2024-2025學(xué)年高中物理課時(shí)分層作業(yè)6靜電現(xiàn)象的應(yīng)用含解析新人教版選修3-1

PAGE5-課時(shí)分層作業(yè)(六)(時(shí)間：40分鐘分值：100分)[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是()A．隨意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積B．沿電場(chǎng)線方向上，相同距離上電勢(shì)著陸肯定相等C．電勢(shì)著陸的方向肯定是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向D．電勢(shì)著陸最快的方向不肯定是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向B[公式UAB＝Ed中的d是沿電場(chǎng)強(qiáng)度的方向上兩點(diǎn)間的距離，A錯(cuò)誤；沿電場(chǎng)線方向上，相同距離上電勢(shì)著陸相等，B正確；在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿不同方向電勢(shì)均可減小，但沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向電勢(shì)著陸最快，C、D錯(cuò)誤。]2．如圖所示是一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面示意圖，每?jī)蓚€(gè)相鄰的等勢(shì)面相距2cm，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＝100V/mB．水平向左，E＝100V/mC．水平向左，E＝200V/mD．水平向右，E＝200V/mB[電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(U,d)＝100V/m，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向垂直于等勢(shì)面指向電勢(shì)著陸的方向，即水平向左，選項(xiàng)B正確。]3．如圖所示在某勻強(qiáng)電場(chǎng)中有M、N、P三點(diǎn)，在以它們?yōu)轫旤c(diǎn)的三角形中，∠M＝30°、∠P＝90°，直角邊NP的長(zhǎng)度為4cm。電場(chǎng)方向與三角形所在平面平行。已知M、N和P點(diǎn)的電勢(shì)分別為3V、15V和12V，則電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為()A．150V/m B．75V/mC．225eq\r(3)V/m D．75eq\r(3)V/mA[過(guò)P點(diǎn)作斜邊MN的垂線交MN于O點(diǎn)，由幾何學(xué)問(wèn)可知N、O間的距離NO＝2cm，M、O間的距離MO＝6cm，由勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn)和幾何關(guān)系得O點(diǎn)的電勢(shì)為φO＝12V，即O、P兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(φO－φM,OM)＝150V/m，即選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤。]4．(多選)如圖所示，a、b、c為電場(chǎng)中同一條水平方向電場(chǎng)線上的三點(diǎn)，c為ab中點(diǎn)。a、b電勢(shì)分別為φa＝5V，φb＝3V，下列敘述正確的是()A．該電場(chǎng)在c點(diǎn)處的電勢(shì)肯定為4VB．a(chǎn)點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)Ea肯定大于b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)EbC．一正電荷從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)電勢(shì)能肯定削減D．一正電荷運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力由a指向cCD[該電場(chǎng)不肯定是勻強(qiáng)電場(chǎng)，無(wú)法比較a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小，c點(diǎn)的電勢(shì)也不肯定為4V，但電場(chǎng)方向由a→b，正電荷在c點(diǎn)所受電場(chǎng)力方向肯定由a指向c，正電荷由c運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能肯定削減，故C、D正確，A、B錯(cuò)誤。]5．a(chǎn)、b、c、d是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)。電場(chǎng)線與矩形所在平面平行。已知a點(diǎn)的電勢(shì)為20V，b點(diǎn)的電勢(shì)為24V，d點(diǎn)的電勢(shì)為4V，如圖所示，由此可知c點(diǎn)的電勢(shì)為()A．4V B．8VC．12V D．24VB[依據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn)，Uad＝Ubc，即φa－φd＝φb－φc，解得φc＝8V，B正確。]6．勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三點(diǎn)A、B、C是一個(gè)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，AB的長(zhǎng)度為1m，D為AB的中點(diǎn)，如圖所示。已知電場(chǎng)線的方向平行于△ABC所在平面，A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為14V、6V和2V。設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，一電荷量為1×10－6C的正電荷從D點(diǎn)移到C點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功為W，A．W＝8×10－6JE>8V/mB．W＝6×10－6JE>6V/mC．W＝8×10－6JE≤8V/mD．W＝6×10－6JE≤6V/mA[因電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，D是AB的中點(diǎn)，故D的電勢(shì)φD＝eq\f(φA＋φB,2)＝10V。所以W＝q(φD－φC)＝8×10－6J。設(shè)E的方向與AB的夾角為α，則α≠0，否則等勢(shì)面與AB垂直，C點(diǎn)電勢(shì)就會(huì)高于B點(diǎn)電勢(shì)。由E＝eq\f(U,d)可知：eq\f(φA－φB,ABcosα)＝eq\f(8,cosα)，因α>0，則cosα<1，E>8V/m，故A正確。]二、非選擇題(14分)7．如圖所示，在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一電場(chǎng)線上有相距6cm的A、B兩點(diǎn)，且UAB＝150V，(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向；(2)電場(chǎng)中A、C兩點(diǎn)相距14cm，A、C兩點(diǎn)連線與電場(chǎng)線方向成37°夾角，則C點(diǎn)與A點(diǎn)的電勢(shì)差UCA為多少？(已知sin37°＝0.6，cos37°[解析](1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E＝eq\f(UAB,dAB)＝eq\f(150,0.06)V/m＝2.5×103V/m，方向水平向右。(2)C點(diǎn)與A點(diǎn)的電勢(shì)差UCA＝－EdCAcos37°＝－280V。[答案](1)2.5×103V/m方向水平向右(2)－280V[實(shí)力提升練]一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1．(多選)如圖所示，A、B兩板間電壓為600V，A板帶正電并接地，A、B兩板間距離為12cm，C點(diǎn)離A板4cm，A．E＝2000V/m，φC＝200VB．E＝5000V/m，φC＝－200VC．電子在C點(diǎn)具有的電勢(shì)能為－200eVD．電子在C點(diǎn)具有的電勢(shì)能為200eVBD[A板接地，則其電勢(shì)為零，又因?yàn)锳、B兩板間的電壓為600V，則B板電勢(shì)為－600V，由此知C點(diǎn)電勢(shì)為負(fù)值，則A、B兩板間場(chǎng)強(qiáng)E＝eq\f(U,d)＝600V/12cm＝50V/cm＝5000V/m，φC＝EdC＝50V/cm×(－4cm)＝－200V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；電子在C點(diǎn)具有的電勢(shì)能為200eV，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。]2．(多選)如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)E的區(qū)域內(nèi)，由A、B、C、D、A′、B′、C′、D′作為頂點(diǎn)構(gòu)成一正方體空間，電場(chǎng)方向與面ABCD垂直。下列說(shuō)法正確的是()A．A、D兩點(diǎn)間電勢(shì)差UAD與A、A′兩點(diǎn)間電勢(shì)差UAA′相等B．帶正電的粒子從A點(diǎn)沿路徑A→D→D′移到D′點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功C．帶負(fù)電的粒子從A點(diǎn)沿路徑A→D→D′移到D′點(diǎn)，電勢(shì)能削減D．同一帶電粒子從A點(diǎn)移到C′點(diǎn)，沿對(duì)角線A→C′與沿A→B→B′→C′電場(chǎng)力做功相同BD[由題圖可知，面ABCD與A′B′C′D′為電場(chǎng)中的等勢(shì)面，帶正電粒子沿路徑A→D→D′移到D′點(diǎn)，靜電力做正功，帶負(fù)電粒子沿路徑A→D→D′移到D′點(diǎn)，靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，只要移動(dòng)到同一等勢(shì)面，做功就相同，故選項(xiàng)B、D正確。]3．如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝100V/m，A、B兩點(diǎn)相距LAB＝10cm，A、B連線與電場(chǎng)線的夾角為60°，則UBAA．－10V B．10VC．－5V D．－3VC[依據(jù)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系UAB＝Ed得UAB＝ELABcos60°＝100×0.1×eq\f(1,2)V＝5V，故UBA＝－5V，選項(xiàng)C正確。]4．如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)為1×103N/C，ab與電場(chǎng)方向平行且abcd為一矩形，ab＝dc＝4cm，bc＝ad＝3cmA．a(chǎn)b之間的電勢(shì)差為4000VB．a(chǎn)c之間的電勢(shì)差為50VC．將q＝－5×10－3C的點(diǎn)電荷沿矩形路徑abcda移動(dòng)一周，D．將q＝－5×10－3C的點(diǎn)電荷沿abc或adc從a移動(dòng)到c，電場(chǎng)做功都是－0.25C[Uab＝E·ab＝1×103×0.04V＝40V，A錯(cuò)；Uac＝Uab＝40V，B錯(cuò)；將電荷移動(dòng)一周，電勢(shì)差為零，電場(chǎng)力做功為零，故C對(duì)；Wac＝qUac＝(－5×10－3)×40J＝－0.2J，D錯(cuò)。]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(12分)如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)中有a、b、c三點(diǎn)，ab＝5cm，bc＝12cm，其中ab沿電場(chǎng)方向，bc和電場(chǎng)方向成60°角，一個(gè)電荷量為q＝4×10－8C的正電荷從a移到b，靜電力做功為W1＝1.2×10(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大?。?2)電荷從b移到c，靜電力做的功W2；(3)a、c兩點(diǎn)的電勢(shì)差Uac。[解析](1)設(shè)a、b兩點(diǎn)的間距為d，W1＝qUab，E＝eq\f(Uab,d)，所以E＝eq\f(W1,qd)＝eq\f(1.2×10－7,4×10－8×5×10－2)V/m＝60V/m。(2)設(shè)b、c兩點(diǎn)沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向的距離為d1，Ubc＝Ed1d1＝bc·cos60°，W2＝qUbc由以上三式得：W2＝qE·bc·cos60°＝1.44×10－7J。(3)電荷從a移到c靜電力做功為W＝W1＋W2＝qUac所以Uac＝eq\f(W1＋W2,q)＝eq\f(1.2×10－7＋1.44×10－7,4×10－8)V＝6.6V。[答案](1)60V/m(2)1.44×10－7J(3)6.6V6．(14分)如圖所示，一電場(chǎng)中的等勢(shì)面是一簇相互平行的平面，間隔均為d，各等勢(shì)面的電勢(shì)如圖所示。現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電微粒，以速度v0射入電場(chǎng)，且v0的方向與水平方向成45°角斜向上。若射入電場(chǎng)后，質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)，求：(1)微粒帶何種電荷？電荷量是多少？(2)微粒在入射方向的最大位移是多少？[解析]要使微粒做直線運(yùn)動(dòng)，微粒所受合力與v0應(yīng)在一條直線上，又電場(chǎng)力與等勢(shì)面垂直，沿水平方向，因此需考慮微粒的重力作用。(1)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，且由電勢(shì)高處指向電勢(shì)低處，可得電場(chǎng)線方向水平向左，且E＝eq\f(U,d)＝eq\f(100V,d)。為使合力與v0在一條直線上，微粒的受力狀況如圖所示，分析可知微粒帶正電，且mg＝qE，則q＝eq\f(mg,E)＝eq\f(mgd