高中物理 第2章 電勢能與電勢差 第2節(jié) 電勢與等勢面學業(yè)分層測評 魯科版選修3-1

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電勢與等勢面 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．關于電場的性質，下列說法中正確的是(　　) A．電場強度大的地方，電場線一定密，電勢也一定高 B．電場強度大的地方，電場線一定密，但電勢不一定高 C．電場強度為零的地方，電勢一定為零 D．電勢為零的地方，電場強度一定為零 【解析】　由電場線的特點和場強與電勢的關系可判斷選項B正確． 【答案】　B 2．在靜電場中，下列說法正確的是(　　) A．電場強度為零的點，電勢一定為零 B．電場強度處處相同的區(qū)域內，電勢也一定處處相同 C．電勢降低的方向，一定是電場強度的方向 D．勻強電場中的等勢面是一簇彼此平行的平面 【解析】　電勢是一個相對量，某一點的電勢值與零電勢點的選取有關，場強為零，電勢不一定為零，故A錯；在勻強電場中，其等勢面是一簇相互平行的平面，沿電場線方向電勢降低，并降低得最快，故B、C均錯，D正確． 【答案】　D 3．由如圖228所示的電場線，可判定(　　) 【導學號：34660046】 圖228 A．該電場一定是勻強電場 B．A點的電勢一定低于B點的電勢 C．負電荷在B點的電勢能比A點的電勢能大 D．負電荷在B點所受的電場力方向向右 【解析】　只有一條電場線，無法判斷電場的疏密(即場強大小)，故A錯；順著電場線，電勢降低，B錯；負電荷受電場力方向向左，從A→B，電場力做負功，電勢能增大，所以C對，D錯． 【答案】　C 4．如圖229所示的情況中，a、b兩點電勢相等，電場強度矢量也相等的是(　　) 甲　　　　　 乙　　　　　 丙　　　　　 丁 圖229 A．甲圖中帶等量異種電荷的平行金屬板之間的兩點 B．乙圖中離點電荷等距的任意兩點 C．丙圖中兩等量同種電荷其連線的中垂線上離垂足等距的任意兩點 D．丁圖中兩等量異種電荷其連線的中垂線上離垂足等距的任意兩點 【解析】　勻強電場的等勢面是一系列的平行平面，甲圖中a、b兩點不在同一等勢面上，所以，這兩點的電勢是不相等的，但這兩點的場強相等；乙圖中a、b兩點在同一個等勢面上，電勢相等，但這兩點的場強矢量大小相等，方向不同；丙圖中a、b兩點對稱于兩電荷的連線，所以電勢相等，但在中垂線上場強矢量的方向是平行于中垂線的，而且都向外側，故兩點的場強矢量的方向不同；在丁圖中，a、b兩點的電勢相等，場強矢量的方向是平行于兩點電荷連線的，而且方向相同，D項正確. 【答案】　D 5．關于避雷針的下列說法中正確的是(　　) A．制作避雷針要選用絕緣性能好的材料 B．避雷針避雷是將云層中積聚的電荷導入大地 C．為了美觀通常把避雷針頂端設計成球形 D．避雷針安裝在高大建筑物的頂端，而不必接地 【解析】　帶電云層靠近建筑物時，會在建筑物上感應出異種電荷，在云層與建筑物之間形成電場．當電荷積累到一定程度時，會發(fā)生強烈放電現象，可能發(fā)生雷擊．如果建筑物安裝了避雷針，云層中積聚的電荷會通過避雷針導入大地，逐漸中和云層的電荷，保護建筑物，使其免遭雷擊．避雷針應選用導體材料，所以選B. 【答案】　B 6．某靜電場的電場線分布如圖2210所示，圖中P、Q兩點的電場強度的大小分別為EP和EQ，電勢分別為UP和UQ，則(　　) 【導學號：34660047】 圖2210 A．EP>EQ，UP>UQ B．EP>EQ，UPUQ D．EPφN，所以EpM>EpN，C正確；電子在電場中受電場力的方向沿NM指向M，故從M移動到N，電場力做負功，D錯誤． 【答案】　AC 8．如果把q＝1.010－8 C的電荷從無窮遠處移至電場中的A點，需要克服電場力做功W＝1.210－4 J，選取無窮遠處為零勢能點，那么： (1)A點的電勢及q在A點的電勢能各是多少？ (2)q未移入電場前A點的電勢是多少？ 【解析】　(1)根據電勢能的規(guī)定可知q在A點的電勢能EpA＝W＝1.210－4 J 正電荷在A點的電勢φA＞0 φA＝＝＝1.2104 V. (2)A點的電勢由電場本身決定，跟A點是否有電荷無關，所以q未移入電場前，A點的電勢也為1.2104 V. 【答案】　(1)1.2104 V　1.210－4 J　(2)1.2104 V [能力提升] 9．一正電荷僅在電場力作用下，從A點運動到B點，速度大小隨時間變化的圖象如圖2212所示．下列關于A、B兩點電場強度E的大小和電勢φ的高低的判斷，正確的是(　　) 【導學號：34660048】 圖2212 A．EA＞EB，φA＞φB B．EA＝EB，φA＝φB C．EA＜EB，φA＞φB D．EA＜EB，φA＜φB 【解析】　電荷僅受電場力作用，合力不會為零，由運動圖象可知速度的大小沒有變化，故電荷只能做勻速圓周運動，故選B. 【答案】　B 10．如圖2213所示，將帶正電的甲球放在不帶電的乙金屬球左側，兩球在空間形成了穩(wěn)定的靜電場，實線為電場線，虛線為等勢線．A、B兩點與兩球球心連線位于同一直線上，C、D兩點關于直線AB對稱，則(　　) 圖2213 A．A點和B點的電勢相同 B．C點和D點的電場強度相同 C．正電荷從A點移至B點，電場力做正功 D．負電荷從C點移至D點，電勢能增大 【解析】　A點比乙球面電勢高，乙球面比B點電勢高，故A點和B點的電勢不相同，A錯；C、D兩點場強大小相等，方向不同，B錯；φA＞φB，電場力對正電荷做的功WAB>0，C對；C、D兩點位于同一等勢面上，D錯． 【答案】　C 11．如圖2214所示，虛線a、b、c是電場中的三個等勢面，相鄰等勢面間的電勢差相同，實線為一個帶正電的質點僅在電場力作用下，通過該區(qū)域的運動軌跡，P、Q是軌跡上的兩點．下列說法中正確的是(　　) 圖2214 A．三個等勢面中，等勢面a的電勢最高 B．帶電質點一定是從P點向Q點運動 C．帶電質點通過P點時的加速度比通過Q點時小 D．帶電質點通過P點時的動能比通過Q點時小 【解析】　先畫出電場線，再根據速度、合力和軌跡的關系，可以判定：質點在各點受的電場力方向是斜向左下方．由于是正電荷，所以電場線方向也沿電場力斜向左下方． 【答案】　D 12．如圖2215所示，在電場強度E＝104 N/C的水平勻強電場中，有一根長l＝15 cm的細線，一端固定在O點，另一端系一個質量m＝3 g、電荷量q＝210－6 C的帶正電小球，當細線處于水平位置時，小球從靜止開始釋放，g取10 m/s2. 【導學號：34660049】 (1)小球到達最低點B的過程中重力勢能、電勢能分別變化了多少？ (2)若取A點電勢為零，小球在B點的電勢能、電勢分別為多大？ (3)小球到B點時速度為多大？繩子張力為多大？ 【解析】　(1)根據功能關系有ΔEp＝－mgl＝－4.510－3 J ΔEp電＝Eql＝310－3 J. (2)ΔEp電＝EpB－EpA EpB＝310－3 J EpA＝φAq EpB＝φBq φB＝ V＝1.5103 V. (3)小球從A到B的過程，由動能定理得 mgl－Eql＝mv 所以vB＝1 m/s 在B點對小球分析得 T－mg＝ 代入數據解得T＝510－2 N. 【答案】　(1)重力勢能變化了－4.510－3 J　電勢能變化了310－3 J　(2)310－3 J　1.5103 V (3)1 m/s　510－2 N