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新教材2020-2021学年高中物理人教版(2019)必修第3册配套练习:第10章 第3节 电势差与电场强度的关系 WORD版含解析.doc

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1、第十章第三节请同学们认真完成 练案7 一、选择题(本题共7小题,每题7分,共49分)1下列公式适用于任何电场的是(C)AWqEdBUEdCEDEk解析:公式WqEd,用来计算匀强电场中电场力做功,所以只适用于匀强电场,故A错误;公式UEd是匀强电场中电势差与电场强度的关系公式,只适用于匀强电场,故B错误;公式E是电场强度的定义式,运用比值法定义,适用于任何电场,故C正确;公式Ek是点电荷场强公式,只适用点电荷的电场,故D错误,故选C。2.某匀强电场的等势面分布如图所示,已知相邻等势面的间距均为1 cm,则以下说法中正确的是(D)A电场强度的方向竖直向下B电场强度的方向竖直向上C电场强度的大小为

2、E1 V/mD电场强度的大小为E100 V/m解析:根据电场线总是与等势面垂直,而且由高电势指向低电势,可知,电场强度方向水平向左。两个相邻等势面相距d1 cm,电势差U1 V,则电场强度E100 V/m,故选项D正确。3(2020浙江省温州新力量联盟高二下学期期中联考)真空中某静电场电场线的分布如图所示,图中P、Q两点关于点电荷q1水平对称。P、Q两点电场强度的大小分别为EP、EQ,电势分别为p、Q 。一个带电粒子沿虚线轨迹从M移动至N。以下选项正确的有(D)AEQEPBQPC此带电粒子带正电,它的电势能先变大后变小D此带电粒子带负电,它的电势能先变大后变小解析:由图可看出P点电场线密,电场

3、强度大,则EPEQ ,故A错误;沿电场线的方向电势降低,电场线越密的电势降落越快,反之逆着电场线的方向电势升高,电场线越密的电势升高越快,则QP故B错误;根据运动轨迹判定粒子受到斥力作用,q1为负电荷,所以此带电粒子也带负电,电势能先增大后减小,故D正确。4.如图所示,在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R0.1 m的圆,P为圆周上的一点,O、P两点连线与x轴正方向的夹角为。若空间存在沿y轴负方向的匀强电场,电场强度大小E100 V/m,则O、P两点的电势差可表示为(A)AUOP10sin (V)BUOP10sin (V)CUOP10cos (V)DUOP10cos (V)解析:由于电场强度方

4、向向下,据题可知UOP0,则UOPERsin 1000.1sin (V)10sin (V),故正确答案为A。5如图所示,a、b、c是匀强电场中的三个点,各点电势分别为a10 V,b2 V,c6 V,a、b、c三点在同一平面上,下列各图中电场强度的方向表示正确的是(D)解析:由于是匀强电场,所以a、b连线的中点与c点等势,电场强度的方向垂直于等势面且由高电势指向低电势处,所以D正确。6.如图中A、B、C三点都在匀强电场中,已知ACBC,ABC60,BC20 cm。把一个电量q105 C的正电荷从A移到B,电场力做功为零;从B移到C,克服电场力做功1.73103 J,则该匀强电场的场强大小和方向是

5、(D)A865 V/m,垂直AC向左B865 V/m,垂直AC向右C1 000 V/m,垂直AB斜向上D1 000 V/m,垂直AB斜向下解析:由题,q105C的正电荷从A移到B,电场力做功为零,则A与B电势相等, AB连线是一条等势线。BC间电势差为:UBC V100 V则该匀强电场的场强大小:E V/m1 000 V/m,电场线方向垂直于AB向下。如图。故选D。7(多选)(2019河南省实验中学高二上学期期中)图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线。两粒子M、N质量相等,所带电荷的绝对值也相等。现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出,两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所

6、示。点a、b、c为实线与虚线的交点,已知O点电势高于c点。若不计重力,则(BD)AM带负电荷,N带正电荷BN在a点的速度与M在c点的速度大小相等CN在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功DM在从O点运动至b点的过程中,电场力对它做的功等于零解析:由O点电势高于c点电势知,场强方向垂直虚线向下,由两粒子运动轨迹的弯曲方向知N粒子所受电场力方向向上,M粒子所受电场力方向向下,故M粒子带正电、N粒子带负电,A错误;N粒子从O点运动到a点,电场力做正功。M粒子从O点运动到c点电场力也做正功。因为UaOUOc,且M、N粒子质量相等,电荷的绝对值相等,由动能定理易知B正确;因O点电势低于a点电势,且N粒

7、子带负电,故N粒子运动中电势能减少,电场力做正功,C错误;O、b两点位于同一等势线上,D正确。二、非选择题8(11分)图中是某匀强电场的等势面示意图,A、B两点相距5 cm,53,一带电量为4106 C的微粒沿AB匀速运动,求:(1)电场强度大小和方向。(2)微粒的质量。(取g10 m/s2)答案:(1)电场强度大小是500 N/m,方向向下(2)微粒的质量2104 kg解析:(1)设匀强电场的场强大小为E,则:E V/m500 V/m沿电场线的方向电势降低,所以电场的方向向下。(2)因微粒匀速运动,则有mgqE,则得:m kg2.0104 kg。一、选择题(本题共3小题,每题7分,共21分)

8、1如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点O处的电势为零,点A处的电势为6 V,点B处的电势为3 V,则电场强度的大小为(A)A200 V/mB200 V/mC100 V/mD100 V/m解析:根据题意,由匀强电场特点可知OA中点C的电势为3 V,与B点电势相等,则BC连线为等势线,自原点O向BC连线引垂线,垂足为D,D点电势为3 V,根据图中几何关系得,得OD长度为1.5 cm,则场强为E200 V/m,本题只有选项A正确。2(多选)细胞膜的厚度等于700 nm(1 nm109 m),当膜的内外层之间的电压达0.4 V时,即可让一价钠离子渗透。 设细胞膜内

9、的电场为匀强电场,则钠离子在渗透时(AC)A膜内电场强度为5.71105 V/mB膜内电场强度为1.04106 V/mC每个钠离子沿电场方向透过膜时电场力做的功等于6.41020 JD每个钠离子沿电场方向透过膜时电场力做的功等于1.281019 J解析:由公式E V/m5.71105 V/m,所以A正确,B错误。由公式WqU1.610190.4 J6.41020 J,C正确,D错误。3(多选) (2020安徽省合肥一中高二上学期段考)如图甲所示,一条电场线与Ox轴重合,取O点电势为零,Ox方向上各点的电势随x变化的关系如图乙所示,若在O点由静止释放一电子,电子仅受电场力的作用。则(ABD)A电

10、子将沿Ox方向运动B电子的电势能将一直减小C沿Ox方向电场强度一直增大D电子运动的加速度先减小后增大解析:由乙图知沿x轴正方向电势在升高,所以电场沿x轴负方向。电子受电场力方向沿x轴正方向,电子将沿Ox方向加速运动,电场力做正功,电子的电势能减小,所以A、B正确;根据E可知电势随x变化图像的斜率表示电场强度,由乙图可知沿Ox方向电场强度先减小后增大,电子受电场力先减小后增大,电子运动的加速度先减小后增大,C错误,D正确。二、非选择题4(8分)如图所示的A、B、C、D、E、F为匀强电场中正六边形的六个顶点。已知A、B、C三点的电势分别为1 V、1 V、5 V,则D点的电势D为_7_ V。解析:在

11、匀强电场中,沿着任意方向前进相同距离,电势的降落必定相等,由于从A到D方向平行于BC方向,且AD间距等于BC间距的两倍故有DA2(CB)代入数据解得D7 V。5(11分) (2019黑龙江大庆实验中学高二上学期期末)如图所示,空间有E100 V/m竖直向下的匀强电场,长L0.4 m不可伸长的轻绳固定于O点。另一端系一质量m0.5 kg,电量q0.05 C的带正电小球。拉起小球至绳水平后在A点无初速度释放,当小球运动至O点的正下方B点时绳恰好断裂,小球继续运动,最后落至地面上C点,B点离地的高度hB0.1 m。(g10 m/s2)试求:(1)A、C两点间的电势差UAC;(2)绳子张力的最大值;(3)落地点C到B点的水平距离。答案:(1)50 V(2)30 N(3)0.4 m解析:(1)在匀强电场中,UACEdAC1000.5 V50 V(2)当带电小球摆至B点时,绳子达到最大张力,设为T,小球运动到B点时速度为vB小球从A点运动到B点,由动能定理可得:mglEqlmv,代入数据解得vB4 m/s小球在B点做圆周运动,由牛顿第二定律可得:T(mgEq)m代入数据解得:T30 N(3)小球离开B点后做类平抛运动,下落加速度a20 m/s2;设运动时间为t,设落地点C到B点的水平距离为x,xvB,解得:x0.4 m。

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