第十章第3节电势差与电势强度的关系同步练习-2021-2022学年高中物理人教版（2019）必修第三册word版含答案

2021-2022学年高二物理人教版（2019）必修第三册第十章第3节电势差与电势强度的关系同步练习
第I卷（选择题）
一、单选题
1．关于匀强电场中的场强和电势差的关系，下列说法正确的是（　　）
A．任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积
B．沿电场线方向，任何相同距离上电势降落必定相等
C．电势降低的方向必是场强方向
D．在相同距离的两点上，电势差大的场强也大
2．下列静电学公式中，F、q、E、U、r和d分别表示电场力、电量、场强、电势差以及距离①??
②???
③????
④?
（?
??
）
A．它们都只对点电荷或点电荷的场才成立
B．①②③只对点电荷或点电荷的场成立，④只对匀强电场成立
C．①②只对点电荷成立，
③对任何电场都成立，④只对匀强电场才成立
D．①②只对点电荷成立，
③④对任何电场都成立
3．如图所示，是匀强电场中的四个点，是的中点，构成一个直角三角形，长为，电场线与三角形所在的平面平行，已知，由此可以判断（　　）
A．电场强度的方向由指向
B．电场强度的方向垂直连线斜向上
C．电场强度的大小为
D．电场强度的大小为
4．下列图中，A、B、C是匀强电场中的三个点，各点电势φA＝10V，φB＝2V，φC＝6V，A、B、C三点在同一平面上，图中电场强度的方向表示正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
5．如图所示，为匀强电场中相邻的四个等势面，相邻等势面间距离为。一个仅受静电力作用的电子垂直经过电势为零的等势面时，动能为（电子伏），到达等势面时速度恰好为零。则下列说法中正确的是（　　）
A．电场强度方向从指向
B．匀强电场的电场强度为
C．电子经过等势面时，电势能大小为
D．电子在上述等势面间运动的时间之比为
6．如图所示的三条相互平行、距离相等的虚线分别表示电场中的三个等势面，电势分别为、、，实线是一带电粒子（不计重力）在该区域内的运动轨迹，下列说法正确的是（　　）
A．粒子运动径迹一定是
B．粒子一定带正电
C．粒子在、、三点的电势能大小关系为
D．粒子在、、三点的动能大小关系为
7．如图为某电场中的电场线和等势面，已知φa=10V，φc=6V，ab=bc，则（　　）
A．φb=8V
B．φb>8V
C．φb<8V
D．上述三种情况都可能
8．如图所示，在匀强电场中取一点O，过O点作射线OA＝OB＝OC＝OD＝10
cm，已知O、A、B、C和D各点电势分别为0、7
V、8
V、7
V、5
V，则匀强电场场强的大小和方向最接近于(　　)
A．70
V/m，沿AO方向
B．70
V/m，沿CO方向
C．80
V/m，沿BO方向
D．80
V/m，沿CO方向
9．场的场强为，平行于电场线，，.则下述计算结果正确的是（
）
A．a、b间的电势差为40V
B．a、c间的电势差为50V
C．将的点电荷沿矩形路径移动一周，电场力做的功是
D．将的点电荷沿aM从a移到d，电场力做的功是
10．如图所示，匀强电场场强E＝100
V/m，A、B两点相距10
cm，A、B连线与电场线的夹角为60°，则A、B间电势差UAB为(
)
A．－10
V
B．10
V
C．－5
V
D．5
V
11．如图，有一立方体空间ABCDEFGH，则下面说法正确的是
A．若只在A点放置一正点电荷，则电势差UBC＜UHG
B．若只在A点放置一正点电荷，则B、H两点的电场强度大小相等
C．若只在A、G两点处放置等量异种点电荷，则UBC=UEH
D．若只在A、E两点处放置等量异种点电荷，则D、F两点的电场强度相同
12．如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势线，a、b两点的电势分别为=20
V，=50
V，则a、b连线的中点c的电势应为（　　）
A．
B．
C．
D．无法判断的高低
二、多选题
13．在匀强电场中，一电荷量为的粒子（不计重力）以初动能由点沿某一方向射出，通过点时其动能为；若将该粒子还以初动能由点沿另一方向射出，粒子通过点时动能为。如图所示，三点构成直角三角形且，匀强电场平行于所在平面。分别表示两点与两点间电势差，已知，下列说法正确的是（　　）
A．
B．
C．匀强电场的电场强度大小为
D．匀强电场沿方向
14．如图所示，在直角三角形ABC所在平面内存在方向与平面平行的匀强电场（未画出），已知∠A=60°，AB=2cm。若将电量C的正电荷从A移到B过程中，克服电场力做功为J；将另一电量C的负电荷从A移到C过程中，电场力做功为J，则以下说法正确的是（　　）
A．V
B．V
C．电场强度E=200V/m，从C指向A
D．电场强度E=100V/m，从B指向A
第II卷（非选择题）
三、填空题
15．如图所示A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点.已知A、B、C三点的电势分别为，，，由此可知D点的电势_______.
16．如图所示，把电量为－5×10－9C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能___（选填“增大”、“减小”或“不变”）；若A点的电势UA＝15V，B点的电势UB＝10V，则此过程中电场力做的功为____J．
17．如图所示，A和B两平行金属板相距10
mm，M点距A板及N点距B板均为2
mm，两极板间的电压为4V，则板间场强为______N/C．A板电势为________V，N点电势为________V.
四、解答题
18．根据电势差与电场强度的关系，可由电势差确定匀强电场的电场强度，也可由电场强度确定电势差。若一匀强电场的场强为1.0×104V/m，在平行于电场的平面上画半径为10cm的圆，在圆周上取三点A、B、C，如图所示。请分别计算A、B间和B、C间的电势差。
19．如图表示某电场等势面的分布情况。
(1)如果把电子从等势面移动到等势面，静电力做功是多少？
(2)在电场中的、两点放置电荷量相等的试探电荷，试比较它们所受静电力的大小和电势能的大小。
20．在匀强电场中，将一电荷量为的负电荷由A点移到B点，其电势能增加了，已知A、B两点间距离为，两点连线与电场方向成60°角，如图所示，则：
(1)A、B两点间的电势差为多少？
(2)该匀强电场的电场强度为多大？
21．如图所示，两块金属板之间的电场为匀强电场，两板间的电压U=3×103V，两板间距离d=20cm。质子质量m=1.67×10-27kg，电荷量q=1.60×10-19C，取重力加速度g=10m/s2。
(1)求匀强电场的电场强度大小。
(2)比较质子在电场中A点受到的静电力和重力的大小，可得出什么结论？
试卷第2页，总3页
试卷第1页，总1页
参考答案
1．B
【详解】
AB．公式中，是沿电场强度方向上两点的距离，沿电场线方向，任何相同距离上电势降落必定相等，选项A错误，选项B正确；
C．电场强度的方向是电势降低最快的方向，电势降低的方向不一定是电场强度方向，选项C错误；
D．在相同距离的两点上，电势差大的场强不一定也大，选项D错误。
故选B。
2．C
【详解】
A．④只对匀强电场才成立，故A错误；
B．③是通用公式，点电荷电场匀强电场都成立，故B错误
CD．①②只对点电荷成立，
③是通用公式，对任何电场都成立，④只对匀强电场才成立，故C正确，D错误．
3．D
【详解】
AB．为的中点，则
连线为一等势线，场强的方向垂直连线斜向下指向电势低的一侧，AB错误；
CD．由几何关系可得到的距离
则电场强度大小为
C错误，D正确。
故选D。
4．D
【详解】
据题，A、B、C三点的电势分别，，，因为匀强电场中沿电场线方向相同距离电势差相等，则A、B两点连线中点的电势为
因此该中点与C点的连线为等势线，那么与此连线垂直的直线即为电场线，由于，，又因为沿着电场线电势降低，所以电场线方向垂直于的中点与C点连线向下，故选D。
5．B
【详解】
A.电子到达等势面时速度恰好减为零，说明静电力方向由指向，由于负电荷受到的静电力方向与电场强度方向相反，故电场强度方向由指向。故A错误；
B.从运动到的过程中，电子动能减小，故静电力做功，故有：
解得
故B正确；
C.电子运动过程中只有静电力做功，电势能与动能之和守恒，则知；匀强电场中，每经过相同距离电势能变化相同，故。故C错误；
D.运用逆向思维，据初速度为零的匀变速直线运动推论知，电子在上述等势面间运动的时间之比为
故D错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．根据运动的可逆性，粒子运动径迹可能是，也可能是，故A错误；
B．根据等势面平行等间距和电势的高低可知，电场是匀强电场且电场强度方向竖直向上，结合粒子径迹的弯曲方向可知粒子所受静电力方向向下，所以粒子带负电，故B错误；
C．粒子带负电，电势越高，电势能越小，则，故C错误；
D．只有静电力做功，粒子的电势能和动能之和不变，又，所以，故D正确；
故选D。
7．C
【详解】
因为，，知ac两点的电势差为4V，因为电场线越密的地方场强越强，根据U=Ed知，ab间的电势差大于bc间的电势差，所以ab间的电势差大于2V，所以b点的电势小于8V。
故选C。
8．C
【解析】
由于A、C两点的电势相等，连接AC两点作等势线，由于电场方向垂直于等势线，故OB最接近垂直等势线，即为电场线；由于B点的电势高于O点的电势，所以电场线方向由B指向O．有题知，UBO=8V，所以，故ABD错误，C正确．故选C．
9．A
【详解】
A．由
得
，
A项正确；
B．因为a、c在同一等势面上，所以，B项错；
C．将电荷沿移动一周，位移为0，故电场力做的功为0，C项错；
D．电场力做功
，
D项错；
故选A。
10．D
【详解】
由图示可知，BA方向与电场线方向间的夹角θ=60°，AB两点沿电场方向的距离
d=Lcosθ
AB两点间的电势差
UAB=Ed=ELcosθ=100V/m×0.1m×cos60°=5V
故选D。
11．C
【详解】
A．若A点放置一正点电荷，BC之间的电场强度要大于HG之间的电场强度，结合它们与A之间的夹角关系可得电势差UBC＞UHG，故A错误；
B．若A点放置一正点电荷，由于B、H两点到A的距离不相等，根据点电荷场强公式
可知，B、H两点的电场强度大小不相等。故B错误；
C．若只在A、G两点处放置等量异种点电荷，由于BC与EH平行且相等，结合等势面的分布情况可知UBC=UEH，故C正确。
D．若在A、E两点处放置等量异种点电荷，等量异种点电荷的电场具有对称性，即上下对称，左右对称，D与H上下对称，所以电场强度大小相等；H与F相对于E点一定位于同一个等势面上，所以H与F两点的电势相等，则D、F两点的电场强度大小相等，但方向不同，所以电场强度不同。故D错误。
12．B
【详解】
由图看出，ac段电场线比bc段电场线密，所以ac段场强较大，根据公式U=Ed可知，ca间电势差Uca大于b、c间电势差Ubc，即，得到．
A．．故A不符合题意．
B．．故B符合题意．
C．．故C不符合题意．
D．无法判断的高低．故D不符合题意．
13．BC
【详解】
解析：
AB．带电粒子由A到的过程，由动能定理得
带电粒子由A到的过程，由动能定理得
解得
故A错误，B正确；
CD．由分析可知，点的电势比点的电势高，且在上与点电势相等的点为点，点为的四等分点，如图所示
由几何关系知，因此电场强度的方向由A指向，又，则
故C正确，D错误。
故选BC。
14．BC
【详解】
A．、两点的电势差
故A错误；
B．、两点的电势差
由于，，则有
故B正确；
CD．由几何关系可得
在匀强电场中任意一条直线上相等距离的两点点电势差相等，设在边上距离点1cm的一点为点，则、两点点电势差为2V，故、两点电势相等，由几何关系判断垂直，所以电场强度大小为
电场强度方向为从指向，故C正确，D错误；
故选BC。
15．9V
【详解】
[1]在匀强电场中沿着任一方向每隔相同距离电势差都相等，所以在正方形中有：
即：
代入数据解得.
16．增大
-2.5×10-8
【详解】
试题分析：把负电荷从电场中的A点移到B点，电场力做负功，其电势能增大；因为UAB=5V，则
17．400
－4
－0.8
【详解】
根据可知两板间的电场强度为；板间电场方向向上，故A点的电势低于B板的电势，因B板接地电势为零，所以可知A板电势为-4V；B、N之间的电势差为，所以N点的电势为-0.8V．
18．，
【详解】
设圆的半径为r，A、B间的电势差为
UAB=Er=1.0×104×10×10-2V=1000V
B、C间的电势差为
UBC=Ercos53°=10000×0.1×0.6V=600V
19．(1)15eV；(2)试探电荷在A点受电场力较大；电势能相等。
【详解】
(1)由静电力做功公式得
Wbe=qUbe=-1×（-15）eV=15eV
(2)电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，等差等势面密的地方电场强度大，所以A点的电场强度大，试探电荷在A点所受静电力较大；因AB两点电势相等，则试探电荷在两点的电势能相等。
20．(1)；(2)
【详解】
(1)因为负电荷由A点移到B点的过程中，其电势能增加了，所以电场力做负功，A、B两点间的电势差
(2)在匀强电场中，所以有
得
21．(1)1.5×104V/m；(2)静电力比重力大得多
【详解】
(1)
设电场强度为E，质子在电场中受到的静电力为F，重力为G，匀强电场的电场强度
解得
(2)质子受到的静电力
质子受到的重力
比较质子受到的静电力和重力，可发现静电力比重力大得多。
答案第1页，总2页
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