2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 課時(shí)提升作業(yè)六 1.6 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 新人教版選修3-1.doc
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課時(shí)提升作業(yè) 六 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系(40分鐘100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題7分,共56分)1.下列關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系,正確的說法是()A.在相同距離上的兩點(diǎn),電勢(shì)差大的其電場(chǎng)強(qiáng)度也必定大B.電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于每單位距離上的電勢(shì)差C.沿著電場(chǎng)方向,任何相同距離上的電勢(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。公式E=Ud中d為沿電場(chǎng)方向的距離,只有在電場(chǎng)方向上,相同距離的兩點(diǎn),電勢(shì)差大的其電場(chǎng)強(qiáng)度也必定大,同理,電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場(chǎng)方向每單位距離上的電勢(shì)差,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確;在電場(chǎng)中,電勢(shì)降低的方向有很多,一般在不同方向電勢(shì)降低快慢不同,沿電場(chǎng)方向是電勢(shì)降低最快的方向,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.如圖是一個(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/mB.水平向左,E=100 V/mC.水平向左,E=200 V/mD.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。由電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系得E=100 V/m?!狙a(bǔ)償訓(xùn)練】 如圖所示,A、B、C是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三點(diǎn),AB垂直于BC,AB=4 cm,BC=3 cm。AC與電場(chǎng)方向平行,A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為5 V和1.8 V。則電場(chǎng)強(qiáng)度大小和C點(diǎn)的電勢(shì)分別為()A.100 N/C和0 VB.80 N/C和4 VC.100 N/C和10 V D.80 N/C和1 V【解析】選A。由題圖得A=37,AB沿電場(chǎng)線方向的距離為dAB=4 cmcos 37=3.2 cm,則E=UABdAB=5-1.83.210-2 N/C=100 N/C,又UAC=EdAC,則A-C=100510-2 V=5 V,得C=0 V,故選項(xiàng)A正確。3.如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度E=50 V/m。A、B兩點(diǎn)相距l(xiāng)=20 cm,且A、B連線與電場(chǎng)線的夾角為60,則A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB為()A.-10 VB.10 VC.-5 VD.-5 V【解析】選C。A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大小U=Ed=Elcos 60=500.212 V=5 V,根據(jù)電場(chǎng)線的方向可知AB,故UAB=-5 V,選項(xiàng)C正確。4.如圖所示,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,過O點(diǎn)作線段OA=OB=OC=OD=10 cm,已知O、A、B、C、D各點(diǎn)電勢(shì)分別為0、7 V、8 V、7 V、5 V,則勻強(qiáng)電場(chǎng)的大小和方向最接近于()A.70 V/m,沿OA方向B.70 V/m,沿OC方向C.80 V/m,沿OB方向D.80 V/m,沿BO方向【解題指南】解答該題要明確以下三點(diǎn):(1)電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直。(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線與等勢(shì)線均是等距離的直線。(3)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。【解析】選D。在靜電場(chǎng)中,電場(chǎng)線和等勢(shì)面是垂直的,因?yàn)锳=C=7 V,即A、C兩點(diǎn)為等勢(shì)點(diǎn),根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn),過O點(diǎn)的電場(chǎng)線一定垂直于A、C兩點(diǎn)的連線。很容易看出場(chǎng)強(qiáng)的方向最接近于BO的方向。由于E=Ud,所以場(chǎng)強(qiáng)的大小也最接近于UBOOB=80.1 V/m=80 V/m。故D正確。5.(多選)如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度為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、b之間的電勢(shì)差為4 000 VB.a、c之間的電勢(shì)差為40 VC.將q=-510-3 C的點(diǎn)電荷沿矩形路徑abcda移動(dòng)一周,靜電力做功為零D.將q=-510-3 C的點(diǎn)電荷沿abc或adc從a移動(dòng)到c,靜電力做功都是-0.25 J【解析】選B、C。Uab=Eab=11030.04 V=40 V,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;Uac=Uab=40 V,選項(xiàng)B正確;將電荷移動(dòng)一周,電勢(shì)差為零,靜電力做功為零,選項(xiàng)C正確;Wac=qUac=(-510-3)40 J=-0.2 J,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6.如圖所示,實(shí)線為方向未知的三條電場(chǎng)線,虛線分別為等勢(shì)線1、2、3,已知MN=NQ,a、b兩帶電粒子從等勢(shì)線2上的O點(diǎn)以相同的初速度飛出。僅在電場(chǎng)力作用下,兩粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,則()A.a一定帶正電,b一定帶負(fù)電B.a加速度減小,b加速度增大C.M、N電勢(shì)差|UMN|等于N、Q兩點(diǎn)電勢(shì)差|UNQ|D.a粒子到達(dá)等勢(shì)線3的動(dòng)能變化量比b粒子到達(dá)等勢(shì)線1的動(dòng)能變化量小【解題指南】求解該題要明確以下三點(diǎn):(1)帶電粒子的靜電力方向決定了它向哪偏轉(zhuǎn)。(2)靜電力做正功時(shí),電勢(shì)能減少,動(dòng)能增加。(3)關(guān)系式U=Ed雖不能計(jì)算非勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差,但可以定性比較兩點(diǎn)間電勢(shì)差的大小?!窘馕觥窟xB。本題考查電場(chǎng)線、等勢(shì)線、電場(chǎng)力的功。由帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,結(jié)合曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知帶電粒子所受的電場(chǎng)力方向,但因?yàn)殡妶?chǎng)線的方向不確定,故不能判斷帶電粒子帶電的性質(zhì),A錯(cuò);由電場(chǎng)線的疏密可知,a加速度將減小,b加速度將增大,B正確;因?yàn)槭欠莿驈?qiáng)電場(chǎng),故M、N電勢(shì)差并不等于N、Q兩點(diǎn)電勢(shì)差,C錯(cuò);但因?yàn)榈葎?shì)線1與2之間的電場(chǎng)強(qiáng)度比2與3之間的電場(chǎng)強(qiáng)度要大,故1、2之間的電勢(shì)差要大于2、3之間的電勢(shì)差,但兩粒子的帶電荷量大小不確定,故無法比較動(dòng)能變化量的大小,D錯(cuò)?!究偨Y(jié)提升】公式E=UABd在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的應(yīng)用(1)雖然公式E=UABd只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),但在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中,我們也可以用此式來比較電勢(shì)差的大小,這時(shí)E應(yīng)取該段內(nèi)的平均值。(2)根據(jù)分析,我們可得出一個(gè)重要結(jié)論:在同一個(gè)等勢(shì)面圖中,等勢(shì)面越密的地方場(chǎng)強(qiáng)越大。這是因?yàn)樵谕粋€(gè)等勢(shì)面圖中,我們往往把每?jī)蓚€(gè)等勢(shì)面間的電勢(shì)差取一個(gè)定值,如果等勢(shì)面越密,即相鄰等勢(shì)面的間距越小,那么場(chǎng)強(qiáng)就越大。7.如圖,a、b、c、d、e五點(diǎn)在一直線上,b、c兩點(diǎn)間的距離等于d、e兩點(diǎn)間的距離。在a點(diǎn)固定放置一個(gè)點(diǎn)電荷,帶電荷量為+Q,已知在+Q的電場(chǎng)中b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為U,將另一個(gè)點(diǎn)電荷+q從d點(diǎn)移動(dòng)到e點(diǎn)的過程中,下列說法正確的是()A.電場(chǎng)力做功qUB.克服電場(chǎng)力做功qUC.電場(chǎng)力做功大于qUD.電場(chǎng)力做功小于qU【解析】選D。離點(diǎn)電荷+Q越遠(yuǎn),電場(chǎng)越弱,由U=Ed可得UdeUbc=U,故將+q由d移到e點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,且小于qU,D正確。8.(多選)如圖所示,在兩等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中,MN為兩電荷連線的中垂線,a、b、c三點(diǎn)所在直線平行于兩電荷的連線,且a和c關(guān)于MN對(duì)稱,b點(diǎn)位于MN上,d點(diǎn)位于兩電荷的連線上。以下判斷正確的是()A.b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于d點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度B.b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度小于d點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度C.a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差D.試探電荷+q在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于在c點(diǎn)的電勢(shì)能【解析】選B、C。如圖所示,兩電荷連線的中點(diǎn)位置用O表示,在中垂線MN上,O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最大,在兩電荷之間的連線上,O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最小,即EbEO,EOEd,故EbB)(1)它受到的靜電力多大?(2)靜電力做功是多少?(3)電勢(shì)能是增加還是減少?改變了多少?【解析】(1)E=ud=35mV7.010-9 m=5.0106 V/m,則F=qE=1.610-195.0106 N=8.010-13 N。(2)W=qU=1.610-193510-3 J=5.610-21 J。(3)因?yàn)殪o電力做5.610-21 J的正功,所以電勢(shì)能減少,減少了5.610-21 J。答案:(1)8.010-13 N(2)5.610-21 J(3)減少減少了5.610-21 J2.如圖所示,平行金屬板A、B間距為d,板與水平方向成夾角。要使靜止在A板、質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的絕緣小球沿水平直線被加速,恰從 B板右端射出,求金屬板所加電壓是多少?小球離開B板時(shí)的速度多大?【解析】對(duì)小球受力分析如圖所示,由題意可知,小球所受合外力應(yīng)水平向右,qE=mgcos,E=mgqcos,U=Ed=mgdqcos。由動(dòng)能定理得qU=12mv2,v=2qUm=2qmmgdqcos=2gdcos答案:mgdqcos2gdcos【補(bǔ)償訓(xùn)練】 一長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線,上端固定,下端拴一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球,處于如圖所示的水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。開始時(shí),將細(xì)線與小球拉成水平,小球靜止在A點(diǎn),釋放后小球由靜止開始向下擺動(dòng),當(dāng)細(xì)線轉(zhuǎn)過60角時(shí),小球到達(dá)B點(diǎn)速度恰好為零。試求:(1)A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB。(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小。(3)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí),細(xì)線對(duì)小球的拉力大小?!窘馕觥?1)小球由AB過程中,由動(dòng)能定理:mgLsin 60+qUAB=0所以UAB=-3mgL2q。(2)E=|UAB|L-Lcos60=3mgq。(3)小球在A、B間擺動(dòng),由對(duì)稱性知,B處細(xì)線拉力與A處細(xì)線拉力相等,而在A處,由水平方向平衡有:TA=Eq=3mg所以TB=TA=3mg,或在B處,沿細(xì)線方向合力為零,有:TB=Eqcos 60+mgcos 30=3mg。答案:(1)-3mgL2q(2)3mgq(3)3mg- 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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