10.3 电势差与电场强度的关系 同步练习—2020-2021学年高一下学期物理人教版（2019）必修第三册（word含答案）

2020-2021学年高一下学期物理人教版（2019）必修第三册第十章 静电场中的能量 第3节 电势差与电场强度的关系
姓名：__________ 班级：__________考号：__________
一、选择题（共14题）
1、 关于电场强度和电势，下列说法正确的是（　　）
A． 由公式可知E与F成正比，与q成反比
B． 由公式U=Ed可知，在匀强电场中，E为恒值，任意两点间的电势差与这两点间的距离成正比
C． 电场强度为零处，电势不一定为零
D． 无论是正电荷还是负电荷，当它在电场中移动时，若电场力做功，它一定是从电势高处移到电势低处，并且它的电势能一定减少
2、 下列公式中，既适用于点电荷产生的静电场，也适用于匀强电场的有（　　）
①场强E=?? ②场强E=???? ③场强E=???? ④电场力做功W=Uq．
A．①③ B．②③? C．②④ D．①④
3、 如图所示，在E=500V/m的匀强电场中，a、b两点相距d=2cm，它们的连线跟场强方向的夹角是60°，则Uab等于（　　）
A．5V??? B．10V??
C．﹣5V D．﹣10V
4、 如图为匀强电场的等势面图，每两个相邻等势面相距2cm，由此可确定电场强度的方向和数值是(??? )
A.竖直向下，E＝100V/m?? B.水平向左，E＝100N/C
C.竖直向上，E＝100V/m? D.水平向右，E＝100V/m
5、 如图所示，abcd是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，电场线与矩形所在平面平行，已知a点电势为20V，b点电势为24V，d点电势为4V，由此可知c点电势为(　　)
A.4 V　　? B.8 V
C.12 V　　 D.24 V
6、 如图所示，a、b、c、d是某匀强电场中的四个点．它们是一个四边形的四个顶点，ab∥cd，ab⊥bc，cd=2ab， 电场线与四边形所在平面平行。已知a点电势为20V，b点电势为24V，c点电势为8V。则d点电势为(? )
A．0V?? B. 4V??
C. 8V? D. 40V
7、 如图，△abc中bc=4cm，∠acb＝30°．匀强电场的电场线平行于△abc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2 V/cm
C．电子从a点移动到b点，电势能减少了4 eV
D．电子从c点移动到b点，电场力做功为4 eV
8、 如图所示，三条平行且等间距的虚线表示电场中的三个等势面，其电? 势分别为10 V、20 V、30 V。实线是一带负电的粒子（不计重力）在该? 区域内运动的轨迹，对于轨迹上的a、b、c三点，下列说法中正确的是（??? ）
A．带电粒子一定是先过a，再到b，然后到c
B．带电粒子在三点所受电场力的大小： Fb>Fa>Fc
C．带电粒子在三点动能的大小： Ekb> Eka>Ekc
D．带电粒子在三点电势能的大小： Epb>Epa>Epc
9、 如图所示，虚线表示某电场的等势面．一带电粒子仅在电场力作用下由A运动到B的径迹如图中实线所示．粒子在A点的加速度为aA、电势能为EA；在B点的加速度为aB、电势能为EB．则下列结论正确的是（　　）
A．粒子带正电，aA＞aB，EA＞EB B．粒子带负电，aA＞aB，EA＞EB
C．粒子带正电，aA＜aB，EA＜EB D．粒子带负电，aA＜aB，EA＜EB
10、 真空中某点电荷的等势面示意如图，图中相邻等势面间电势差相等。下列说法正确的是（　　）
A．该点电荷一定为正电荷
B．P点的场强一定比Q点的场强大
C．P点电势一定比Q点电势低
D．正检验电荷在P点比在Q点的电势能大
11、 如图甲所示为电场中的一条电场线，在电场线上建立坐标轴，则坐标轴上O~x2间各点的电势分布如图乙所示，则（? ）
A．在O~x2间，场强先减小后增大 B．在O~x2间，场强方向一定发生了变化
C．若一负电荷从O点运动到x2点，电势能逐渐减小
D．从O点静止释放一仅受电场力作用的正电荷，则该电荷在O~x2间一直做加速运动
12、 空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图所示。下列说法正确的是
A．O点的电势最低 B．x2点的电势最高
C．x1和- x1两点的电势相等 D．x1和x3两点的电势相等
13、 有一静电场，其电势随x坐标的改变而改变，变化的图线如图所示。若将一带负电的粒子（重力不计）从坐标原点O由静止释放，粒子沿x轴运动，电场中P、Q两点的坐标分别为1 mm、4mm。下列说法正确的是(?? )
A．粒子经过P点和Q点时，加速度大小相等、方向相反
B．粒子经过P点与Q点时，电场力做功的功率相等
C．粒子经过P点与Q点时，动能相等
D．粒子在P点的电势能为正值
14、 如图所示，长为L、倾角为θ的光滑绝缘斜面处于电场中，一带电量为+q、质量为m的小球以初速度v0从斜面底端A点开始沿斜面上滑，当到达斜面顶端B点时，速度仍为v0，则（?? ）
A．小球在B点的电势能一定大于在A点的电势能
B． A、B两点间的电压一定等于?
C．若电场是匀强电场，则该电场的电场强度最大值一定为
D．若该电场是由放置在C点的点电荷Q产生，则θ为45°
二、填空题（共4题）
15、 如图，实线为电场线，虚线为等势面且相邻两等势面的电势差相等，一正电荷在等势面U3上时具有动能20 J，它运动到等势面U1上时，速度恰好为零，令U2＝0，那么，当该电荷的电势能为4 J时，其动能大小为______J．
16、 如图所示是匀强电场中的一组等势面．若A、B、C、D相邻两点间的距离都是2cm，则该电场的场强为　? 　V/m，到A点距离为1.5cm的P点电势为　??? 　V．
?
17、 如图，A、B、C三点是一直角三角形的三个顶点，∠B=30°现在A、B两点放置两点电荷qA、qB，测得C点的场强与BA平行，则qA带　?? 　电，qB带　?? 　电，qA：qB=　?? 　．
?
18、 如图所示，正方形ABCD处在一个匀强电场中，电场线与正方形所在平面平行，已知A、B、C三点的电势依次为
（1）D点的电势_______________。
（2）在图中画出过A点的电场线（要求把作图过程画在图上。）
三、计算题（共3题）
19、 如图，一簇平行未知方向的匀强电场的电场线，沿与此平行线成60°角的方向，把一带电荷量为q=﹣1.0×10﹣6C的质点从A点移动到B点，电场力做功为2.0×10﹣6J，已知A、B两点间的距离为2cm．求：
（1）A、B两点间的电势差．
（2）如果B点电势为φB=1V，则A点的电势为多大．
（3）匀强电场的大小？
?
20、 为使带负电的点电荷q在一匀强电场中沿直线匀速地由A运动到B，必须对该电荷施加一个恒力F，如图12所示．若AB＝0.4 m，a＝37?，q＝－3×10－7C，F＝1.5×10－4N，A点电势 jA＝100 V（不计重力，sin 37?＝0.6，cos37?＝0.8）
（1）在图中用实线画出电场线，用虚线画出通过A、B两点的等势线，并标明它们的电势值，求出场强和AB间的电势差。
（2）求q在由A到B的过程中电势能的变化量是多少？
21、 一长为L的细线，上端固定，下端拴一质量为m、带电荷量为q的小球，处于如图所示的水平向右的匀强电场中，开始时，将线与小球拉成水平，然后释放小球由静止开始向下摆动，当细线转过60°角时，小球到达B点速度恰好为零．试求：
（1）AB两点的电势差UAB；
（2）匀强电场的场强大小；
（3）小球到达B点时，细线对小球的拉力大小．
============参考答案============
一、选择题
1、 C
2、 解：①电场强度E=是用比值定义法得出的物理量，是从力角度研究电场的物理量，适用于任意电场，故①正确；
②匀强电场中沿场强方向电势降低最快，且没前进相同距离电势的降低相等，故匀强电场中任意两点的间的电势差与两点沿电场线的距离成正比；故电场强度与电势差的关系公式U=Ed仅仅适用与匀强电场，故②错误；
③点电荷产生的电场的场强公式E=是由电场强度的定义式和库仑定律联立得到，反映了点电荷的电场中任意一点的电场强度与该点的空间位置和场源电荷的电荷量的关系，而电场有多种，不是只有点电荷有电场，故③错误；
④电场力做功与电势差的关系公式W=qU，反映了在电场中任意两点间移动电荷时，电场力做功与两点间电势差成正比，适用于任意电场，故④正确；
故选D．
3、 解：根据顺着电场线方向电势降低，判断得知a点的电势低于b点的电势，则Uab＜0．
则得：Uab=﹣Edcos60°=﹣500×0.02×0.5V=﹣5V
故选：C
4、 A
5、 B
6、 A
7、 B
【分析】
电场力做功量度电势能的变化．匀强电场的电场线为相互平行间隔相等的平行线，而等势线与电场线垂直；由题意知ac连线为一条等势线，根据电场线与等势线的特点可确定电场线的方向，再根据公式U=Ed求出电场强度.
【详解】
因ac为等势面，则场强方向垂直于ac指向b点，选项A错误；电场强度的大小为，
选项B正确；a点电势高于b点，则电子从a点移动到b点，电势能增加，选项C错误；电子从c点移动到b点，电场力做功为
，
选项D错误；故选B.
【点睛】
题的关键在于找出等势面，然后才能确定电场线，要求学生明确电场线与等势线的关系，能利用几何关系找出等势点，再根据等势线的特点确定等势面．知道公式U=Ed应用时d为沿着电场线方向的距离
8、 D
9、 D
10、 B
【解析】
A．正电荷和负电荷周围的等势面都为一组同心球壳，该点电荷不一定为正电荷，故A错误；
B．相邻等势面间电势差相等，P点附近的等差等势面更加密集，故P点的场强一定比Q点的场强大，故B正确；
C．正电荷和负电荷周围的等势面都为一组同心球壳，若为正点电荷，则P点电势一定比Q点电势高，故C错误；
D．从等势面的情况无法判断该点电荷为正点电荷还是负点电荷，无法判断P点电势与Q点电势的高低，就无法判断正检验电荷在P点和在Q点的电势能的大小，故D错误。
故选B。
11、 D
12、 C
13、 C
14、 B
二、填空题
15、 6J????
16、 577；﹣2.5
17、 负，正，1：8．
18、 0??
三、计算题
19、 解：（1）A、B间电势差 UAB==V=﹣2V 　
（2）由UAB=φA﹣φB，得：φA=UAB+φB=﹣2V+1V=﹣1V
（3）电场强度的大小 E==V/m=200V/m
20、 解：（1）由题可知，电荷所受电场力应与F方向相反，如图所示，大小相同。
E＝＝5×102 V/m
UAB＝EdAB＝5×102 V/m×0.4 m×cos37?＝160 V
（2）电场力做负功，电势能增加ΔEp＝qUAB＝4.8×10－5 J
21、 解：
（1）小球由A到B过程中，由动能定理得：?mgLsin60°+qUAB=0
所以UAB=﹣；
（2）BA间电势差为UBA=﹣UAB=，则场强E==；
（3）小球在AB间摆动，由对称性得知，B处绳拉力与A处绳拉力相等，而在A处，由水平方向平衡有：
?? FTA=Eq=mg，所以FTB=FTA=mg．