10.3电势差与电场强度的关系 同步练习（Word版含答案）

人教2019物理 必修三 10.3电势差与电场强度的关系 同步练习
一．选择题（共10小题）
1．如图所示，匀强电场场强E＝100V/m，A、B两点相距10cm，则UAB之值为（　　）
A．﹣10V B．10V C．﹣1000V D．1000V
2．如图所示，a、b、c、d为一矩形的四个顶点，一匀强电场的电场强度方向与该矩形平行．已知a、b、c三点的电势分别为0.1V、0.4V，0.7V。ab的长为6cm，bc的长为8cm，下列说法正确的是（　　）
A．该匀强电场的电场强度大小为8.33V/m
B．把一带电荷量为0.1C的正点电荷从d点移动到矩形中心处的过程中，电场力做的功为0.03J
C．矩形abcd电势最高的点的电势为1V
D．矩形abcd上电势最低的点的电势为0.1V
3．如图（甲），粗糙、绝缘的水平地面上，一质量m＝2kg的带负电小滑块（可视为质点）在x＝1m处以初速度v0＝1.5m/s沿x轴正方向运动，滑块与地面间的动摩擦因数μ＝0.05．整个区域存在沿水平方向的电场，滑块在不同位置所具有的电势能Ep如图（乙）所示，P点是图线最低点，虚线AB是经过x＝1m处的切线，并且AB经过（0，3）和（3，0）两点，g＝10m/s2，则（　　）
A．x＝3m处的电势最低
B．滑块向右运动过程中，速度先增大后减小
C．滑块运动至x＝3m处时，速度最大
D．滑块向右一定不能经过x＝4m处的位置
4．两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点，两点电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示，其中A、N两点电势为零，ND段中C点电势最高，则（　　）
A．A点的电场强度大小为零
B．q1和q2带异种电荷，且q1的带电量大于q2的带电量
C．CD间的场强方向沿x轴负方向
D．将一负电荷沿x轴从N点移到D点，电势能先增大后减小
5．如图所示，一平行板电容器竖直放置，两板间距为d，电容为C，O为两板中心。过O且与板垂直的直线上，板外的M、N两点到O点距离均为2d，板间的P、S两点到O点的距离相等。在M、N点分别放置电荷量﹣Q、+Q的点电荷时，O点处场强恰好为零。已知静电力常量为k，忽略两点电荷对两板电荷分布的影响。则（　　）
A．A极板带负电，B极板带正电
B．P、S两点的电势相等
C．P、S两点的场强大小相等，方向相反
D．电容器所带的电荷量为
6．如图所示，匀强电场中有一个半径为4cm的圆，电场方向与圆面平行，A、B、C是圆上的三个等分点，已知UAB＝6V，UBC＝﹣6V，则该电场的电场强度大小为（　　）
A．100V/m B．150V/m C．100V/m D．400V/m
7．某静电场在x轴上的电势随x的变化关系φ﹣x图象如图所示，电场方向平行于x轴，下列说法正确的是（　　）
A．正电荷从x1处移到x3处电势能增大
B．x2处电场强度为零
C．正电荷在x3处和x5处的电场力方向相同
D．电荷在x4处受到的电场力最大
8．等量异种点电荷固定在光滑绝缘水平面上的A、B两点，O点为A、B连线的中点。一质量为、电荷量为q的带电粒以大小为v0的初速度进入该水平面，仅受电场力作用，其运动轨迹与AB连线的交点为M，且与AB连线的中垂线相切于N点。已知M点的电势为φM，电场强度为EM，N点的电势为φN，电场强度为EN，粒子在N点的速度大小为v，取无穷远处电势为零，则下列说法正确的是（　　）
A．该粒子带负电
B．φN＞φM、EN＞EM
C．P点的电势为m（v02﹣v2）
D．粒子从N点运动到无穷远处的速度大小一定等于v
9．如图所示，直角三角形ABC中∠A＝37°，∠C＝90°.两负点电荷固定在A、B两点，一试探电荷在C点受到的电场力方向与AB垂直，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，则A、B两点处的负点电荷在C点的场强大小之比为（　　）
A．3：5 B．5：3 C．4：3 D．3：4
10．如图，Δabc中bc＝4cm，∠acb＝30°。匀强电场的电场线平行于Δabc所在平面，且a、b、c点的电势分别为3V、﹣1V、3V。下列说法中正确的是（　　）
A．电场强度的方向沿ac方向
B．电场强度的大小为100V/m
C．电子从c点移动到b点，电场力做功为﹣4eV
D．电子从a点移动到b点，电势能减少了4eV
二．多选题（共5小题）
（多选）11．如图所示，在匀强电场平面内有一等边三角形ABC，边长为2m，三点的电势大小分别为φA＝0，φB＝φC＝3V，现以B点为轴让三角形ABC在该匀强电场平面内顺时针转动30°，则（　　）
A．该匀强电场的场强大小为V/m
B．该匀强电场的方向由B指向A
C．A点电势增加（3﹣）V
D．A点电势增加V
（多选）12．如图所示，光滑绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场，其中某一区域的电场线与x轴平行，现有一个质量为0.6kg、电荷量为+1.0×10﹣8C的滑块P（可看做质点），仅在电场力作用下由静止沿x轴正方向运动。运动过程中物块的电势能Ep与坐标x的关系如图曲线表示，曲线过点（0.7，1），图中斜线为该曲线的切线，过切点（0.3，3）和（0.6，0）。则下列说法正确的是（　　）
A．该滑块运动的速度越来越大
B．x＝0.3m处的电势比x＝0.7m处的电势低
C．x＝0.3m处的场强大小为5×102N/C
D．x＝0.3m与x＝0.7m间的电势差是2×102V
（多选）13．反射速调管是一种常用的微波振荡器件，它利用电子在电场中的往返运动来产生微波。真空中存在一静电场，方向平行于x轴，其电势φ随x的变化如图所示。一电子从x＝﹣0.4cm处开始由静止释放，仅在电场力作用下在x轴上往返运动。已知电子所带电量为﹣1.6×10﹣19C，质量约为9×10﹣31kg，则（　　）
A．坐标原点左侧电场强度和右侧电场强度的大小之比为5：3
B．电子从x＝﹣0.4cm处向右运动过程中，电势能先增大后减小
C．电子的最大速度约为7.1×107m/s
D．电子做往返运动的周期约为1.6×10﹣9s
（多选）14．如图所示，在匀强电场中，虚线为电场线，与Ox轴成0﹣60°角，Ox轴上a、b、c三点的坐标分别为3cm、9cm、12cm，O点的电势为零，a点的电势为﹣3V，则下列说法正确的是（　　）
A．场强大小为100V/m
B．电场线方向沿虚线斜向下
C．c点的电势为﹣12V
D．电子在a点的电势能为﹣3eV
（多选）15．如图，匀强电场区域内，由a、b、c、d、a′、b′、c′、d′作为顶点构成一正方体空间，电场方向与面abcd垂直。若在c点固定一正点电荷，则（　　）
A．b、d两点的电场强度大小相等，电势相等
B．b′、d′两点的电场强度不同，电势相等
C．a、b两点的电场强度大小相等，电势相等
D．a′、b′两点的电场强度相同，电势相等
三．填空题（共3小题）
16．图中A、B、C、D为匀强电场中电势差相等的四个等势面。一个电子飞经等势面D时，动能为20eV；飞经等势面C时，电势能为﹣10eV；飞经等势面B时，速度刚好为零。已知A、D间距离为0.15m，则A面的电势UA＝　 　V，电场的场强为E＝　 　V/m。（电子的电量是1.6×10﹣19C）
17．匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、17V、26V。完成下列填空：
（1）坐标原点处的电势为 　 　V；
（2）电子从b点运动到c点，电场力做功为 　 　eV；
（3）电子在a点的电势能比在b点的高 　 　eV；
（4）电场强度的大小为 　 　V/cm。
18．如图所示，匀强电场方向与六边形所在平面平行，A、B、C、D、E、F是正六边形的六个顶点。已知正六边形的边长为2cm，A、B、C三点的电势分别为﹣3V、﹣2V、0V：
（1）则D点的电势φD＝　 　V；
（2）电量q＝﹣1×10﹣10C的负电荷在中心O处的电势能Ep＝　 　J；
（3）电场强度的大小E＝　 　V/m。
四．计算题（共3小题）
19．如图所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处固定一个带正电的点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点，现有一质量为m、电荷量为﹣q，套在杆上的带电小球（可视为质点）从A点由静止开始沿杆下滑，已知重力加速度为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点时的速度大小为。求：
（1）A、B间的电势差UAB；
（2）小球滑到C点时的速度大小vC。
20．如图所示，在竖直平面内存在一匀强电场，其中间距为2cm的A、B两点等高，场强方向与水平成60°角。将一个不知道电荷性质、电量绝对值为2×10﹣5C的带电小球。由B从静止释放后沿直线运动到A，电势能减少了0.2J。已知重力加速度为g。求：
（1）小球带正电还是负电。
（2）AB两点的电势差UAB及匀强电场的电场强度。
（3）小球从B到A运动的时间。
21．有一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c、d四点的位置如图所示，cd、cb分别垂直于x轴、y轴，其中a、O、b三点电势分别为4V、6V、8V。电荷量为q＝﹣2×10﹣5C的点电荷由a点开始沿a→b→c→d路线运动。求：
（1）c点的电势为多少？点电荷在c点的电势能为多少？
（2）该点电荷从a点移到d点的过程中，电场力做功为多少？
（3）匀强电场的电场强度大小和方向？
人教2019物理 必修三 10.3电势差与电场强度的关系 同步练习
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题）
1．B。
2．D。
3．D。
4．B。
5．D。
6．A。
7．A。
8．D。
9．D。
10．C。
二．多选题（共5小题）
11．AC。
12．AD。
13．AD。
14．BC。
15．AB。
三．填空题（共3小题）
16．﹣10，200
17．（1）1；（2）9；（3）7；（4）2.5。
18．（1）1；（2）1×10﹣10；（3）100
四．计算题（共3小题）
19．【解答】解：（1）对小球从A到B过程应用动能定理，有：
解得：UAB＝﹣
（2）因B、C两点电势相等，故小球从B到C的过程中电场力做功为零．对小球从B到C过程应用动能定理，有mg R＝﹣，
解得：vC＝
答：（1）A、B间的电势差为﹣；
（2）小球滑到C点时的速度大小为。
20．【解答】解：（1）因为电势能减少了0.2J，电场力做正功，则小球带负电；
（2）由B到A电场力做正功，q＝﹣2×10﹣5C，
则根据UAB＝，代入数据解得：UAB＝1×104V．
d＝ABsin30°＝0.01m
代入数据解得：E＝106V/m
（3）对小球受力分析可知竖直方向：Eqsin60°＝mg
水平方向根据牛顿第二定律有：Eqcos60°＝ma
根据位移—时间关系有：
联立代入数据解得：t=
答：（1）小球带负电。
（2）AB两点的电势差为1×104V，匀强电场的电场强度为106V/m。
（3）小球从B到A运动的时间为。
21．【解答】解：（1）匀强电场沿着一个方向前进相同距离电势的降低相等，则φb﹣φc＝φa﹣φO
代入数据解得：φc＝10V
点电荷在c点的电势能Epc＝qφc
可得
EPc＝﹣2×10﹣4J
（2）该点电荷从a点移到b点电场中做功
Wad＝Uadq
可得
Wad＝8×10﹣5J
（3）ab中点e电势为φe＝6V，连接Oe则为等势面，根据几何关系可知，ab⊥Oe，可得
dbe＝×10﹣2m＝×10﹣2m
ab⊥Oe，因此ab为电场线，且方向由b指向a
E＝
E＝100V/m
答：（1）c点的电势为10V，点电荷在c点的电势能为﹣2×10﹣4J。
（2）该点电荷从a点移到d点的过程中，电场力做功为8×10﹣5J。
（3）匀强电场的电场强度大小为100V/m，方向由b指向a。
第10页（共11页）