(山東省專用)2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(六)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系(含解析)新人教版選修3-1.doc
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課時(shí)跟蹤檢測(cè)(六) 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 1.下列關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)差關(guān)系的說法正確的是( ) A.在相同距離上,電勢(shì)差大的其場(chǎng)強(qiáng)也必定大 B.任意兩點(diǎn)的電勢(shì)差,等于場(chǎng)強(qiáng)與這兩點(diǎn)間距離的乘積 C.沿著電場(chǎng)線方向,相同距離上的電勢(shì)降落必定相等 D.電勢(shì)降低的方向,必定是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向 解析:選C 由勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn)知A、B錯(cuò)誤,C正確;電勢(shì)降低最快的方向才是電場(chǎng)強(qiáng)度方向,D錯(cuò)誤。 2.如圖所示是一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面,每?jī)蓚€(gè)相鄰等勢(shì)面相距2 cm,由此可以確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和數(shù)值是( ) A.豎直向下,E=100 V/m B.水平向左,E=100 V/m C.水平向左,E=200 V/m D.水平向右,E=200 V/m 解析:選B 根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向應(yīng)與等勢(shì)面垂直,且由較高的等勢(shì)面指向較低的等勢(shì)面,可知該電場(chǎng)強(qiáng)度的方向水平向左。由場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系得:E==100 V/m。 3.a(chǎn)、b、c、d是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn),它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)。電場(chǎng)線與矩形所在平面平行。已知a點(diǎn)的電勢(shì)為20 V,b點(diǎn)的電勢(shì)為24 V,d點(diǎn)的電勢(shì)為4 V,如圖所示,由此可知c點(diǎn)的電勢(shì)為( ) A.4 V B.8 V C.12 V D.24 V 解析:選B 根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn),Uad=Ubc,即φa-φd=φb-φc,解得φc=8 V,B正確。 4.如圖所示,在某電場(chǎng)中畫出了四條電場(chǎng)線,C、D兩點(diǎn)是AB連線的三等分點(diǎn)。已知A點(diǎn)的電勢(shì)為φA=30 V,B點(diǎn)的電勢(shì)為φB=0,則( ) A.C點(diǎn)的電勢(shì)=20 V B.C點(diǎn)的電勢(shì)<20 V C.C點(diǎn)的電勢(shì)>20 V D.A、B、C都不正確 解析:選B 由題圖看出,AC段電場(chǎng)線比CD段、DB段電場(chǎng)線密,則AC段場(chǎng)強(qiáng)最大,根據(jù)公式U=Ed可以知道,A、C間電勢(shì)差UAC大于C、D間電勢(shì)差UCD和D、B間電勢(shì)差UDB。所以UAC>UAB=(φA-φB)=10 V,即(φA-φC)>10 V,又φA=30 V,可以知道φC<20 V。所以B選項(xiàng)是正確的。 5.勻強(qiáng)電場(chǎng)中有a、b、c三點(diǎn),如圖所示。在以它們?yōu)轫旤c(diǎn)的三角形中,∠a=30,∠c=90,電場(chǎng)方向與三角形所在平面平行,已知a、b和c點(diǎn)的電勢(shì)分別為V、V和2 V,該三角形的外接圓上最低、最高電勢(shì)分別為( ) A.V、V B.0、4 V C.V、V D.0、2 V 解析:選B 如圖所示,取ab的中點(diǎn)O,即為三角形的外接圓的圓心,且該點(diǎn)電勢(shì)為2 V,故Oc為等勢(shì)線,其垂線MN為電場(chǎng)線,方向?yàn)镸→N方向。外接圓上電勢(shì)最低點(diǎn)為N點(diǎn),最高點(diǎn)為M點(diǎn)。設(shè)外接圓半徑為R,則UOP=UOa= V,又UON=ER,UOP=ERcos 30,則UON∶UOP=2∶,故UON=2 V,N點(diǎn)電勢(shì)為零,為最低電勢(shì)點(diǎn),同理M點(diǎn)電勢(shì)為4 V,為最高電勢(shì)點(diǎn)。故B正確。 6.勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三點(diǎn)A、B、C是一個(gè)三角形的三個(gè)頂點(diǎn),AB的長(zhǎng)度為 1 m,D為AB的中點(diǎn),如圖所示。已知電場(chǎng)線的方向平行于△ABC所在平面,A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為14 V、6 V和2 V。設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,一電荷量為110-6 C的正電荷從D點(diǎn)移到C點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功為W,則( ) A.W=810-6 J E>8 V/m B.W=610-6 J E>6 V/m C.W=810-6 J E≤8 V/m D.W=610-6 J E≤6 V/m 解析:選A 因電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),D是AB的中點(diǎn),故D的電勢(shì)φD==10 V。所以W=q(φD-φC)=810-6 J。設(shè)E的方向與的夾角為α,則α≠0,否則等勢(shì)面與AB垂直,C點(diǎn)電勢(shì)就會(huì)高于B點(diǎn)電勢(shì)。由E=可知:=,因α>0,則cos α<1,E>8 V/m,故A正確。 7.[多選](2017江蘇高考)在x軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2,其靜電場(chǎng)的電勢(shì)φ在x軸上分布如圖所示。下列說法正確的有( ) A.q1和q2帶有異種電荷 B.x1處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零 C.負(fù)電荷從x1移到x2,電勢(shì)能減小 D.負(fù)電荷從x1移到x2,受到的電場(chǎng)力增大 解析:選AC 由題圖可知,空間的電勢(shì)有正有負(fù),且只有一個(gè)極值,則兩個(gè)點(diǎn)電荷必定為異種電荷,A項(xiàng)正確;由E=可知,φx圖像的切線斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度,因此x1處的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零,B項(xiàng)錯(cuò)誤;負(fù)電荷從x1移到x2的過程中,電勢(shì)升高,電場(chǎng)強(qiáng)度減小,由Ep=qφ,F(xiàn)=qE可知,電勢(shì)能減小,受到的電場(chǎng)力減小,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 8.[多選]如圖所示,A、B、C、D為勻強(qiáng)電場(chǎng)中相鄰的等勢(shì)面,一個(gè)電子垂直經(jīng)過等勢(shì)面D時(shí)的動(dòng)能為20 eV,經(jīng)過等勢(shì)面C時(shí)的電勢(shì)能為 -10 eV,到達(dá)等勢(shì)面B時(shí)的速度恰好為零,已知相鄰等勢(shì)面間的距離為 5 cm,不計(jì)電子的重力,下列說法中正確的是( ) A.電子再次經(jīng)過D等勢(shì)面時(shí),動(dòng)能為10 eV B.電子的運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng) C.C等勢(shì)面的電勢(shì)為10 V D.勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為200 V/m 解析:選CD 因?yàn)檫^程中只有電場(chǎng)力做功,動(dòng)能和電勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,所以動(dòng)能與電勢(shì)能之和保持不變,電子再次經(jīng)過D等勢(shì)面時(shí),動(dòng)能仍為20 eV,A錯(cuò)誤;過程中只受電場(chǎng)力,而電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),所以電場(chǎng)力恒定,又知道電場(chǎng)線方向和等勢(shì)面垂直,故電場(chǎng)力方向和粒子速度方向共線,所以粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤;根據(jù)公式φ=可知φC==10 V,C正確;由于相鄰等勢(shì)面間是等差等勢(shì)面,所以粒子經(jīng)過相鄰等勢(shì)面時(shí),動(dòng)能的變化量相同,在D等勢(shì)面時(shí)動(dòng)能為20 eV,而到B等勢(shì)面時(shí)動(dòng)能為零,所以在C等勢(shì)面時(shí)動(dòng)能為10 eV,而在C等勢(shì)面時(shí)電勢(shì)能為-10 eV,所以粒子的總能量為零,故在B等勢(shì)面時(shí)的電勢(shì)能為0,即B等勢(shì)面電勢(shì)為零,φB=0,所以UCB=10 V,故勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度為E===200 V/m,D正確。 9.如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)為1103 N/C,ab=dc=4 cm,bc=ad=3 cm,則下述計(jì)算結(jié)果正確的是( ) A.a(chǎn)b之間的電勢(shì)差為4 000 V B.a(chǎn)c之間的電勢(shì)差為50 V C.將q=-510-3 C的點(diǎn)電荷沿矩形路徑abcda移動(dòng)一周,電場(chǎng)力做功為零 D.將q=-510-3 C的點(diǎn)電荷沿abc或adc從a移動(dòng)到c,電場(chǎng)做功都是-0.25 J 解析:選C Uab=Eab=11030.04 V=40 V,A錯(cuò);Uac=Uab=40 V,B錯(cuò);將電荷移動(dòng)一周,電勢(shì)差為零,電場(chǎng)力做功為零,故C對(duì);Wac=qUac=(-510-3)40 J= -0.2 J,D錯(cuò)。 10.如圖所示,A、B、C、D、E、F為勻強(qiáng)電場(chǎng)中一個(gè)邊長(zhǎng)為10 cm的正六邊形的六個(gè)頂點(diǎn),A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)分別為1.0 V、2.0 V、3.0 V,則下列說法正確的是( ) A.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為10 V/m B.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為 V/m C.電荷量為1.610-19 C的正點(diǎn)電荷從E點(diǎn)移到F點(diǎn),電荷克服電場(chǎng)力做功為1.610-19 J D.電荷量為1.610-19 C的負(fù)點(diǎn)電荷從F點(diǎn)移到D點(diǎn),電荷的電勢(shì)能減少4.810-19 J 解析:選B 對(duì)A、B選項(xiàng),要找出等勢(shì)面,求出兩個(gè)等勢(shì)面之間的距離??梢詫、C兩點(diǎn)連接,則A、C中點(diǎn)電勢(shì)為2.0 V,而且恰好在EB連線上,所以E點(diǎn)電勢(shì)為2.0 V,F(xiàn)、D兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為1.0 V、3.0 V。DF連線距離為10 cm,根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系E== V= V,所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤,B選項(xiàng)正確。對(duì)C、D選項(xiàng),直接利用計(jì)算電場(chǎng)力做功的公式和電場(chǎng)力的功與電勢(shì)能的關(guān)系解決。UEF=1 V,WEF=qUEF=1.610-191 J=1.610-19 J,所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤。UFD=-2 V,WFD=qUFD= -1.610-19(-2) J=3.210-19 J,負(fù)點(diǎn)電荷從F點(diǎn)移到D點(diǎn),電荷的電勢(shì)能減小 3.210-19 J,因而D選項(xiàng)也錯(cuò)誤。 11.如圖所示,一電場(chǎng)中的等勢(shì)面是一簇互相平行的平面,間隔均為d,各等勢(shì)面的電勢(shì)如圖中所示?,F(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電微粒,以速度v0射入電場(chǎng),且v0的方向與水平方向成45角斜向上。若射入電場(chǎng)后,質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng),求: (1)微粒帶何種電荷?電荷量是多少? (2)微粒在入射方向的最大位移是多少? 解析:要使微粒做直線運(yùn)動(dòng),微粒所受合力與v0應(yīng)在一條直線上,又電場(chǎng)力與等勢(shì)面垂直,沿水平方向,因此需考慮微粒的重力作用。 (1)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直,且由電勢(shì)高處指向電勢(shì)低處,可得電場(chǎng)線方向水平向左,且E==。 為使合力與v0在一條直線上,微粒的受力情況如圖所示,分析可知微粒帶正電,且mg=qE,則q===。 (2)帶電微粒沿入射方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng),其加速度a=g。則微粒在入射方向的最大位移xmax===。 答案:(1)正電 q= (2) 12.帶有等量異號(hào)電荷、相距10 cm的平行板A和B之間有一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng),如圖所示。電場(chǎng)強(qiáng)度E=2.0104 V/m,方向向下。電場(chǎng)中C點(diǎn)距B板3 cm,D點(diǎn)距A板2 cm。 (1)若令A(yù)板接地,C、D兩點(diǎn)的電勢(shì)φC、φD分別是多少?C、D兩點(diǎn)的電勢(shì)差UCD等于多少? (2)一個(gè)電子從C點(diǎn)先移到P點(diǎn),再移到D點(diǎn),靜電力做了多少功? 解析:(1)沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降低,故D點(diǎn)的電勢(shì)大于C點(diǎn)的電勢(shì),如果令A(yù)板接地,則: φC=UCA=EdCA=2104 V/m(-0.07 m)=-1 400 V 同理可得:φD=UDA=EdDA=2104 V/m(-0.02 m)=-400 V 所以:UCD=φC-φD=-1 000 V。 (2)由于靜電力做的功與路徑無(wú)關(guān),一個(gè)電子從C點(diǎn)先移到P點(diǎn),再移到D點(diǎn),靜電力做功為:WCD=qUCD=(-1.610-19 C)(-1 000 V)=1.610-16 J。 答案:(1)φC=-1 400 V,φD=-400 V;UCD=-1 000 V (2)WCD=1.610-16 J- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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