1、课时素养评价 八电势差与电场强度的关系 (25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每题5分,共30分)1.在任何静电场中均适用的公式是()A.W=qUB.E=kC.W=qEd D.E=【解析】选A。W=qU在任何静电场中均适用,故A正确;E=k仅适用点电荷形成的电场中,故B错误;W=qEd和E=仅适用匀强电场中,故C、D错误。所以选A。2.电场中有a、b两点,a点电势为4 V,若把电量为210-8 C的负电荷,从a移到b的过程中,静电力做正功410-8 J,则()A.b点电势是0 VB.b点电势是-2 VC.b点电势是2 VD.b点电势是6 V【解析】选D。a、b间的电势差为:Uab=- V
2、=-2 V,Uab=a-b=-2 V,a=4 V,解得:b=6 V,A、B、C错误,D正确。3.匀强电场中一簇水平等势面,电势的高低如图所示,相邻等势面之间的距离都是2 cm,下列判断正确的是()A.电场强度竖直向上、大小为500 V/mB.电场强度竖直向下、大小为0.2 V/mC.电场强度竖直向上、大小为0.2 V/mD.电场强度竖直向下、大小为500 V/m【解析】选A。沿着电场线的方向电势降低,所以电场强度的方向为竖直向上;电场强度E=V/m=500 V/m,故A正确,B、C、D错误。4.如图所示,三个同心圆是一个点电荷周围的三个等势面,已知这三个圆的半径成等差数列。A、B、C分别是这三
3、个等势面上的点,且这三点在同一条电场线上。A、C两点的电势依次为A=10 V和C=2 V,则B点的电势是() A.一定等于6 V B.一定低于6 VC.一定高于6 VD.无法确定【解析】选B。由电场线垂直于等势面,可作出电场线,由电场线的疏密可以看出EAEBEC,又因为AB=BC,由公式U=Ed可以判断UABUBC,所以B6 V。则B正确,A、C、D错误。5.如图所示,场强为E的匀强电场中三点,AB=BC=d,则()A.UAB=UBCB.UAB=UBCC.UAC=UABD.UAC=3UBC【解析】选D。由U=Ed可求出UBC=Edcos 60=Ed,UAB=Ed=2UBC,UAC=UAB+UB
4、C=UAB=3UBC,故D正确。6.一带正电的质点,电量q=2.010-9 C,在静电场中由a点移到b点,在这过程中,除电场力外,其他力做的功为6.010-5 J,质点的动能增加了8.010-5 J,则a、b两点间的电势差Uab为()A.3.0104 VB.1.0104 VC.4.0104 VD.7.0104 V【解析】选B。设此过程中,电场力对质点的功为Wab,由动能定理可知:W外+Wab=Ek即Wab=Ek-W外=2.010-5 J则a、b两点间的电势差为:Uab=1.0104 V。则B正确,A、C、D错误。二、计算题(本题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标
5、明单位)7.(14分)如图所示,匀强电场中的A、B、C三点连线组成一个直角三角形,其中A角为直角,B角等于30,边长AB=20 cm。现将一电荷量为210-8 C的负点电荷从A点移到B点,静电力做功610-6 J;将另一个电荷量为1.510-8 C的负点电荷从C点移到A点,克服静电力做功4.510-6 J。设B点的电势为零,求:(1)A、C 两点的电势各为多少?(2)匀强电场的电场强度E。【解析】(1)负点电荷从A 点移到B 点UAB= V=-300 V又UAB=A-B其中B=0可得A=-300 V负点电荷从C 点移到A 点UCA= V=300 V又UCA=C-A可得C=0(2)由以上计算可知
6、,C=B=0,BC为一等势线,场强的方向垂直于BC指向A,E= V/m=3 000 V/m答案:(1)-300 V0 (2)3 000 V/m8.(16分)两块相同的金属板A、B水平平行放置,两板相距30 cm,A、B板分别跟电源的正、负极相连,电源电压为60 V,如图所示,求:(1)两板间电场的场强大小和方向。(2)若A板接地,则B板的电势多大。(3)若C点离A板10 cm,D点离B板15 cm,则C、D两点间的电势差是多少?【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)两块平行带电金属板间的电场是匀强电场。(2)电场中某点电势的正负由零电势点的选取及电场的方向决定。【解析】两平行的金属板A、B
7、之间的电场是匀强电场,由于A、B分别接电源的正、负极,所以A板带正电,B板带负电。(1)E= V/m=200 V/m,方向竖直向下。(2)因为A-B=U=60 V,A板接地,A=0,所以B=-60 V。(3)UCD=Ed,d为沿场强方向C、D两点间的距离,UCD=200(0.3-0.1-0.15) V=10 V。答案:(1)200 V/m竖直向下(2)-60 V(3)10 V(15分钟40分)9.(6分)如图所示,梯形abdc位于某匀强电场所在平面内,两底角分别为60、30,cd=2ab=4 cm。已知a、b两点的电势分别为4 V、0,将电荷量q=1.610-3 C的正电荷由a点移动到c点,克
8、服静电力做功6.410-3 J。下列关于电场强度的说法正确的是()A.方向垂直bd斜向上,大小为400 V/mB.方向垂直bd斜向上,大小为200 V/mC.方向垂直bc斜向下,大小为V/mD.方向垂直bc斜向下,大小为V/m【解析】选A。从a到c点:Uac=-4 V,因为Uac=a-c,所以c=8 V,又Ucd=2Uab=8 V,可得:d=0,即bd为等势面,所以场强的方向垂直b d斜向上,由电势差与场强的关系得E=400 V/m,故A正确。10.(6分)如图所示,在电场中ab=bc,试比较ab和bc间电势差,下列说法正确的是()A.ab间的电势差一定大于bc间的电势差B.因ab=bc,所以
9、ab间的电势差等于bc间的电势差C.ab间的电势差一定小于bc间的电势差D.因是非匀强电场,无法比较【解析】选C。电场线密的地方电场强度大,电场线稀的地方电场强度小,故EaEbbc;由等势线分布结合U=Ed可以知道UabUbc。11.(6分)如图所示,A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点,场强方向平行正方形ABCD所在平面。已知A、B、C三点的电势分别为A=9 V,B=3 V,C=-3 V,则A.D点的电势D=3 V,场强方向平行AB方向B.D点的电势D=6 V,场强方向平行BC方向C.D点的电势D=3 V,场强方向平行AC方向D.D点的电势D=6 V,场强方向平行BD方向【解析】选C
10、。匀强电场中,由公式U=Ed,沿着任意方向每前进相同的距离,电势差都相等,所以连接AC,AC连线的中点为E,则E点的电势E= V=3 V,连接BE,则BE为一条等势线,D点在BE连线上,所以D点电势为3 V,过A点作出垂直BE的有向线段,由高电势点A指向BE,如图中有向线段所示即为电场线,即平行于AC。【补偿训练】(多选)如图所示,在xOy坐标系中有以O点为中心、边长为0.2 m的正方形,顶点A、B、C、D分别在坐标轴上,在该平面内有一匀强电场(图中未画出),已知A、B、C三点的电势分别为3 V、- V、-3 V,则下列说法中正确的是()A.D点的电势为 VB.该匀强电场的场强大小E=10 V
11、/mC.该匀强电场的场强大小E=10 V/mD.电场场强方向与x轴正方向成=60角【解析】选A、C。因为空间是匀强电场,所以UAB=UDC,所以UAB=(3+)V,所以UDC=(3+)V=D-(-3)V,所以D= V,A正确。根据题意可以求得:O=0,边长为0.2 m,设过O点的等势线与x轴夹角为,有:UOC=3 V=E0.2sin;UOB= V=E0.2cos,解得:=60,E=10 V/m,因为电场线垂直于等势线,所以电场线与x轴正方向夹角为30,C正确,B、D错误。12.(22分)平行的带电金属板A、B间是匀强电场,如图所示,两板间距离是5 cm,两板间的电压是60 V。试问:(1)两板
12、间的场强是多大?(2)电场中有P1和P2两点,P1点离A板0.5 cm,P2点离B板也是0.5 cm,P1和P2两点间的电势差为多大?(3)若B板接地,P1和P2两点的电势各是多少伏?【解析】(1)根据公式E=代入数据E= V/m=1 200 V/m。(2)P1P2沿电场方向的距离为d12=5 cm-(0.5 cm+0.5 cm)=4 cm根据公式U12=Ed12=1 200410-2 V=48 V。(3)由公式1-B=Ed1B=1 2004.510-2 V=54 V,得:1=54 V同理2-B=Ed2B=1 2000.510-2 V=6 V,得2=6 V。答案:(1)1 200 V/m(2)
13、48 V(3)54 V6 V【补偿训练】如图所示为一组未知方向的匀强电场的电场线,将110-6 C的负电荷由A点沿水平线移至B点,静电力做了210-6 J的功,A、B间的距离为2 cm。问: (1)匀强电场场强多大?方向如何?(2)A、B两点间的电势差UAB多大?若B点电势为1 V,A点电势为多少?【解析】(1)移动负电荷从A到B静电力做正功,负电荷受到的静电力的方向沿电场的反方向,所以电场方向斜向上。由公式W=qElcos 60得E= V/m=200 V/m。(2)A、B间的电势差大小为Elcos 60=200210-20.5 V=2 V,因A点电势低,UAB=-2 V。由UAB=A-B得A=B+UAB=1 V+(-2 V)=-1 V。答案:(1)200 V/m方向斜向上方(2)-2 V-1 V关闭Word文档返回原板块
