩點(diǎn)間的距離等于d、e兩點(diǎn)間的距離。在a點(diǎn)固定放置一個(gè)點(diǎn)電荷，電荷量為＋Q，已知在＋Q的電場(chǎng)中b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為U。將另一個(gè)點(diǎn)電荷＋q從d點(diǎn)移動(dòng)到e點(diǎn)的過程中 （）abcdabcde圖 B．克服電場(chǎng)力做功qU C．電場(chǎng)力做功大于qU D．電場(chǎng)力做功小于qU5．如圖5所示，是某靜電場(chǎng)沿x方向的電勢(shì)分布，則 （）φxφ0Ox1圖5x2φxφ0Ox1圖5x2 B．在0－x1之間存在著沿x方向的勻強(qiáng)電場(chǎng) C．在x1－x2之間存在著沿x方向的勻強(qiáng)電場(chǎng) D．在x1－x2之間存在著沿x方向的非勻強(qiáng)電場(chǎng)6．如圖6所示，abcd是正方形，將一負(fù)電荷q從a點(diǎn)移到b點(diǎn)時(shí)，需克服電場(chǎng)力做功W，若將同一負(fù)電荷q從a點(diǎn)移到d點(diǎn)，也需克服電場(chǎng)力做功為W，則關(guān)于此空間存在的電場(chǎng)可能是 （）abcd圖6 A．方向由abcd圖6 B．方向由b指向d的勻強(qiáng)電場(chǎng) C．處于c點(diǎn)的正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的 D．處于c點(diǎn)的負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的第Ⅱ卷（非選擇題，共52分）二、填空、實(shí)驗(yàn)題：本大題共3小題，每小題8分，共24分。把正確答案填寫在題中橫線上或按要求作答。圖77． 在兩塊平行且豎直放置的帶等量異種電荷的金屬板M、N間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，AB連線與水平方向成30°角，AB長(zhǎng)0.2cm，如圖7所示。現(xiàn)有一帶電量為4×10－8C的負(fù)電荷從A沿直線移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功×10－6J，則A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差值大小為___________V。若此電荷q沿任意路徑從B到A點(diǎn)，電荷電勢(shì)能變化情況是___________，此勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為___________，若兩金屬板相距0圖7圖8OABCD圖98．如圖8所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)線與水平方向夾角為θ，有一質(zhì)量為m、帶電量為q的小球，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩懸掛于O圖8OABCD圖99．如圖9的示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中取一點(diǎn)O，過O點(diǎn)作射線OA＝OB＝OC＝OD＝10cm，已知O、A、B、C、D各點(diǎn)的電勢(shì)分別為0、7V、8V、7V、5V，則勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小接近于___________V/m（從70V/m、80V/m中選擇），方向最接近于沿___________方向。三、計(jì)算題：本大題共2小題，計(jì)28分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。10．（12分）如圖10所示，A、B、C為平行紙面的勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn)，已知B點(diǎn)電勢(shì)為零，現(xiàn)將一電荷量q＝1×10－5C的正點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力做功W1＝8×10－5J；將該電荷由C點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功W2＝－2×10－5ACB圖10 （1）A、B、C三點(diǎn)ACB圖10 （2）畫出電場(chǎng)中電場(chǎng)線及等勢(shì)面分布情況。圖1111．（16分）如圖11所示，帶正電小球質(zhì)量為m＝1×10－2kg，電荷量為q＝l×10－6C，置于光滑絕緣水平面上的A點(diǎn)。當(dāng)空間存在著斜向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，該小球從靜止開始始終沿水平面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，測(cè)得其速度vB＝1.5m/s，此時(shí)小球的位移為s＝0.15m，求此勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的取值范圍。圖11某同學(xué)求解如下：設(shè)電場(chǎng)方向與水平面之間夾角為θ，由動(dòng)能定理qEscosθ＝－0解得：＝V/m。由題意可知θ＞0，所以當(dāng)E＞×104V/m時(shí)小球?qū)⑹冀K沿水平面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。經(jīng)檢查，計(jì)算無誤。該同學(xué)所得結(jié)論是否有不完善之處?若有請(qǐng)予以補(bǔ)充。第6節(jié)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系參考答案一、選擇題：1．【答案】B【點(diǎn)撥】勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)V/m，電場(chǎng)中的一點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)為零，所以點(diǎn)電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)向上，此點(diǎn)在P點(diǎn)的下方，再根據(jù)，算出r＝30cm，B正確。2．【答案】C【點(diǎn)撥】由U＝Ed，在d相同時(shí)，E越大，電勢(shì)差U也越大。因此Uab＜Ubc，根據(jù)W＝qU有Wab＜Wbc，C正確。3．【答案】D【點(diǎn)撥】AB連線的中點(diǎn)電勢(shì)為6V，與C點(diǎn)電勢(shì)相等，所以電場(chǎng)線跟C和AB中點(diǎn)的連線垂直，而沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸降低，D正確。4．【答案】D【點(diǎn)撥】依據(jù)正點(diǎn)電荷電場(chǎng)線分布圖，可知bc所在區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)大于de所在區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)，則點(diǎn)電荷＋q在bc所在區(qū)域所受的電場(chǎng)力應(yīng)大于de所在區(qū)域的電場(chǎng)力，且方向遠(yuǎn)離＋Q。故當(dāng)＋q經(jīng)過相同的位移后，電場(chǎng)力在bc段所做的功大于在de段所做的功，故在de段電場(chǎng)力所做的功小于qU，D正確。5．【答案】AC【點(diǎn)撥】在0—x1之間，電勢(shì)恒定不變，又根據(jù)沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸降低，表明在0—x1之間的電場(chǎng)線肯定垂直x方向，A正確、B錯(cuò)誤；在x1—x2之間，電勢(shì)逐漸降低，勻強(qiáng)電場(chǎng)跟x軸有夾角，且不等于90o，C正確，D錯(cuò)誤。6．【答案】AD【點(diǎn)撥】因負(fù)電荷q從a→b和從a→d電場(chǎng)力做功相同，據(jù)W＝qUab＝qUad得φb＝φd。若電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，W＝qElcosθ，因?yàn)閃ab＝Wad，所以θ＝45o，A正確，B錯(cuò)誤；若電場(chǎng)是點(diǎn)電荷產(chǎn)生的，因Wab和Wad都是克服電場(chǎng)力做功，且同種電荷相斥，C錯(cuò)誤，D正確。二、填空、實(shí)驗(yàn)題：7．【答案】－60V；增加×10－6J；×104V/m；V【點(diǎn)撥】由電場(chǎng)力做功公式W＝qU，可得＝－60V；電荷從B到A，電場(chǎng)力做功應(yīng)為－×10－6J，電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功，電荷電勢(shì)能增加，且增加量等于電場(chǎng)力做的功，故在由B到A的過程中電荷電勢(shì)能增加×10－6J；×104V/m。兩板間的電勢(shì)差U＝EdMN＝V。8．【答案】mgLcotθ【點(diǎn)撥】根據(jù)帶電小球的平衡，有電場(chǎng)力的水平分量為：qEcosθ＝mgcotθ；電場(chǎng)力的豎直分量為：qEsinθ＝mg。電場(chǎng)力在這兩個(gè)方向做的功分別為W1＝－mgLcotθ，W2＝－mgL。對(duì)全過程運(yùn)用動(dòng)能定理，有：W－mgLctgθ－mgL＋mgL＝0，所以W＝mgLcotθ。9．【答案】80；B→O【點(diǎn)撥】因A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，所以連接A、C的連線是等勢(shì)面，電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直，且沿電場(chǎng)線電勢(shì)逐漸降低，因而場(chǎng)強(qiáng)方向最接近于沿BO方向。根據(jù)，d是沿場(chǎng)強(qiáng)方向的距離，場(chǎng)強(qiáng)大小應(yīng)大于70V/m，所以選擇80V/m。三、計(jì)算題：10．【答案】（1）φA＝6V；φB＝0；φC＝－2V；（2）略【解析】（1）依W1＝qUAC，W2＝qUCB。代入數(shù)據(jù)可得：UAC＝8V，UCB＝－2V。即：UAC＝φA－φC＝8V，UCB＝φC－φB＝－2V由于φB＝0，則φC＝－2V，φA＝6V。ACBPQKEMNR（2）①連接AC，并將AC等分為四份，如圖ACBPQKEMNR②連接BK，作過BK且垂直紙面的平面M，此即為電場(chǎng)中電勢(shì)為零的等勢(shì)面。③依次過Q、P作平面N、R平行于M，平面N和R即為電勢(shì)為2V和4V的等勢(shì)面④由于電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂