2024_2025学年新教材高中物理第十章静电场中的能量3电势差与电场强度的关系课时检测含解析新人教.docVIP

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电势差与电场强度的关系

(25分钟60分)

一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)

1.关于电场强度的三个公式:①E=;②E=k;③E=的适用范围,下列说法中正确的是 ()

A.三个公式都只能在真空中适用

B.公式②只能在真空中适用,公式①和③在真空中和介质中的任何电场中都适用

C.公式②和③只能在真空中适用,公式①在真空中和介质中都适用

D.公式①适用于任何电场,公式②只适用于真空中点电荷形成的电场,公式③只适用于匀强电场

【解析】选D。公式①为电场强度大小的定义式,适用于任何电场;公式②为库仑定律与公式①的导出式,故适用于真空中点电荷的电场;公式③为匀强电场中电场强度的确定式,只适用于匀强电场。

2.如图所示,真空中A点固定一点电荷,B、C是该点电荷电场中的两点,下列关于这两点的场强E的大小和电势φ的凹凸关系的推断正确的是()

A.EBEC B.EBEC

C.φBφC D.φBφC

【解析】选A。由点电荷电场强度公式E=k可知,离点电荷越远电场强度越小,所以EBEC,选项A正确,B错误;假如点电荷为正电荷,依据沿电场线方向电势降低可知,φBφC,同理,假如点电荷为负电荷,则φBφC,选项C、D错误。

3.a、b、c、d是匀强电场中的四个点,它们正好是一个矩形的四个顶点。电场线与矩形所在平面平行。已知a点的电势为20V,b点的电势为24V,d点的电势为4V,如图所示,由此可知c点的电势 ()

A.4V B.8V C.12V D.24V

【解析】选B。设a、b间沿电场方向上的距离为d,则c、d间沿电场方向的距离也为d。由E=得:E==,解得:φc=8V。

4.如图所示,在匀强电场中,A、B、C、D、E、F位于边长L=4cm的正六边形的顶点上,匀强电场的方向平行于正六边形所在的平面。已知A、B、C、D的电势分别为-4V、0、8V、12V

A.E点的电势φE=0

B.A、F间的电势差UAF=0

C.该匀强电场的场强大小E=100V/m

D.该匀强电场的电场线垂直于BF连线

【解析】选D。如图所示,连接AD、BF、CE、BE,AD与BF、CE的交点分别为M、N,设六边形的中心为O,由图可知,AD与BF、CE都垂直,由正六边形的特点可知,AM=MO=ON=ND,所以可知M、O、N的电势分别是0、4V、8V,所以BF和CE为等势线,则有φF=φB=0,φE=φC=8V,UAF=φA-φF=-4V,选项A、B错误。因为电场线和等势面垂直,BF为等势线,故电场线和BF垂直,选项D正确;依据E=可得匀强电场的场强大小E==200V/m,选项C错误。

5.如图所示,在某电场中画出了三条电场线,C点是A、B连线的中点。已知A点的电势为φA=30V,B点的电势为φB=-10V,则C点的电势 ()

A.φC=10V

B.φC10V

C.φC10V

D.上述选项都不正确

【解析】选C。由于AC之间的电场线比CB之间的电场线密,相等距离之间的电势差较大,即UACUCB,所以φA-φCφC-φB,可得φC,即φC10V,选项C正确。

6.如图所示,有竖直向下的匀强电场,A、B两等势面间距离为5cm,电势差为25V,在电场中P点固定放置电量为5×10-9C的负点电荷,此时电场中有一点电场强度为零,此点在P

A.上方30cm B.

C.上方25cm D.

【解析】选B。匀强电场的电场强度E==V/m=500V/m,设距P点L处的合电场强度为零,则k=9×109×V/m=500V/m,故L=0.3m,负点电荷在L处的电场竖直向上,该点在电场中P点的下方,B正确。

【补偿训练】

如图所示,A、B、C三点都在匀强电场中,已知AC⊥BC,∠ABC=60°,=20cm,把一个电荷量q=1×10-5C的正电荷从A移到B,电场力做功为零;从B移到C,电场力做功为-1.73×10-3J,则该匀强电场的电场强度大小和方向为

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

【解析】选D。把电荷q从A移到B,电场力不做功,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,电场强度方向垂直于等势线,选项A、B错误;UBC==V=-173V,B点电势比C点低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。

二、非选择题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数