人教版高中物理必修第3册课后习题 第十章 静电场中的能量 3.电势差与电场强度的关系.docVIP

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3.电势差与电场强度的关系

合格考达标练

1.(江苏连云港高二月考)正常情况下空气是不导电的,但如果空气中的电场很强,空气也可以被击穿,空气被击穿时会看到电火花或闪电。若观察到某次闪电的火花长约100m,且已知空气的击穿电场强度为3×106V/m,那么发生此次闪电的电势差约为()

A.3×108VB.3×106V

C.3×104V D.3×10-5V

答案A

解析由U=Ed得U=3×108V,A正确。

2.

如图所示,a、b、c、d、e点在一条直线上,b、c两点间的距离等于d、e两点间的距离。在a点固定放置一电荷量为Q的正点电荷,且在该点电荷的电场中b、c两点间的电势差为U。将另一个电荷量为q的正点电荷从d点移动到e点的过程中()

A.静电力做功为qU

B.克服静电力做功为qU

C.静电力做功大于qU

D.静电力做功小于qU

答案D

解析因为正点电荷固定在a点,故Ubc=U0,Ude0。因为bc段平均电场强度大于de段平均电场强度,则UdeUbc=U,故q从d到e静电力做功小于qU,D正确。

3.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,能通过自身发出的生物电获取食物、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到104N/C时,可击昏敌害。则身长50cm的电鳗,在放电时产生的瞬间电压可达()

A.50V B.500V

C.5000V D.50000V

答案C

解析U=Ed=104×0.5V=5000V。

4.a、b、c是匀强电场中同一平面上的三个点,各点的电势分别是φa=5V,φb=2V,φc=4V,则如图所示的示意图中能表示该电场的电场强度方向的是()

答案D

解析在匀强电场中,沿同一方向电势均匀变化,将线段ab三等分,靠近a的等分点电势为4V,该等分点与c点的连线为一等势线,作该等势线的垂线并指向b点的一侧,该线所指的方向就是电场强度的方向。

5.

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1m,D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点的过程中静电力所做的功为W,则()

A.W=8×10-6J,E8V/m

B.W=6×10-6J,E6V/m

C.W=8×10-6J,E≤8V/m

D.W=6×10-6J,E≤6V/m

答案A

解析因电场是匀强电场,D是AB的中点,故D的电势φD=φA+φB2=10V。所以W=q(φD-φC)=8×10-6J。设E的方向与AB

6.(山东烟台模考)如果空气中的电场很强,使得气体分子中带正、负电荷的微粒所受的相反的静电力很大,以至于分子破碎,于是空气中出现了可以自由移动的电荷,那么空气变成了导体。这种现象叫空气的“击穿”。已知高铁上方的高压电接触网的电压为27.5kV,阴雨天时当雨伞伞尖周围的电场强度达到2.5×104V/m时空气就有可能被击穿。乘客阴雨天打伞站在站台上时,伞尖与高压电接触网的安全距离至少为多少?

答案1.1m

解析根据U=Ed可得安全距离至少为dmin=UE

7.

如图所示,两平行金属板A、B间为一匀强电场,A、B相距10cm,C、D为电场中的两点(其中C点在金属板A上),且CD=5cm,CD连线和电场强度方向成60°角。已知匀强电场的电场强度E为2×104V/m,方向竖直向下,求:

(1)电子从D点移到C点电场力做的功。

(2)若A板接地,D点电势为多少。

答案(1)8×10-17J(2)-500V

解析(1)由题意,D→C电场力做正功,

W=qELCDcos60°=1.6×10-19×2×104×5×10-2×12J=8×10-17

(2)A、D间电势差为UAD=ELCDcos60°=500V,

由UAD=φA-φD,φA=0得φD=-500V。

等级考提升练

8.如图所示,在匀强电场中有a、b、c、d四点,它们处于同一圆周上,且ac、bd分别是圆的直径。已知a、b、c三点的电势分别为φa=9V,φb=15V,φc=18V,则d点的电势为()

A.4V B.8V C.12V D.16V

答案C

解析连接a、c两点,将ac连线三等分为ae、ef、fc三段,则图中f点的电势为15V,连接fb,则fb为一条等势线,连接de,由几何关系可以证明de∥fb,则de也是一条等势线,根据匀强电场中沿电场方向上相同