近年高中物理 第一章 静电场 6 电势差与电场强度的关系课时训练 新人教版选修3-1(2021年整

2017高中物理第一章静电场 6 电势差与电场强度的关系课时训练新人教版选修3-1
编辑整理：
尊敬的读者朋友们：
这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2017高中物理第一章静电场 6 电势差与电场强度的关系课时训练新人教版选修3-1）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为2017高中物理第一章静电场 6 电势差与电场强度的关系课时训练新人教版选修3-1的全部内容。

电势差与电场强度的关系
题组一对电场强度的进一步认识
1.（多选)下列单位与V/m相当的是()
A。

N/C B。

C/N C.C/m D。

J/（C·m）
解析：各种单位之间的联系可根据物理学中相关公式进行推导。

如电场强度E=或E=，因此电场强度的两个单位V/m、N/C相当。

根据功的公式W=F·x，其中F=Eq,可推导单位J/(C·m)与V/m也相当，故A、D对。

答案：AD
2.
右图是一个匀强电场的等势面,每两个相邻等势面相距2 cm,由此可以确定电场强度的方向和数值是（)
A.竖直向下,E=100 V/m
B.水平向左，E=100 V/m
C。

水平向左,E=200 V/m
D.水平向右,E=200 V/m
解析：根据电场强度的方向应与等势面垂直，且由较高的等势面指向较低的等势面，可知该电场强度的方向水平向左。

由电场强度与电势差的关系得E==100 V/m。

答案:B
题组二电势差与电场强度的关系
3。

如图所示,匀强电场电场强度E=50 V/m.A、B两点相距l=20 cm,且A、B连线与电场线的夹角为60°，则A、B两点间的电势差U AB为（）
A。

-10 V B.10 V
C.—5 V D。

-5 V
解析:A、B两点间的电势差U=Ed=El cos 60°=50×0。

2× V=5 V,根据电场线的方向可知φA 〈φB,故U AB=—5 V,选项C正确。

答案：C
4.匀强电场中有两点A、B，已知U AB=5 V，A、B间的距离为0.1 m,则匀强电场的电场强度()
A。

E≥50 V/m B。

E≤50 V/m
C。

E=50 V/m D.以上说法都不对
解析:当A、B间的距离0。

1 m是沿电场强度方向上的距离时，电场强度最小，此最小电场强度E min= V/m=50 V/m，故A正确。

答案：A
5。

如图所示,A、B、C表示匀强电场中的三点，它们的电势分别为φA=—5 V，φB=9 V,φC=2 V。

试在
图中画出过A、B、C点的三条等势线,并画出一条过C点的电场线。

解析:
由题中给定三点的电势可以发现，U BA=14 V，U BC=7 V，由于是匀强电场,故AB连线的中点D与C点是等势点，而匀强电场中等势面为一平面，故DC连线为等势线,再过A、B点分别作平行于CD的直线即为所求等势线，如图所示,又过C作垂直于CD的直线即为过C点的电场线，根据电场线与等势面的关系可知，方向应为斜向左上方.
答案：见解析图
题组三综合应用
6。

人体的细胞膜内外存在电势差(膜电位差）约U=35 mV，细胞膜厚度约为d=7。

0×10-9 m.细胞膜有选择地让钾或钠离子通过,以保持细胞内、外的电势差和渗透压。

当一个一价的钠离子（电荷量q=1.6×10—19 C)从图中的A到B通过细胞膜时:(细胞膜内的电场看作匀强电场，且电势关系为φA>φB)
（1)它受到的静电力多大？
(2）静电力做功是多少？
（3)电势能是增加还是减少？改变了多少?
解析:(1）E==5.0×106 V/m
则F=qE=1。

6×10-19×5.0×106 N
=8.0×10-13 N.
（2）W=qU=1.6×10—19×35×10-3 J
=5.6×10—21 J。

(3)因为静电力做5。

6×10—21 J的正功,所以电势能减少，减少了5。

6×10-21 J.
答案：（1）8.0×10—13 N(2）5。

6×10-21 J(3)减少5.6×10-21 J
(建议用时:30分钟)
1.在水深超过200 m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104 V/m，可击昏敌害，电鳗身长为50 cm,则它在放电时产生的瞬间电压为()
A.10 V B。

500 V
C。

5 000 V D。

10 000 V
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=104×0.5 V=5 000 V。

答案:C
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E a、E b,电势分别为φa、φb，则（)
A。

E a>E b，φa〉φb B.E a<E b,φa〈φb
C。

E a〉E b,φa〈φb D.E a〈E b,φa〉φb
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E a>E b。

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φb>φa。

故选项C正确。

答案：C
3.
如图所示,在匀强电场中相距10 mm的两等势面AA'、BB',其间有一静止的油滴P。

已知油滴P 的重力是1.6×10-4 N,所带的电荷量是+3.2×10—9 C,则下面判断正确的是（）
A.φA〉φB U AB=100 V
B.φA>φB U AB=750 V
C。

φA〈φB U BA=500 V
D。

φA<φB U BA=1 000 V
解析:带电油滴受到重力和静电力处于平衡状态，即mg=qE，匀强电场的电场强度大小E=，由以上两式得|U AB|==500 V，由于油滴受静电力方向向上，所以电场方向向上,φA〈φB,即
U BA=500 V,选项C正确.
答案：C
4。

(多选)在一个匀强电场中有a、b两点相距为d，电场强度为E,把一个电荷量为q的负电
荷由a点移到b点时，静电力对电荷做正功W,以下说法正确的是()
A。

a点电势比b点电势低
B.a、b两点电势差大小为U=Ed
C。

a、b两点电势差大小为U=
D。

该电荷在b点电势能比在a点大
解析：由题意知，静电力做正功W,逆着电场线移动电荷，选项A正确；电势能减少，选项D
错误；a、b两点连线不一定是沿电场线方向,选项B错误;由静电力做功与电势差的关系知，选项C正确。

答案：AC
5。

如图所示，abcd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点电势为20 V，b点电势为24 V,d点电势为4 V,由此可知c点电势为(）
A。

4 V B.8 V C。

12 V D。

24 V
解析:对于匀强电场，φa-φd=φb-φc,所以c点的电势φc=φb+φd-φa=24 V+4 V—20 V=8 V,B正确。

答案：B
6.
（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
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W MN-mgl sin θ=0得W MN=mgl sin θ>0,所以电势能减少，A正确;
M点与N点的电势差U MN=,故B错误;
电场强度E=，C正确,D错误.
答案：AC
7.
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,电场强度大小E=100 V/m,则O、P两点间的电势差可表示为()
A。

U OP=-10sin θ V B.U OP=10sin θ V
C.U OP=-10cos θ V D。

U OP=10cos θ V
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U OP为负值。

根据电势差与电场强度的关系U OP=-Ed=—E·R sin θ=—10sin θ V，所以A正确.
答案：A
8.
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1 m，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14 V、6 V和2 V。

设电场强度大小为E,一电荷量为1×10-6 C的正电荷从D点移到C点静电力所做的功为W,则()
A。

W=8×10-6 J,E〉8 V/m
B。

W=6×10-6 J,E〉6 V/m
C。

W=8×10—6 J，E≤8 V/m
D。

W=6×10—6 J,E≤6 V/m
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=10 V，从D点移到C点静电力所做的功为W=qU DC=q（φD—φC)=1×10-6×(10—2） J=8×10-6 J；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>=8 V/m,正确选项为A。

答案:A
9。

质量为m、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：
(1）A、B两点间的电压；
(2）电场强度的大小和方向。

解析:（1)由动能定理得qU=m（2v）2-mv2,A、B间的电压U=.
(2）静电力做正功,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:v y=v，水平方向:v x，=（2v)2，即+v2=（2v)2，所以v x=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E，at=v x，a=，t=。

水平方向的位移x=t=t,竖直方向的位移y=vt,x2+y2=d2.解方程组得E=。

答案:（1）(2)方向:水平向左
10。

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(U〉0)。

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.
（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）
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·x max=0—
解得x max=.
答案：(1)正电荷（2）。