2024-2025學(xué)年高中物理第一章7第6節(jié)電勢差與電場強度的關(guān)系練習(xí)含解析新人教版選修3-1

PAGE5-電勢差與電場強度的關(guān)系(建議用時：40分鐘)【A組基礎(chǔ)鞏固】1.如圖所示，在一勻強電場區(qū)域中，有A、B、C、D四點恰好位于一平行四邊形的四個頂點上，已知A、B、C三點電勢分別為φA＝1V，φB＝4V，φC＝0，則D點電勢φD的大小為()A．－3V B．0C．2V D．1V解析：選A.在勻強電場中，由于AD與BC平行且相等，故UAD＝UBC，即φA－φD＝φB－φC，代入數(shù)據(jù)解得φD＝－3V．故選A.2．如圖所示，三個同心圓是一個點電荷四周的三個等勢面，已知這三個圓的半徑成等差數(shù)列．A、B、C分別是這三個等勢面上的點，且這三點在同一條電場線上．A、C兩點的電勢依次為φA＝10V和φC＝2V，則B點的電勢()A．肯定等于6V B．肯定低于6VC．肯定高于6V D．無法確定解析：選B.從點電荷的電場線和等勢面的特點知，EA＞EB＞EC，AB＝BC，由U＝Ed定性分析，UAB＞UBC，所以φB＜6V.3．下列圖中，a、b、c是勻強電場中的三個點，各點電勢φa＝10V，φb＝2V，φc＝6V，a、b、c三點在同一平面上，圖中電場強度的方向表示正確的是()解析：選D.直線ab的中點的電勢為6V，與c點等電勢，電場的方向由電勢高處指向電勢低處．故D圖正確．4．(多選)細胞膜的厚度等于700nm(1nm＝10－9m)，當(dāng)膜的內(nèi)外層之間的電壓達0.4V時，即可讓一價鈉離子滲透．設(shè)細胞膜內(nèi)的電場為勻強電場，則鈉離子在滲透時()A．膜內(nèi)電場強度為5.71×105V/mB．膜內(nèi)電場強度為1.04×106V/mC．每個鈉離子沿電場方向透過膜時電場力做的功等于6.4×10－20JD．每個鈉離子沿電場方向透過膜時電場力做的功等于1.28×10－19J解析：選AC.由公式E＝eq\f(U,d)＝eq\f(0.4,7×10－7)V/m≈5.71×105V/m，A正確，B錯誤；由公式W＝qU＝1.6×10－19×0.4J＝6.4×10－20J，C正確，D錯誤．5．如圖所示，在勻強電場中相距10mm的兩等勢面AA′、BB′.其間有一靜止的油滴P.已知油滴P的重力是1.6×10－4N，所帶的電荷量是＋3.2×10－9C．則下面推斷正確的是()A．φA＞φB，UAB＝100VB．φA＞φB，UAB＝750VC．φA＜φB，UBA＝500VD．φA＜φB，UBA＝1000V解析：選C.由于油滴靜止，則油滴所受靜電力與重力等大、反向，即電場方向向上，故φA＜φB.由E＝eq\f(F,q)、F＝G得E＝5×104V/m，又由于d＝10mm＝0.01m，所以UBA＝Ed＝500V，故選項C正確．6．(2024·合肥一中高二檢測)如圖所示，在xOy平面內(nèi)有一個以O(shè)為圓心、半徑R＝0.1m的圓，P為圓周上的一點，O、P兩點連線與x軸正方向的夾角為θ.若空間存在沿y軸負方向的勻強電場，電場強度大小E＝100V/m，則O、P兩點的電勢差可表示為()A．UOP＝－10sinθ(V) B．UOP＝10sinθ(V)C．UOP＝－10cosθ(V) D．UOP＝10cosθ(V)解析：選A.在勻強電場中，兩點間的電勢差U＝Ed，而d是沿電場強度方向上的距離，所以dOP＝Rsinθ，本題中O點電勢低于P點電勢，故UOP＝－100×(0.1·sinθ)(V)＝－10sinθ(V)，選項A正確．7．(多選)如圖所示，一電場的電場線分布關(guān)于y軸(沿豎直方向)對稱，O、M、N是y軸上的三個點，且OM＝MN.P點在y軸的右側(cè)，MP⊥ON.則()A．M點的電勢比P點的電勢高B．將負電荷由O點移動到P點，電場力做正功C．M、N兩點間的電勢差大于O、M兩點間的電勢差D．在O點靜止釋放一帶正電粒子，該粒子將沿y軸做直線運動解析：選AD.由題圖和幾何關(guān)系可知M和P兩點不處在同一等勢線上而且有φM>φP，A正確；將負電荷由O點移到P點要克服電場力做功，即電場力做負功，B錯誤；依據(jù)U＝Ed，O到M的平均電場強度大于M到N的平均電場強度，所以有UOM>UMN，C錯誤；從O點釋放帶正電粒子后，電場力做正功，該粒子將沿y軸做直線運動，D正確．8.(多選)如圖所示，真空中M、N處放置兩等量異種電荷，a、b、c為電場中的三點，實線PQ為M、N連線的中垂線，a、b兩點關(guān)于MN對稱，a、c兩點關(guān)于PQ對稱．已知一帶正電的摸索電荷從a點移動到c點時，摸索電荷的電勢能增加，則以下判定正確的是()A．M點處放置的是負電荷B．a(chǎn)點的電場強度與c點的電場強度完全相同C．a(chǎn)點的電勢高于c點的電勢D．若將該摸索電荷沿直線由a點移動到b點，則電場力先做正功，后做負功解析：選AD.依據(jù)題述帶正電的摸索電荷從a點移動到c點時，摸索電荷的電勢能增加，M點處放置的是負電荷，選項A正確；a點的電場強度與c點的電場強度大小相等，方向不相同，選項B錯誤；依據(jù)沿電場線方向電勢降低，a點的電勢低于c點的電勢，選項C錯誤；若將該摸索電荷沿直線由a點移動到b點，則電場力先做正功，后做負功，選項D正確．【B組素養(yǎng)提升】9.(2024·河南商丘高二檢測)如圖所示，勻強電電場強度度為1×103N/C，ab＝dc＝4cm，bc＝ad＝3cm，則下述計算結(jié)果正確的是()A．a(chǎn)b之間的電勢差為4000VB．a(chǎn)c之間的電勢差為50VC．將q＝－5×10－3C的點電荷沿矩形路徑abcda移動一周，靜電力做功為零D．將q＝－5×10－3C的點電荷沿abc或adc從a移到c靜電力做功都是－0.25J解析：選C.ab之間的電勢差Uab＝E×ab＝1×103×0.04V＝40V，故A錯誤；由圖看出，b、c在同一等勢面上，電勢相等，則ac之間的電勢差等于ab之間的電勢差，為40V，故B錯誤；將q＝－5×10－3C的點電荷沿矩形路徑abcda移動一周，電場力做功為零，故C正確；將q＝－5×10－3C的點電荷沿abc或adc從a移動到c，電場力做功相等，電場力做功為W＝qU＝－5×10－3C×40V＝－0.2J，故D錯誤．10．(多選)(2024·福建閩侯期中聯(lián)考)一勻強電場的方向平行于xOy平面，平面內(nèi)a、b、c三點的位置如圖所示，三點的電勢分別為10V、17V、26V．下列說法正確的是()A．電場強度的大小為2.5V/cmB．坐標(biāo)原點處的電勢為1VC．電子在a點的電勢能比在b點的低7eVD．電子從b點運動到c點，電場力做功為9eV解析：選ABD.ac垂直于bc，沿ca和cb兩方向的電場強度重量大小分別為E1＝eq\f(Uca,ac)＝2V/cm、E2＝eq\f(Ucb,bc)＝1.5V/cm，依據(jù)矢量合成可知E＝2.5V/cm，A項正確；依據(jù)在勻強電場中平行線上等距同向的兩點間的電勢差相等，有φo－φa＝φb－φc，得φo＝1V，B項正確；電子在a、b、c三點的電勢能分別為－10eV、－17eV和－26eV，故電子在a點的電勢能比在b點的高7eV，C項錯誤；電子從b點運動到c點，電場力做功W＝(－17eV)－(－26eV)＝9eV，D項正確．11.(2024·吉林長春高二期中)如圖為一組未知方向的勻強電場的電場線，把電荷量為1×10－6C的負電荷從A點沿水平線移至B點，靜電力做了2×10－6J的功，A、B間的距離為2cm，求：(1)勻強電場的電場強度是多大？方向如何？(2)A、B兩點間的電勢差是多大？若B點電勢為1V，則A點電勢是多大？電子處于B點時，具有多少電勢能？解析：(1)依據(jù)題意，AB間的電勢差：UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(2×10－6,－1×10－6)V＝－2VAB間沿電場線方向上的位移為d＝xABcos60°＝1cm所以電場強度為：E＝eq\f(|UAB|,d)＝2×102N/C，A點電勢低于B點電勢，所以電場強度方向斜向下．(2)由上面分析可知UAB＝－2V，假如已知B點電勢為1V，依據(jù)UAB＝φA－φB所以A點電勢為φA＝φB＋UAB＝－1V；電子處于B點時，具有電勢能為Ep＝φB·(－e)＝－1eV.答案：(1)2×102N/C方向斜向下(2)－2V－1V－1eV12.如圖所示，Q、P兩金屬板間的電勢差為50V，板間存在勻強電場，方向水平向左，板間的距離d＝10cm，其中Q板接地，兩板間的A點距P板4cm.求：(1)P板及A點的電勢；(2)保持兩板間的電勢差不變，而將Q板向左平移5cm，則A點的電勢將為多少？解析：板間電場強度方向水平向左，可見Q板是電勢最高處．Q板接地，則電勢φQ＝0，板間各點電勢均為負值．(1)電場強度E＝eq\f(U,d)＝eq\f(50,10×10－2)V/m＝5×102V/mQ、A間電勢差UQA＝Ed′＝5×102×(10－4)×10－2V＝30V則A點電勢φA＝－30V，P板電勢φP＝－50V.(2)當(dāng)Q板