2024版新教材高中物理課時(shí)分層作業(yè)九電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)系新人教版必修第三冊(cè)

課時(shí)分層作業(yè)(九)電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)系A(chǔ)組基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練1．關(guān)于勻強(qiáng)電場中的電場強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系，下列說法正確的是()A．電場強(qiáng)度越大，則任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差也越大B．任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場強(qiáng)度和這兩點(diǎn)間距離的乘積C．沿著電場線方向，任何相同距離上的電勢(shì)降低必定相等D．電場強(qiáng)度與電勢(shì)處處相同2．空氣中的負(fù)氧離子對(duì)人的健康極為有益，人工產(chǎn)生負(fù)氧離子的最常見方法是電暈放電法．在一排針狀負(fù)極和環(huán)形正極之間加上直流高壓電，電壓達(dá)5000V左右，使空氣發(fā)生電離，從而產(chǎn)生負(fù)氧離子，使空氣清新．針狀負(fù)極與環(huán)形正極相距5mm，且兩電極間的電場可視為勻強(qiáng)電場，則兩電極間勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小約為()A．E＝103N/CB．E＝104N/CC．E＝106N/CD．E＝107N/C3．如圖所示，勻強(qiáng)電場E＝100V/m，A、B兩點(diǎn)相距10cm，A、B連線與電場線夾角為60°.若取A點(diǎn)電勢(shì)為0，則B點(diǎn)電勢(shì)為()A．－10VB．10VC．－5VD．－3V4．如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中，有方向平行于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)電場，其中坐標(biāo)原點(diǎn)O處的電勢(shì)為0，點(diǎn)A處的電勢(shì)為6V，點(diǎn)B處的電勢(shì)為3V，則電場強(qiáng)度的大小為()A．200V/mB．200eq\r(3)V/mC．100V/mD．100eq\r(3)V/m5．如圖所示，A、B、C是勻強(qiáng)電場中一直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，其中∠C＝30°，AB方向與電場方向平行，AC邊長0.8m．已知A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)φA＝9V，φC＝3V．下列說法正確的是()A．勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為7.5V/mB．勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為15V/mC．勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為5eq\r(3)V/mD．B點(diǎn)和C點(diǎn)電勢(shì)不相等6．(多選)如圖所示，A、B兩極板間電壓為600V，A極板帶正電并接地，A、B兩極板間距離為12cm，C點(diǎn)離A極板4cm.下列說法正確的是()A．E＝2000V/m，φC＝200VB．E＝5000V/m，φC＝－200VC．電子在C點(diǎn)具有的電勢(shì)能為－200eVD．電子在C點(diǎn)具有的電勢(shì)能為200eV7．如圖所示，以O(shè)點(diǎn)為圓心，以R＝0.2m為半徑的圓與坐標(biāo)軸交點(diǎn)分別為a、b、c、d，該圓所在平面內(nèi)有一勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度方向與x軸正方向成θ＝60°角．已知a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為4eq\r(3)V、4V、－4eq\r(3)V，則下列說法正確的是()A．該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為E＝40eq\r(2)V/mB．該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為E＝80V/mC．d點(diǎn)的電勢(shì)為－2eq\r(3)VD．d點(diǎn)的電勢(shì)為－4V8．如圖所示，在電場強(qiáng)度大小為60V/m的勻強(qiáng)電場中有a、b、c三點(diǎn)，ab＝5cm，bc＝8cm，其中ab沿電場方向，bc與電場方向所成角度為60°.求a、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uac.9．A、B兩平行金屬板間的勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E＝2.0×105V/m，方向如圖．電場中a，b兩點(diǎn)相距10cm，ab連線與電場線成60°角，a點(diǎn)距A板2cm，b點(diǎn)距B板3cm.(1)求電勢(shì)差UAa、UBb；(2)用外力F把電荷量為1.0×10－7C的正電荷(不計(jì)重力)由b點(diǎn)勻速移動(dòng)到a點(diǎn)，那么外力F做的功是多少？如果a點(diǎn)電勢(shì)為零，該正電荷在b點(diǎn)具有的電勢(shì)能是多少？B組能力提升練10．(多選)如圖所示，虛線框的真空區(qū)域內(nèi)存在著沿紙面方向的勻強(qiáng)電場(具體方向未畫出)，一質(zhì)子從bc邊上的M點(diǎn)以速度v0垂直于bc邊射入電場，從cd邊上的Q點(diǎn)飛出電場，不計(jì)粒子重力．下列說法正確的是()A．質(zhì)子到Q點(diǎn)時(shí)的速度方向可能與cd邊垂直B．不管電場方向如何，若知道a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)，一定能確定d點(diǎn)的電勢(shì)C．靜電力一定對(duì)質(zhì)子做了正功D．M點(diǎn)的電勢(shì)一定高于Q點(diǎn)的電勢(shì)11．(多選)一勻強(qiáng)電場的方向平行于xOy平面，平面內(nèi)A、B、C三點(diǎn)的位置如圖所示．一電子從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)的過程和從B點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)的過程中電勢(shì)能均減少了10eV.下列說法中正確的是()A．O、B兩點(diǎn)電勢(shì)相等B．電場的方向從A指向CC．A、C之間的電勢(shì)差UAC＝－20VD．若將電子從C移到O電場力做正功12．(多選)如圖所示，兩個(gè)等量異種電荷和M、N兩點(diǎn)是菱形的四個(gè)頂點(diǎn)，a、b、c、d是菱形四個(gè)邊的中點(diǎn)，O是兩電荷連線的中點(diǎn)．下列說法正確的是()A．M點(diǎn)的電場強(qiáng)度比O點(diǎn)大B．a(chǎn)、b兩處的電場強(qiáng)度和電勢(shì)都相同C．a(chǎn)、c兩處的電場強(qiáng)度一定相同D．將一負(fù)電荷從a移到O再移到c點(diǎn)，電場力在這兩段所做的負(fù)功相同課時(shí)分層作業(yè)(九)電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)系1．解析：U＝Ed中的d指兩點(diǎn)所在等勢(shì)面的距離，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤，C正確．答案：C2．解析：兩電極間勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小約為E＝eq\f(U,d)＝eq\f(5000,5×10－3)N/C＝1×106N/C，故選C.答案：C3．解析：A、B連線沿電場線的距離為d＝xABcos60°＝10×10－2×eq\f(1,2)m＝0.05m，根據(jù)勻強(qiáng)電場中電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)系可知UAB＝Ed＝100×0.05V＝5V．若取A點(diǎn)電勢(shì)為0，則有UAB＝φA－φB＝5V，解得B點(diǎn)電勢(shì)為φB＝－5V.故選C.答案：C4．解析：設(shè)OA的中點(diǎn)C的電勢(shì)為3V，將C點(diǎn)與B點(diǎn)連接，如圖，電場線與等勢(shì)線垂直．根據(jù)幾何關(guān)系得BC＝2eq\r(3)cm，則OB沿電場線方向的距離d＝OBsin60°＝1.5cm，所以電場強(qiáng)度E＝eq\f(U,d)＝eq\f(3,1.5×10－2)V/m＝200V/m.故選A.答案：A5．解析：由題圖可知，BC與電場線方向垂直，則BC為等勢(shì)線，φB＝φC＝3V，由題圖可知dAB＝dACsin30°＝0.8×eq\f(1,2)m＝0.4m，則勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為E＝eq\f(UAB,dAB)＝eq\f(9－3,0.4)V/m＝15V/m.故B正確．答案：B6．解析：A極板接地，則其電勢(shì)為零，又因?yàn)锳、B兩極板間的電壓為600V，則B極板電勢(shì)為－600V，由此知C點(diǎn)電勢(shì)為負(fù)值，則A、B兩極板間電場強(qiáng)度為E＝eq\f(U,d)＝eq\f(600V,12cm)＝50V/cm＝5000V/m，φC＝－EdC＝－50×4V＝－200V，A錯(cuò)誤，B正確；電子在C點(diǎn)具有的電勢(shì)能為200eV，C錯(cuò)誤，D正確．答案：BD7．解析：a、c兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差為U＝4eq\r(3)V－(－4eq\r(3)V)＝8eq\r(3)V,a、c兩點(diǎn)之間沿電場線方向的距離為d＝2Rsin60°＝2×0.2×eq\f(\r(3),2)m＝eq\f(\r(3),5)m，則該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為E＝eq\f(U,d)＝eq\f(8\r(3),\f(\r(3),5))V/m＝40V/m，A、B錯(cuò)誤；b、d之間沿電場線方向的距離為d′＝2Rcos60°＝2×0.2×eq\f(1,2)m＝0.2m，b、d之間電勢(shì)差為U′＝Ed′＝40×0.2V＝8V，由φb－φd＝8V，可得d點(diǎn)的電勢(shì)為φd＝－4V，C錯(cuò)誤，D正確．答案：D8．解析：根據(jù)勻強(qiáng)電場中電場強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系E＝eq\f(Uac,d)可得Uac＝Ed其中d為a、c兩點(diǎn)間沿電場線方向的距離或a、c兩點(diǎn)所在等勢(shì)面間的間距，如圖所示．a(chǎn)、c兩點(diǎn)間沿電場線方向的距離為d＝ab＋bc·cos60°＝(5＋8×0.5)cm＝9cm＝0.09m根據(jù)勻強(qiáng)電場中電場強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系可知，a、c兩點(diǎn)電勢(shì)差的大小為|Uac|＝Ed＝60×0.09V＝5.4V因?yàn)檠仉妶鼍€方向電勢(shì)逐漸降低，即φa>φb>φc所以a、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為Uac＝5.4V答案：5.4V9．解析：(1)根據(jù)勻強(qiáng)電場中電勢(shì)差與電場強(qiáng)度的關(guān)系，可得UAa＝EhAa＝4×103V同理UbB＝EhbB＝6×103V又UBb＝－UbB解得UBb＝－6×103V(2)根據(jù)電場力做功與電勢(shì)差的關(guān)系，可得Wba＝Ubaq又Uba＝－Uab＝－Ehab聯(lián)立解得Wba＝－10－3J根據(jù)動(dòng)能定理有，WF＋Wba＝ΔEk＝0解得WF＝10－3J.a點(diǎn)電勢(shì)為0，且沿電場線方向電勢(shì)降低，可得φb＝－104V根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系可得Epb＝qφb＝－10－3J答案：(1)4×103V－6×103V(2)10－3J－10－3J10．解析：若質(zhì)子沿ba方向做減速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，沿bc方向做加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)可能沿ba方向的速度恰好減小為零，則其速度方向與cd邊垂直，A正確；因?yàn)槭莿驈?qiáng)電場，不管電場方向如何，一定有φa－φb＝φd－φc，可得φd＝φa＋φc－φb，若知道a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)，一定能確定d點(diǎn)的電勢(shì)，B正確；由于電場方向不確定，故無法判斷M、Q兩點(diǎn)的電勢(shì)高低，也無法判斷靜電力做功的正負(fù)，C、D錯(cuò)誤．答案：AB11．解析：如圖所示，連接AC，AC中點(diǎn)為D，則D點(diǎn)電勢(shì)與B點(diǎn)相同；連接BD并延長，恰好過O點(diǎn)，過等勢(shì)線OB做垂線，由于電子從A到C電勢(shì)能減少，電勢(shì)升高，故電場線垂直于OB向上；O、B兩點(diǎn)在同一等勢(shì)線上，O、B兩點(diǎn)電勢(shì)相等，故A正確．電場的方向垂直于OB直線向上，不是從A指向C，故B錯(cuò)誤．電子從A到C電勢(shì)能減少20eV，電勢(shì)升高了20V，則A、C之間的電勢(shì)差為UAC＝－20V，故C正確；電子從C運(yùn)動(dòng)到O，電勢(shì)降低，電勢(shì)能增加，電場力做負(fù)功，故D錯(cuò)誤．答案：AC12．解析：在等量異種電荷連線的中垂線上，O點(diǎn)的電場強(qiáng)度最大，所以M點(diǎn)的電場強(qiáng)度比O點(diǎn)小，故A錯(cuò)誤．根據(jù)等量異種電荷周圍電場的對(duì)稱性可知，a、b兩處的電場強(qiáng)度大小相等，方向不同，故B錯(cuò)誤．根據(jù)等量異種電荷周圍電場的