2021-2022学年度高二物理第十章静电场中的能量第三节电势差与电场强度的关系（暑期衔接练习一）（人教版2019）

这是一份2021-2022学年度高二物理第十章静电场中的能量第三节电势差与电场强度的关系（暑期衔接练习一）（人教版2019），共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图所示为静电除尘原理图,废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区,放电极和集尘极加上高压电场,使尘埃带上负电,尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积,达到除尘目的,图中虚线为电场线(方向未标).不计重力,不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电量变化,则（ ）
A．图中点电势高于点电势
B．图中点电场强度小于点电场强度
C．尘埃在迁移过程中电势能增大
D．尘埃在迁移过程中动能增大
2．如图所示， A、B、 C、D是真空中一正四面体的四个顶点，每条棱长均为l.在正四面体的中心固定一电荷量为-Q的点电荷，静电力常量为k,下列说法正确的是
A．A、B两点的场强相同
B．A点电场强度大小为
C．A点电势高于C点电势
D．将一正电荷从A点沿直线移动到B点的过程中，电场力一直不做功
3．如图甲所示，x轴上固定两个点电荷Q1、Q2（Q2位于坐标原点O），其上有M、N、P三点，间距MN＝NP，Q1、Q2在x轴上产生的电势φ随x变化关系如图乙。则下列说法正确的是
A．点电荷Q1带负电
B．N点电场强度最大
C．P点电场强度大小为零
D．M、N之间电场方向沿x轴负方向
4．如图所示，A、B、C、D为匀强电场中相邻的等势面，一个电子垂直经过等势面时的动能为，经过等势面时的电势能为，到达等势面时的速度恰好为零，已知相邻等势面间的距离为，不计电子的重力，下列说法中正确的是( )
A．电子再次经过等势面时，动能为
B．电子的运动是匀变速曲线运动
C．C等势面的电势为
D．匀强电场的场强为
5．对于求电场力做功的两种途径W＝qU和W＝qEd ，下列说法正确的是（ ）
A．W＝qU只适用于匀强电场，W＝qEd适用于任何电场
B．W＝qEd只适用于匀强电场，W＝qU适用于任何电场
C．它们都适用于任何电场
D．它们都只适用于匀强电场
6．电场中A、B、C三点的电场强度分别为：EA=-5 V/m、EB=4 V/m 、EC=-1 V/m，则这三点的电场强度由大到小的顺序是
A．A、B、C B．B、C、A
C．C、A、BD．A、C、B
7．a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个平行四边形的四个顶点，电场线与平行四边形所在平面平行。已知a点的电势为11V，b点的电势为13V，c点的电势为15V，如图，由此可知d点的电势为（ ）
A．17VB．13VC．15VD．11V
二、多选题
8．如图，直角梯形abcd处于匀强电场所在平面内，cd＝2ab＝2 cm，∠bdc＝45°，f为cd的中点，Uab＝Ubf，b点的电势为零，一电子在a点时的动能为6eV，仅在电场力作用下从a点运动到f点速度为零。下列说法正确的是（ ）
A．d点的电势 6V
B．电场强度的大小为300V/m
C．电子在a点的电势能比d点的低9eV
D．当电子的动能为3eV时，其电势能为9eV
9．如图所示，在真空中把一原来不带电的绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近（不相碰），下列说法正确的是（ ）
A．B端的感应电荷越来越多
B．导体内电场强度越来越大
C．导体的感应电荷在M点产生的电场强度恒大于在N点产生的电场强度
D．导体的感应电荷在M、N两点产生的电场强度相等
10．如图示，A、B、C为匀强电场中的三个点，已知∠CAB=60°，AB=2 AC=4cm，=-0V，=-8v将一带电量为q=4×10-5C的正电荷从A点移到C点，电场力做功8×10-5J，则下列说法正确的是（ ）
A．C点电势为2V
B．电场强度E沿AB方向由A→B，大小为200N/C
C．该正电荷在B点具有的电势能为-3.2×10-4J
D．将该正电荷从C点移到B点，电势能增加了2.4×10-4J
11．如图所示，匀强电场与圆O平面平行，AB为圆直径，长度为20cm，C为圆周上一点，其中∠BAC=60°。已知A、B的电势分别为2V、6V，C点电势低于A点电势，圆上最低电势为0，最高电势为8V，下列说法正确的是（ ）
A．该电场的电场强度大小为40V/m
B．把电子自A移动到C点，电子电势能增加2eV
C．把质子自C移动到B点，质子电势能增加4eV
D．把电子自C移动到O点，电子电势能减少3eV
12．如图一个点电荷只受电场力作用沿圆弧MN做匀速圆周运动，若圆弧MN的弧长为s，经过圆弧MN的时间为t，经过这两点的速度偏向角为，不考虑点电荷对周围电场的影响，则
A．M、N两点的电势相等
B．点电荷的加速度大小为
C．该点电荷所处的电场可能是两个等量同种点电荷所产生的
D．该电场的场强方向一定指向圆弧的圆心
三、填空题
13．如图所示，在匀强电场中，电荷量q＝5.0×10－10C的正电荷分别在平行于电场方向的平面内由a点运动到b点和由a点运动到c点，电场力做的功都为3.0×10－8 J．已知△abc中，∠a＝37°，∠c＝90°，ab＝20 cm，则a、b两点间的电势差Uab＝________，匀强电场的场强E的大小是________，方向为________．
14．如图所示，在匀强电场中将电荷量q＝＋1×10－8 C的点电荷从M点移到N点，电场力对该点电荷做的功为3×10－7 J，则该点电荷的电势能____________(填“增加”或“减小”)；M、N两点间的电势差为________ V.
15．如图所示，匀强电场方向水平向右，场强E＝1.5×106V/m，丝线长l＝40cm，上端系于O点，下端系质量为m＝1.0×10－4kg，电荷量为q＝＋5.0×10－10C的小球，将小球从最低点A由静止释放，则小球摆到最高点B时丝线与竖直方向的夹角θ为________．（g取10m/s2）
16．如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A、B、C三点的电势分别为A＝30V,B＝6V，C＝-6V,由此可得D点电势D＝________V．
17．如图所示，匀强电场中A、B、C三点构成一等腰三角形，D点为BC的中点，AB=c，底角α=30°，电场强度的方向平行于纸面。现有一电子，在电场力作用下，从A运动到C动能减少Ek，而质子在电场力作用下，从A运动到B动能增加也等于Ek，则该匀强电场的电场强度的大小为________和方向_________
四、解答题
18．已知匀强电场的场强为40N/C，沿同一条电场线上有A、B两点。把质量为2×10-9kg，带电量为-2×10-9C 的微粒从A点移到B点的过程中，电场力做功1.5×10-7J。求：
(1)A、B两点间的电势差；
(2)A、B两点间距离。
19．如图所示，在匀强电场中，将一电荷量为2×10-3C的正电荷由A点移到B点，其电势能减少了0.2J，已知A、B两点间距离为1m，两点连线与电场方向成60°角，求：
(1)电荷由A移到B的过程中，电场力所做的功；
(2)A、B两点间的电势差；
(3)该匀强电场的电场强度。
20．如图所示为某匀强电场中等势面的示意图，A、B两点间距离为2厘米，其他已知条件如图中所示，则
（1）该匀强电场的方向？
（2）电场强度的大小？
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
A. 由题带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移，则知集尘极带正电荷，是正极，所以电场线方向由集尘极指向放电极，A点更靠近放电极，所以图中A点电势低于B点电势．故A错误；
B. 由图可知，A点电场线比较密，所以点电场强度大于点电场强度，故B错误；
CD. 带电尘埃所受的电场力方向与位移方向相同，做正功，所以在迁移过程中电势能减小，动能增大．故C错误，D正确．
故选D.
点睛：根据电场方向，分析尘埃所受的电场力方向，判断其电性．放电极与集尘极间建立非匀强电场，尘埃所受的电场力是变化的．电场力对尘埃做正功．
2．B
【解析】
由于点电荷在正四面体的中心，由对称性可知，A、B两点的场强大小相等，但是方向不同，故A错误；由立体几何知识，可知正四面体的中心到顶点的距离为，由，故B正确；电势为标量，由对称性可知A点电势等于C点电势，故C错误；从A点沿直线移动到B点的过程中电势先降低再升高，对于正电荷而言，其电势能先变小再变大，所以电场力先做正功，再做负功，故D错误．
3．A
【解析】
【详解】
ABC.φ−x图线的切线斜率表示电场强度的大小，所以N点的电场强度为零，P点的场强不为零，两点电荷在N点产生的场强大小相等，方向相反，两电荷为异种电荷，所以Q1为负电荷，Q2为正电荷，故A正确，BC错误；
D.根据沿电场线方向电势越越来低可知，O→N电场强度方向沿x轴正方向，N→P场强方向沿x轴负方向，所以M、N之间电场方向沿x轴正方向，故D错误。
4．C
【详解】
A．根据能量守恒可知，电子再次经过D等势面时，电势能不变，动能不变，其动能仍为20eV．故A错误．
B．根据电场线与等势面垂直可知，该电场是匀强电场，电子做匀变速直线运动．故B错误．
C．电子从B到D过程，根据动能定理得：-eUDB=0-EkD，解得：
UDB=20V
又有：-eUDC=EKC-EKD
联立以上解得：
所以电子的总能量：E=EKC+EPC=0，到达等势面B时的速度恰好为零，电子的动能为0，所以该电场中的等势面B是0势能面．由于是等差的等势面，则知，C等势面的电势为10V．故C正确．
D．对于BD段：电场强度为：
故D错误．
5．B
【解析】W＝qU适用于任何电场，而W＝qEd只适用于匀强电场，故选项B正确，ACD错误；故选B.
6．A
【详解】
EA=-5V/m、EB=4V/m、EC=-1V/m，正负表示方向，其绝对值表示大小，则EA＞EB＞EC．即电场由强到弱的顺序是ABC．
A．A、B、C ，与结论相符，选项A正确；
B．B、C、A，与结论不相符，选项B错误；
C．C、A、B，与结论不相符，选项C错误；
D．A、C、B，与结论不相符，选项D错误；
7．B
【详解】
因为 ，解得 ，B正确，ACD错误。
故选B。
8．BC
【详解】
A．因为Uab＝Ubf，可知场强方向沿af方向，电子在a点时的动能为6eV，仅在电场力作用下从a点运动到f点速度为零，则电场力做负功-6eV，则af两点的电势差为Uaf=6V，由b点的电势为零，因为 则d点的电势 -6V，选项A错误；
B．电场强度的大小为
选项B正确；
C．因a点电势为3V，而d点电势为-6V，则根据可知，电子在a点的电势能比d点的低9eV，选项C正确；
D．电子在a点时的动能为6eV，电势能为-3eV，则电势能和动能之和为3eV，则当电子的动能为3eV时，其电势能为0，选项D错误。
故选BC。
9．AC
【详解】
A．在绝缘导体向带电小球移动过程中，导体中自由电荷受到外电场的作用力变大，使自由电荷不断定向移动，B端的感应电荷越来越多，故A项正确；
B．由于导体缓慢移动，所以移动过程中导体可视为总是处于静电平衡状态，其内部电场强度应等于零，故B项错误；
CD．导体内合电场强度等于零，则感应电荷在M、N两端的电场强度应与带电小球P在M、N两端产生的电场强度大小相等、方向相反，由
可知C项正确，D项错误。
故选AC。
10．BC
【详解】
A．AC之间的电势差为
解得
A错误；
B．若过C点作AB的垂线，垂足为D，则交点D为AB的四等分点，可知D点电势为-2V，B点电势为-8V，因此
CD为等势线，场强方向垂直于CD，即电场强度E沿AB方向由A→B，场强大小为
B正确；
C．该正电荷在B点具有的电势能为
C正确；
D．CB间的电势差为
将该正电荷从C点移到B点，电场力做功为
电场力做正功，则电势能减少了2.4×10-4J，D错误。
故选BC。
11．AB
【详解】
A．作过C点的直径，如图
根据几何关系可以确定C点即为电势最低点，电势为0，另一端为8V，过C点直径方向即为电场线方向，电场强度
A正确；
B．把电子自A移动到C点，电场力做2eV的负功，电子电势能增加2eV， B正确；
CD．因为
把质子自C移动到B点，质子电势能增加6eV
把电子自C移动到O点，电子电势能增加4eV， CD错误。
故选AB。
12．ABC
【解析】
【详解】
点电荷只受电场力作用沿圆弧MN做匀速圆周运动，则电场力充当向心力，与速度方向垂直，电场力不做功，所以M、N两点的电势相等，A正确；根据几何知识可得圆弧所对圆心角为，所以运动半径为，点电荷运动角速度为，故点电荷的向心加速度为，B正确；该点电荷q可以在两个等量同种点电荷中垂面上做匀速圆周运动，所以该点电荷q所处的电场可能是两个等量同种点电荷所产生的，故C正确；点电荷的电性未知，所以无法判断电场强度方向，D错误．
13．60 V 375 V/m从a向c
【解析】
【详解】
（1）a、b两点间的电势差：Uab=Wabq=3×10−85×10−10V=60V。
（2）由题知bc是等势面，根据电场线与等势面垂直，且指向电势较低的等势面，可知，匀强电场场强E的方向从a向c，且场强大小为E=Uacdac=600.2×cs370V/m=375V/m。
14． 减小 30
【解析】根据电场力做功与电势能的关系W=−EP可知，电场力做正功，电势能减少，根据公式W=Uq可得两点间的电势差U=Wq=3×10－7J1×10－8C=30V
15．740
【解析】
在小球运动过程中，重力与电场力是恒定的，则可将此两个力等效成一个力，因此相当于小球受到拉力与等效一个力，类似于“歪摆”，这个“歪摆”．
由于已知电场力Fe=qE=4.9×10-10×1.5×106N=7.35×10-4 N
而重力G=mg=1.0×10-4×9.8N=9.8×10-4 N
因此F：G=3：4，所以摆动到平衡位置时丝线与竖直方向成37°角，因此最大摆角为74°．
点睛：本题若采用等效法，寻找出这个摆的最低点，即为拉力与等效的力共线，也是平衡位置．这样解题思路与单摆一样．利用了单摆的对称性，同时还运用了动能定理．
16．18V
【详解】
根据电势差方程,可知,在匀强电场中正方形对边两点的电势差相等,所以,代入数据解得
17． A指向D
【详解】
电子在电场力作用下，经A运动到C动能减少Ek，则电势能增加Ek，而质子在电场力作用下，经A运动到B动能增加也等于Ek，则电势能减小Ek，由于电子与质子的电性相反，则得出B点与C点的电势相等且比A点电势低．所以BC连线即为等势面．又因电场线与等势面相互垂直，且沿着电场线方向电势降低，则有电场强度方向垂直BC连线并A
指向D
电子A运动到C动能减少Ek，则电势能增加Ek，说明电场力做负功，功值为Ek，由电势
差

再由

解得：
答案：(1). (2). A指向D
18．(1)-75V；(2)1.875m
【详解】
(1)由
解得

则A、B两点间的电势差
(2)由
解得
则A、B间的距离
19．(1)0.2J；(2)100V；(3)200V/m
【详解】
(1)由电场力做功和电势能的关系可知
则电场力所做的功
(2)由
得
UAB=100V
(3)在匀强电场中由
U=Edcs60°
得
E=200V/m
20．水平向左，
【详解】
（1）沿电场线的方向电势降低,所以电场的方向水平向左.
（2）设匀强电场的场强大小为E,AB两点间的电势差为20V根据电场强度与电势差的关系可知：