高中第3节 电势差与电场强度的关系综合训练题

这是一份高中第3节 电势差与电场强度的关系综合训练题，共11页。试卷主要包含了8×10-8 JB，0×10-8 JD等内容，欢迎下载使用。
第2章　电势能与电势差第3节　电势差与电场强度的关系基础过关练题组一　电势差与电场力做功的关系1.关于电势差和电场力做功的说法中,正确的是 (　　)A.电势差是矢量,电场力做的功是标量B.在两点间移动电荷,电场力不做功,则两点间的电势差为零C.在两点间被移动的电荷的电荷量越少,则两点间的电势差越大D.在两点间移动电荷时,电场力做正功,则两点间的电势差大于零2.(多选)(2021吉林长春第七中学月考)对于电场中A、B两点,下列说法中正确的是              (　　)A.电势差的定义式UAB=,说明两点间的电势差UAB与电场力做功WAB成正比,与移动电荷的电荷量q成反比B.把正电荷从A点移到B点电场力做正功,则有UAB>0C.电势差的定义式中,UAB与移动电荷的电荷量q无关D.电场中A、B两点间的电势差UAB等于把正电荷从A点移动到B点时电场力做的功3.如图所示,实线表示某静电场等势面的分布,带电荷量为1.6×10-9 C的正电荷沿虚线从A经B、C到达D点,此过程中静电力对电荷做的功为              (　　)A.4.8×10-8 J B.-4.8×10-8 JC.8.0×10-8 J D.-8.0×10-8 J4.把带电荷量为2×10-8 C的正点电荷从无限远处移到电场中的A点,要克服电场力做功8×10-6 J。若把该电荷从无限远处移到电场中的B点,需克服电场力做功2×10-6 J。取无限远处电势为零,求:(1)A点的电势;(2)A、B两点间的电势差;(3)若把带电荷量为2×10-5 C的负点电荷由A点移到B点,电场力做的功。     题组二　电势差与电场强度的关系5.下列关于匀强电场中电场强度和电势差的关系的说法中,正确的是 (　　)A.任意两点之间的电势差,等于电场强度和这两点间距离的乘积B.在任何方向上,若两点间的距离相等,则它们之间的电势差就相等C.沿着电场线方向,任何相等距离上的电势减小量必定相等D.电势减小的方向必定是电场强度的方向6.如图所示,在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R=0.1 m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,场强大小E=100 V/m,则O、P两点间的电势差可表示为              (　　)A.UOP=-10 sin θ(V) B.UOP=10 sin θ(V)C.UOP=-10 cos θ(V) D.UOP=10 cos θ(V)7.(2021福建永春第一中学月考)如图所示,平行直线AA'、BB'、CC'、DD'、EE'分别表示电势-4 V、-2 V、0、2 V、4 V的等势线,且与直线MN成30°角,若AB=BC=CD=DE=2 cm,则              (　　)A.该电场是匀强电场,场强方向垂直于AA',且指向右下方B.该电场是匀强电场,电场强度大小E=2 V/mC.该电场是匀强电场,与C点距离为2 cm的所有点中,最高电势为4 V,最低电势为-4 VD.该电场可能不是匀强电场,E= 不适用8.图中是某匀强电场的等势面示意图,A、B两点相距5 cm,θ=53°,一带电荷量为-4×10-6 C的微粒沿AB匀速运动(sin 53°=0.8,cos 53°=0.6),求:(1)电场强度大小和方向。(2)微粒的质量。(取g=10 m/s2)     能力提升练题组一　电势差与电场力做功的关系1.(2020河南周口高二期中,)有一带电荷量q为-3×10-6 C的点电荷,从电场中的A点移到B点时,克服静电力做功6×10-4 J。从B点移到C点时,静电力做功9×10-4 J。问:　　　　　 　　　　　 　　　　　 (1)A、B,B、C,C、A间电势差各为多少?(2)如果以B点为零电势点,则A、C两点的电势各为多少?电荷在A、C两点的电势能各为多少?     题组二　匀强电场中电势差与电场强度的关系2.(多选)(2020重庆杨家坪中学检测,)细胞膜的厚度约等于7 nm(1 nm=10-9 m),当膜的内、外层之间的电压达0.4 V时,即可让一价钠离子渗透。 设细胞膜内的电场为匀强电场,则钠离子在渗透时              (　　)A.膜内电场强度为5.71×107 V/mB.膜内电场强度为1.04×108 V/mC.每个钠离子沿电场方向透过膜时电场力做的功等于6.4×10-20 JD.每个钠离子沿电场方向透过膜时电场力做的功等于1.28×10-19 J3.(2020黑龙江伊春二中检测,)如图所示,匀强电场场强E=100 V/m,A、B两点相距10 cm,A、B连线与电场线夹角为60°,若取A点电势为0,则B点电势为              (　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.-10 V B.10 V C.-5 V D.-3 V4.(多选)(2021重庆田家炳中学月考,)如图,一边长为1 m的正方形放在与其平面平行的匀强电场中,A、B、C、D是该正方形的四个顶点,已知A、B、C三点的电势分别为φA=6 V、φB=2 V、φC=-2 V,则D点电势φD、匀强电场的电场强度大小分别为              (　　)A.φD=0 B.φD=2 VC.E=4 V/m D.E=8 V/m5.(2020北京人大附中模拟,)如图所示,A、B、C为一等边三角形的三个顶点。某匀强电场的电场线平行于该三角形平面,现将电荷量为1×10-8 C的正点电荷从A点移到B点,电场力做功为3×10-6 J,将另一电荷量为1×10-8 C的负点电荷从A点移到C点,克服电场力做功为3×10-6 J。(1)求电场线方向及UAB、UAC、UBC的大小。(2)若AB边长为2 cm,求电场强度大小。      题组三　非匀强电场中的定性分析6.(2020内蒙古包头三十三中检测,)如图所示,a、b、c为电场中同一条水平方向电场线上的三点,c为ab的中点,a、b电势分别为φa=5 V、φb=3 V。下列叙述正确的是              (　　)A.该电场在c点处的电势一定为4 VB.a点处的场强Ea一定大于b点处的场强EbC.一正电荷从c点运动到b点电势能一定减少D.一正电荷运动到c点时受到的静电力由c指向a题组四　电场中的功能关系7.(2020安徽合肥第一六八中学检测,)如图甲所示,在某电场中建立x坐标轴,A、B为x轴上的两点,xA、xB分别为A、B两点在x轴上的坐标值。一电子仅在电场力作用下沿x轴运动,该电子的电势能Ep随其坐标x变化的关系如图乙所示,EpA和EpB分别表示电子在A、B两点时的电势能。则下列说法中正确的是              (　　)A.该电场可能是孤立的点电荷形成的电场B.A点的电场强度小于B点的电场强度C.电子由A点运动到B点的过程中电场力对其所做的功W=EpA-EpBD.电子在A点的动能小于在B点的动能
答案全解全析第3节　电势差与电场强度的关系基础过关练1.B　电势差是标量,电场力的做功也是标量,故A错误;根据UAB=知,在两点间移动电荷,电场力不做功,则两点间的电势差为零,故B正确;两点间的电势差与被移动的电荷的电荷量无关,由电场本身决定,故C错误;根据UAB=知,电场力做正功,电势差不一定大于零,若电荷带负电,电势差小于零,故D错误。2.BC　电势差UAB=采用的是比值定义法,电势差UAB的大小与电场力做功WAB、移动电荷的电荷量q无关,故A错误,C正确;把正电荷从A点移到B点电场力做正功,由公式UAB=得知,电势差UAB>0,故B正确;电场中A、B两点间的电势差UAB在数值上等于把单位正电荷从A点移动到B点时电场力做的功,故D错误。3.B　静电力做功与路径无关,WAD=qUAD=1.6×10-9×(-30) J=-4.8×10-8 J,故B正确。4.答案　(1)400 V　(2)300 V　(3)-6×10-3 J解析　(1)把正点电荷从无限远处移到电场中的A点,要克服电场力做功8×10-6 J,所以EpA=8×10-6 J,φA== V=400 V。(2)同理EpB=2×10-6 J,φB== V=100 V。由电势差定义可得:UAB=φA-φB=300 V。(3)把带电荷量为2×10-5 C的负电荷由A点移到B点,电场力做的功为WAB=q'UAB=-2×10-5×300 J=-6×10-3 J。5.C　根据公式U=Ed可知,两点间的电势差等于电场强度和这两点间在电场线方向上距离的乘积,故A错误。根据公式U=Ed可知,沿电场线方向,距离相同,电势差相同,故C正确,B错误。电势降低最快的方向才是电场强度方向,故D错误。故选C。6.A　由题可知,匀强电场的方向是沿y轴负方向的,沿着电场线的方向电势降低,所以P点的电势高于O点的电势,O、P两点间的电势差UOP为负值。根据电势差与场强的关系可得UOP=-Ed=-E·R sin θ=-10 sin θ(V),A正确。7.C　匀强电场的等差等势面是平行等间距的,该电场是匀强电场。沿着电场线的方向电势逐渐降低,场强的方向垂直于AA',且指向左上方,A、D错误;由图可知,相邻等势面的电势差为2 V,相邻等势面间的距离为1 cm,则电场强度为E==200 V/m,B错误;与C点距离为2 cm的所有点中,在AA'与EE'上的点与C点的电势差值最大,C点电势为零,故与C点距离为2 cm的所有点中,最高电势为4 V,最低电势为-4 V,C正确。8.答案　(1)500 V/m　方向向下　(2)2×10-4 kg解析　(1)设匀强电场的场强大小为E,则:E=== V/m=500 V/m沿电场线的方向电势降低,所以电场强度的方向向下。(2)因微粒匀速运动,则有mg=qE,得:m== kg=2.0×10-4 kg。能力提升练1.答案　(1)200 V　-300 V　100 V　(2)200 V　300 V　-6×10-4 J　-9×10-4 J解析　(1)先求电势差的绝对值,再判断正负。|UAB|== V=200 V。因负电荷从A点移到B点克服静电力做功,必是从高电势点移向低电势点,即φA>φB,所以UAB=200 V。|UBC|== V=300 V。因负电荷从B点移到C点静电力做正功,必是从低电势点移到高电势点,即φB<φC,所以UBC=-300 V。UCA=UCB+UBA=-UBC-UAB=300 V-200 V=100 V。(2)若φB=0,由UAB=φA-φB得φA=UAB=200 V,由UBC=φB-φC得φC=φB-UBC=0-(-300 V)=300 V。电荷在A点的电势能EpA=qφA=-3×10-6×200 J=-6×10-4 J,电荷在C点的电势能EpC=qφC=-3×10-6×300 J=-9×10-4 J。2.AC　由公式E== V/m=5.71×107 V/m,所以A正确,B错误。由公式W=qU=1.6×10-19×0.4 J=6.4×10-20 J,C正确,D错误。3.C　A、B沿电场线方向的距离为d=0.05 m,根据匀强电场中电势差与电场强度的关系可知,UAB=Ed=5 V,电场中B点的电势等于B点到零电势点的电势差,φB=UBA=-UAB=-5 V,C选项正确。4.BC　匀强电场中,沿着任意方向每前进相同的距离,电势变化都相等,故φA-φB=φD-φC,可得φD=2 V,故A错误,B正确;因为φB=φD=2 V,则B、D连线为等势面,过A作BD的垂线,场强方向沿该垂线指向右下方,则场强大小为E== V/m=4 V/m,选项C正确,D错误。5.答案　见解析解析　(1)正点电荷从A点移到B点时,电场力做正功,故A点电势高于B点,可以求得UAB== V=300 V。同理可判断A点电势高于C点,可求得UAC== V=300 V。因此B、C两点电势相等,所以UBC=0。(2)匀强电场中电场线与等势线垂直,BC为一等势线,故电场线垂直BC。设D为BC的中点,则电场线方向为由A指向D。AB沿场强方向的距离d等于线段AD的长度,由匀强电场中电势差与场强的关系式可得:E== V/m=1×104 V/m。6.C　匀强电场中,沿电场线方向,相等间距两端的电势差相等,题干中不一定为匀强电场,c点处的电势不一定为4 V,A选项错误;电场线的疏密程度表示场强大小,一条电场线无法比较场强的大小,a点处的场强Ea不一定大于b点处的场强Eb,B选项错误;沿电场线方向电势逐渐降低,故φc>φb,正电荷在电势高的地方电势能大,即正电荷在c点的电势能大,从c点运动到b点电势能一定减少,C选项正确;电场线方向从a指向b,正电荷运动到c点时受到的电场力由c指向b,D选项错误。7.C　由Ep=qφ,E=-,得E=-·,即=-Eq,根据数学知识可知,图线的斜率k=-qE,则知E保持不变,所以该电场为匀强电场,A点的电场强度等于B点的电场强度,选项A、B错误;根据电势能变化与电场力做功的关系可知,电子由A点运动到B点的过程中电场力对其所做的功W=EpA-EpB,选项C正确;根据能量守恒定律,电子的动能和电势能之和保持不变,电子在A点的动能大于在B点的动能,选项D错误。