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2019-2020年高中物理电势差与电场强度的关系课时训练6(含解析)新人教版选修3-
11.在水深超过200m的深海光线极少能见度极低有一种电鳗具有特殊的适应性能通过自身发出生物电获得食物威胁敌害保护自己若该电鳗的头尾相当于两个电极它在海水中产生的电场强度达104V/m可击昏敌害电鳗身长为50cm则它在放电时产生的瞬间电压为 A.10VB.500VC.5000VD.10000V答案:C解析:瞬间电压即瞬间电势差求电势差有两个公式:一是匀强电场中电势差与电场强度的关系式U=Ed;二是电势差的定义式U=本题显然不能用U=求解因为不存在移动电荷做功的问题题目中也没有说明电鳗头尾间产生的电场是不是匀强电场但题目告诉了该电场的电场强度值这意味着我们可以把它当匀强电场处理因此可以用U=Ed求解由U=Ed可知电鳗在放电时产生的瞬间电压为U=Ed=104×
0.5V=5000V
2.三个点电荷电场的电场线分布如图所示图中a、b两点处的电场强度大小分别为Ea、Eb电势分别为φa、φb则 A.EaEbφaφbB.EaEbφaφbC.EaEbφaφbD.EaEbφaφb答案:C解析:由题图可知a点附近的电场线比b点附近的电场线密所以EaEb电场线由电势较高的等势面指向电势较低的等势面a点所在的等势面的电势一定低于b点所在的等势面的电势即φbφa故选项C正确
3.如图所示A、B、C三点都在匀强电场中已知AC⊥BC∠ABC=60°BC=20cm把一个电荷量q=10-5C的正电荷从A移到B静电力做功为零;从B移到C静电力做功为-
1.73×10-3J则该匀强电场的电场强度大小和方向是 A.865V/m垂直AC向左B.865V/m垂直AC向右C.1000V/m垂直AB斜向上D.1000V/m垂直AB斜向下答案:D解析:把电荷q从A移到B静电力不做功说明A、B两点在同一等势面上因该电场为匀强电场等势面应为平面故图中直线AB即为等势线电场强度方向应垂直于等势面可见选项A、B不正确UBC==V=-173VB点电势比C点电势低173V因电场线指向电势降低的方向所以电场强度方向必垂直于AB斜向下电场强度大小E===V/m=1000V/m因此选项D正确C错误
4.多选如图所示长为l、倾角为θ的光滑绝缘斜面处于水平向右的匀强电场中一电荷量为+q、质量为m的小球以初速度v0由斜面底端的M点沿斜面上滑到达斜面顶端N的速度仍为v0则 A.小球在N点的电势能小于在M点的电势能B.M、N两点的电势差为C.电场强度等于D.电场强度等于答案:AC解析:带电小球从M到N的过程中只有重力和静电力做功由动能定理WMN-mglsinθ=0得WMN=mglsinθ0所以电势能减少A正确;M点与N点的电势差UMN==故B错;电场强度E===C对D错
5.如图所示在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R=
0.1m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θ若空间存在沿y轴负方向的匀强电场电场强度大小E=100V/m则O、P两点间的电势差可表示为 A.UOP=-10sinθVB.UOP=10sinθVC.UOP=-10cosθVD.UOP=10cosθV答案:A解析:由题图可知匀强电场的方向沿y轴负方向沿着电场线的方向电势是降低的所以P点的电势高于O点的电势O、P两点的电势差UOP为负值根据电势差与电场强度的关系UOP=-Ed=-E·Rsinθ=-10sinθV所以A正确
6.匀强电场中的三点A、B、C是一个三角形的三个顶点AB的长度为1mD为AB的中点如图所示已知电场线的方向平行于△ABC所在平面A、B、C三点的电势分别为14V、6V和2V设电场强度大小为E一电荷量为1×10-6C的正电荷从D点移到C点静电力所做的功为W则 A.W=8×10-6JE8V/mB.W=6×10-6JE6V/mC.W=8×10-6JE≤8V/mD.W=6×10-6JE≤6V/m答案:A解析:在匀强电场中沿AB方向电势是均匀降落的D为AB的中点则φD==V=10V从D点移到C点静电力所做的功为W=qUDC=qφD-φC=1×10-6×10-2J=8×10-6J;由题图及各点电势可知电场方向不沿AB方向所以电场强度E==8V/m正确选项为A
7.质量为m、带电荷量为-q的微粒重力不计在匀强电场中的A点时速度为v方向与电场线垂直在B点时的速度为2v如图所示已知A、B两点间距离为d求:1A、B两点间的电压2电场强度的大小和方向答案:1 2 方向:水平向左解析:1由动能定理得qU=m2v2-mv2A、B间的电压U=2电场力做正功电场强度水平向左由运动的合成与分解知识可知带电微粒在B点的速度可分解为:竖直方向:vy=v水平方向:vx+=2v2即+v2=2v2所以vx=v水平方向做初速度为零的匀加速直线运动设电场强度为Eat=vxa=t===水平方向的位移x=t=t竖直方向的位移y=vtx2+y2=d2解方程组得E=
8.如图所示的电场等势面是一簇互相平行的竖直平面间隔均为d各等势面的电势已在图中标出U0现有一质量为m的带电小球以初速度v0与水平方向成45°角斜向上射入电场要使小球做直线运动求:1小球应带何种电荷电荷量是多少2小球在入射方向上的最大位移是多少电场足够大答案:1正电荷 2解析:1由等势面的形状可知该电场为匀强电场作电场线如图a所示由题意知只有小球受到向左的静电力静电力和重力的合力与初速度才可能在一条直线上如图b所示只有当F合与v0在一条直线上时才可能使小球做直线运动所以小球带正电小球沿初速度方向做匀减速运动由图b知qE=mg相邻等势面间的电势差为U所以E=则q==2因为qE=mg所以F合==mg由动能定理得-F合·xmax=0-m解得xmax==。