电势差电势等势面电势差与电场强度的关系1Word文件下载.docx
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A、φB表示,则()
A.EA>
EB,φA>
φ
C.EA<
φB.EA>
EB,φA<
φBBD.EA<
φBB
D
根据沿电场线方向各点电势越来越低,故φA<
φB;
电场线疏密表示电场的强弱,故
EA>
EB,只有D正确.
4.下列关于匀强电场中的场强和电势差的关系,说法正确的是()
A.任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积
B.沿电场线方向,任何相同距离上的电势降落必相等
C.电势降落的方向必是场强方向
D.在两个匀强电场中,各有相同距离的两点,两点间电势差大的其场强也大
B
在匀强电场中,沿场强方向的某两点之间的电势差等于场强E与这两点间距离d的乘
U
d积,或场强E等于沿场强方向的单位距离上的电势差,即U=Ed或E=,应特别注意:
d
是这两点沿场强方向的距离,故A错B对.电势降落的方向不一定就是场强方向,C错.D选项中的距离,不一定是沿场强方向的距离,故不能由电势差的大小来判断两个电场的场强的大小,D错.
5.一个点电荷,从静电场中的a点移到b点,电场力对电荷做功为零,则()
A.a、b两点的场强一定相等
B.该电荷一定沿等势面移动
C.作用于该电荷的电场力与其移动方向总是垂直的
D.a、b两点的电势一定相等
根据W=qU知,从a点移到b点电场力做的功为零,说明a、b两点的电势差为零,即a、b两点的电势一定相等,只有D正确.
6.空气中负氧离子对于人的健康极为有益.人工生产负氧离子的方法最常见的是电晕放电法.如图所示一排针状负极和环形正极之间加上直流高压电,电压达5000V左右,使空气发生电离,从而产生负氧离子.在负极后面加上小风扇,将大量负氧离子排出,使空气清新化.针状负极与环形正极间距离为5mm,且视为匀强电场,电场强度为E,电场对负氧离子的作用力为F,则
()
A.E=10N/C,F=1.6×
10NB.E=10N/C,F=1.6×
10-16N3-166
C.E=103N/C,F=3.2×
10-13ND.E=106N/C,F=3.2×
10-13N
电场强度:
E=Ud50005⨯10-3=V/m=1.0×
106V/m=1.0×
106N/C
电场对负氧离子的电场力:
F=qE=2×
1.60×
10-19×
1.0×
106N=3.2×
10-13N,故D正确.
7.如右图所示,在处于O点的点电荷+Q形成的电场中,检验电荷q由A点移至B点电场力做的功为W1;
以OA为半径画弧交OB于C点,q由A点移至C点电场力做的功为W2;
q由C点移至B点电场力做的功为W3
.
则下列关于这三个功的说法正确的是()
A.W1>
W3B.W1<
W3
C.W1=W3D.W2=0
CD
因为圆弧AC是等势线,所以φA=φC,UAC=0,UAB=UCB,根据电场力做功的公式W=qU知,
W2=0,W1=W3,C、D正确.
8.如图所示,有一匀强电场,但方向未知,匀强电场中有A、B两点,电荷量为1×
10C的正电荷只受电场力作用,该电荷由A点移动到B点,动能损失了0.1J,若规定A点的电势为-10V,则()
-2
A.B点电势为零
B.电场线方向向左
C.电荷运动的轨迹可能是图中曲线①
D.电荷运动的轨迹可能是图中曲线②
ABC
因为正电荷由A点移动到B点,动能损失了0.1J,表明电场力做的是负功,即W=-0.1J
电场力方向向左,所以可判得电场线方向也向左,B对.
A、B两点的电势差
UAB=φA-φB=Wq=-0.1
1⨯10-2V=-10V
φB=φA-UAB=-10V-(-10V)=0,A对.由曲线运动的条件知电荷运动的轨迹是图中曲线①,C
对.
9.如图所示是一簇未标明方向、由点电荷产生的电场线,虚线是某一带电粒子通过电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点,如带电粒子在运动中只受电场力作用,根据此图可作出的正确判断是()
A.带电粒子所带电荷的正负
B.带电粒子在a、b两点的受力方向
C.带电粒子在a、b两点速度的大小关系
D.带电粒子在a、b两点电势能的大小关系
无论带电粒子是从a点进入电场,还是从b点进入电场,根据轨迹都可以判断出粒子受的电场力向左,但因不知电场线方向,故不能判断带电粒子所带电荷的正负,A错B对.若粒子从a点进入电场,则电场力做负功,粒子动能减少,电势能增加,故可判断出粒子在a点的动能大于在b点的动能,在a点的电势能小于在b点的电势能;
若粒子从b点进入电场,则电场力做正功,粒子动能增加,电势能减少,故也可判断出粒子在a点的动能大于在b点的动能,在a点的电势能小于在b点的电势能,可见,无论带电粒子是从a点进入电场,还是从b点进入电场,粒子在a点的动能都大于在b点的动能,在a点的电势能都小于在b点的电势能,故C、D正确.
10.某电场的电场线和等势线如图所示,图中实线是电场线,虚线是等势线,过a、b两点的等势线的电势分别为φa=5V,φb=-2V,那么a、b连线的中点c的电势为()
A.等于3.5VB.大于3.5V
C.小于3.5VD.等于1.5V
C
如果图中电场是匀强电场,则Uac=Ucb=Uab2=1.5V,但是图中电场是非匀强电场,沿ab方向,场强越来越小,所以,Uac>
Ucb,故c点电势φc<
(φa-1.5V),即φc<
3.5V.
第Ⅱ卷(非选择题共60分)
二、本题共5小题,每小题4分,共20分,把答案填在题中横线上.
11.在研究微观粒子时常用电子伏特(eV)作能量的单位,1eV等于一个电子经过1V的电压加速后所增加的动能,那么1eV=____________J.
10-19
1eV=qU=1.60×
1J=1.60×
10-19J.
12.空气是不导电的,但是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,以至于分子破裂,于是空气中出现了可以移动的电荷,空气变成了导体.这个现象叫做空气的“击穿”.已知空气的击穿场强为3×
10V/m,如果观察到某次闪电的火花长约100m,发生此次闪电的电势差约为___________.
3×
108V
闪电的电势差U=Ed=3×
106×
100V=3×
108V.
13.在电场中将q=1×
10-10C的正电荷从A点移到B点,电势能减少了1×
10-8J,则UAB=_________;
若是在A、B间移动的是负电荷,则负电荷的电势能_________(填“增加”
或“减少”),UAB=___________.
100V增加100V
电荷的电势能减少,动能增加,说明电场力做的是正功,即W=ΔE=1×
10-8J,故UAB=Wq=1⨯10
1⨯10-8-106=100V.
若是在A、B间移动的是负电荷,则负电荷的电势能将增加,UAB仍然等于100V.
14.如图所示,A、B、C、D是匀强电场中一个正方形的四个顶点,已知A、B、C三个顶点的电势分别为φA=15V,φB=3V,φC=-3V,由此可求得D点电势φD
=___________V.
9
在匀强电场中,有一个推论,即在匀强电场中相互平行的两条线段之比等于这两条线段两端的电势差之比.所以AD
BC=ϕA-ϕD
ϕB-ϕC=1,故φD=φC-φB+φA=(-3-3+15)V=9V.
本题有多种解法,但这种解法最简单.
15.如图所示的是匀强电场中的一簇等势面,若A、B、C、D相邻两点间的距离d=2cm,则该电场的场强是_________V/m;
到A点距离是1.5cm的P点电势为
_________V.
577.4-2.5
A、B两点沿场强方向的距离d=ABsin60°
=0.02×
UBA
d103
100
3
232m=3100m,所以E==V/m≈577.4V/m.UPB=-EPBsin60°
=-577.4×
0.005×
V=-2.5V
即φP-φB=-2.5V,φP=-2.5V.
三、本题共4小题,共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.
-916.(8分)一带负电的粒子q=-2.0×
10C在静电场中由A点运动到B点,在这一过程中,
除电场力外其他力做功为6.0×
10-5J,粒子的动能增加了8.0×
10-5J.取A点为零势能点,求B点的电势φB.
1×
104V
对粒子由A点运动到B点的过程用动能定理:
W电+W其他=ΔE
W电=ΔE-W其他=8.0×
10-5J-6.0×
10-5J=2.0×
10-5J
UAB=φA-φB=W电q=2.0⨯10-5
-9-2.0⨯10V=-1×
φB=φA-UAB=0-(-1×
104)V=1×
104V.
17.(9分)如图所示,匀强电场的场强E=1.2×
10N/C,方向水平向右,一正点电荷q=4×
10-8C,它沿半径R=0.2m的圆周从A点运动到B点,已知∠AOB=90°
求:
2
(1)此过程电场力做的功;
(2)A、B两点的电势差.
-7答案:
(1)-4.8×
10J
(2)-24V
(1)从A点运动到B点,电场力对电荷做负功:
W=qUAB=qUOB=-qER=-4×
10×
1.2×
0.2J=-4.8×
10J.
(2)UAB=UOB=-ER=-1.2×
0.2V=-24V.
18.(11分)如图所示,在匀强电场中分布着A、B、C三点,且BC=0.2m.当把一个电荷量q=10-5C的正电荷从A点沿直线AB运动到B点时电场力做功为零,从B点移动到C点时,电场力做功为-1.73×
10-3J,求电场的大小、方向
.2-82-7
103V方向由C指向B′
因为电荷从A点沿直线AB运动到B点时电场力做功为零,所以A、B两点的电势差为零,即AB是等势线,则电场的方向垂直于
AB.
UBC=UB′C=-1.73⨯1010-5-3V=-1.73×
102V2
E=UCB'
BCsin60=1.73⨯10
0.2⨯2V/m=1×
103V/m3
方向由C指向B′.
19.(12分)质量为m、电荷量为q的质点,在静电力作用下以恒定速率v绕场源电荷做圆周运动.当质点沿圆弧从A点运动到B点时,其速度方向改变的角度为θ(弧度),AB弧长为s,则A、B两点间的电势差UAB是多少?
弧AB中点的电场强度E是多大?
0mvθ
qs2
由题意知电荷在静电力作用下做的是匀速圆周运动,从A点运动到B点,由动能定理知,静电力做的功是零,所以A、B两点间的电势差UAB=0(也可根据圆周是等势线判断);
设场源电荷的电荷量为Q,质点做圆周运动的轨道半径为r,则弧长s=θr①静电力是质点做圆周运动的向心力,即kqQ
r2=mv2r弧AB中点的场强大小E=kQ
r2
2
解①②③组成的方程组得:
E=mvθ.qs
②③
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