电磁学 电场 6匀强电场电势差与场强关系 基础
电磁学 6匀强电场电势差与场强关系 基础
1.如图1所示,匀强电场场强为E ,A 与B 两点间的距离为d ,AB 与电场线夹角为α, 则A 与B 两点间的电势差为( )
图1
A.Ed B.Edcos α C.Edsin α D.Edtan α
2.(2010·江苏物理·5) 空间有一沿x 轴对称分布的电场,其电场强度E 随X 变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )
(A )O 点的电势最低
(B )X2点的电势最高
(C )X1和- X1两点的电势相等
(D )X1和X3两点的电势相等
3.关于重力势能和电势能,下列说法中正确的是
A .两种势能都是物体单独具有的
B .两种势能的值都与零势能位置选择无关
C .两种势能的变化量,都可以用力做的功来衡量
D .两种势能的值都可正可负,所以都是矢量
4.对公式E=Uab /d的理解,下列说法正确的是( )
A .此公式适用于计算任何电场中a 、b 两点间的电势差
B .a 点和b 点间距离越大,则这两点的电势差越大
C .匀强电场中a 、b 两点沿电场线的距离越大,则电场强度越小
D .公式中的d 是匀强电场中a 、b 所在的两等势面之间的距离
5.如图所示,在一个匀强电场(图中未画出) 中有一个四边形ABCD ,其中,M 为AD 的中
-9点,N 为BC 的中点.一个带正电的粒子从A 点移动到B 点,电场力做功为W AB =2.0×10J ;
-9将该粒子从D 点移动到C 点,电场力做功为W DC =4.0×l0J .则以下分析正确的是:
-9A .若将该粒子从M 点移动到N 点,电场力做功为W MN =3.0×10J
-9B .若将该粒子从M 点移动到N 点,电场力做功W MN 有可能大于4.0×l0J
-7C .若A 、B 之间的距离为1cm ,粒子的电量为2×10C ,该电场的场强一定是E=1V/m
-9D .若粒子的电量为2×10C ,则A 、B 之间的电势差为1V
6.如图(a )所示,在x 轴上的两点分别放有-Q和+4Q两个点电荷,位置坐标分别为0和1。图(b )是反映沿x 轴电势分布情况的图线,正确是
7.边长为L 的正立方体区域内存在着匀强电场,电场强度为E ,a 、b 为正方体的两个顶点,则a 、b 两点的电势差U ab 不可能的是 ...
A .U ab = -1.5EL B.U ab = 0
C .U ab = 2EL D.U ab = EL
8.在点电荷 Q形成的电场中有一点A ,当一个-q 的检验电荷从电场的无限远处被移到电场中的A 点时,电场力做的功为W ,则检验电荷在A 点的电势能及电场中A 点的电势分别为:( )
9.有一电场的电场线如图所示,场中A 、B 两点电场强度的大小和电势分别为E A 、E B 和ϕA 、ϕB 表示,则( )
A 、E A >E B
C 、E A ϕB B 、E A >E B ϕA ϕB D 、E A
10.对于点电荷的电场, 我们取无限远处作零电势点, 无限远处电场强度也为零, 那么以下说法正确的是( )
A. 电势为零的点,电场强度一定为零,反之亦然
B. 电势为零的点,电场强度不一定为零,但电场强度为零的点,电势一定为零
C. 电场强度为零的点,电势不一定为零;电势为零的点,场强不一定为零
D. 场强为零的点,电势不一定为零,电势为零的一点,电场强度一定为零
11.如图所示,A 、B 、C 、D 、E 、F 为匀强电场中一个正六边形的六个顶点,A 、B 、C 三点的电势分别为1V 、2V 、5V 。则下列说法中正确的是 ( )
A .D 、E 、F 三点的电势分别为7V 、6V 、3V
一19-18B .电荷量为1.6X10C 的正点电荷在D 点的电势能为1.12X10J
-19-19C .将电荷量为1.6X10C 的正点电荷从E 点移到F 点,电场力做的功为3.2X10J
一 19D .将电荷量为1.6X10C 的负点电荷从F 点移到A 点,
-19电荷的电势能减少了3.2X10J
12.如图所示,A 、B 、C 、D 是匀强电场中一正方形的四个顶点,已知A 、B 、C 三点的电势分别为ΦA =15 V,ΦB =3V ,ΦC =-3V ,由此可得D 点电势ΦC 是( )。
A.3V B.6V C.9V D.-9V
13.如图所示,A 、B 是匀强电场中相距4 cm 的两点,其连线与电场方向成60°,两点间的电势差为200 V,则电场强度大小为( )
34A .8 V/m B .50 V/m C .5×10 V/m D .1×10 V/m
14.在场强大小为E 的匀强电场中,一质量为m 、带电量为+q的物体以某一初
速度沿电场反方向做匀减速直线运动,其加速度大小为0.8qE/m,物体运动S 距离时速度变为零,则( )
A 物体克服电场力做功qES B物体的电势能减少了0.8qES
C 物体的电势能增加了qES D 物体的动能减少了0.8qES
15.如图所示,真空中存在竖直向下的匀强电场,一个带电油滴(重力不能忽略)沿虚线由a 向b 运动,以下判断正确的是
A .油滴一定带正电 B .油滴的电势能一定增加
C .油滴的动能一定减少 D .油滴的动能与电势能之和一定减少
16.在静电场中,下列说法正确的是:( )
A .电势相等的地方,场强必定相等;
B .在场强处处相等的地方,电势不一定相等;
C .场强为零的点,电势必定为零;
D.在负点电荷形成的电场中,离电荷越近,电势越低,场强则越小。
17.带电粒子M 在只在电场力作用下由P 点运动到Q 点,在此过程中克服电场力做了2.6
-4×10J 的功. 则
A .M 在P 点的电势能一定小于在Q 点的电势能
B .P 点的场强小于Q 点的场强
C .P 点的电势一定高于Q 点的电势
D .M 在P 点的动能一定大于它在Q 点的动能
18.一带负电小球在从空中的a 点运动到b 点过程中,受重力,空气阻力和电场力作用,重力对小球做功3.5J ,小球克服空气阻力做功0.5J ,电场力对小球做功1J
,则下列选项
正确的是
A. 小球在a 点的重力势能比在b 点大3.5J
B. 小球在a 点的机械能比在b 点小0.5J
C. 小球在a 点的电势能比在b 点少1J
D. 小球在a 点的动能比在b 点多4J
19.如图所示,半径为R =20 cm的圆处在匀强电场中,圆上有四个点A 、B 、C 、D ,若测得各点的电势分别为: ϕA =7.0 V,ϕB =8.4 V,ϕC =9.4 V,ϕD =9.0 V, ϕ0=0 V ,则该电场的电场强度的大小和方向不可能是( )
A 、35 V/ m,沿AO 方向 B 、42 V/m,沿BO 方向
C 、47 V/m,沿CO 方向 D 、45 V/m,沿DO 方向
20.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U AB 是多少?弧AB 中点的电场强度E 是多大?
21.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1×10-2 C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0.1 J,若规定A 点的电势为-10 V,则( )
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
22.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W 1;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W 2;q 由C 点移至B 点电场力做的功为W 3
.
则下列关于这三个功的说法正确的是( )
A.W 1>W3 B.W 1
C.W 1=W3 D.W 2=0
23.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5 000 V 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5 mm, 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=103 N/C,F=1.6×10-16 N B.E=106 N/C,F=1.6×10-16 N
C.E=103 N/C,F=3.2×10-13 N D.E=106 N/C,F=3.2×10-13 N
24.一个点电荷,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
25.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
26.有一电场的电场线如右图所示,场中A 、B 两点的电场强度大小和电势分别用EA 、EB 和φA 、φB 表示,则( )
A.E A >EB , φA>φB B.E A >EB , φA
C.E A φB D.E A
27.下列关于等势面的说法,正确的是( )
A. 在同一等势面上移动电荷时,一定不受电场力作用,所以电场力做功为零
B. 等势面一定跟电场线垂直,即跟场强方向垂直
C. 匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇平面
D. 点电荷电场的等势面是以点电荷为球心的一簇球面
28.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104 V/m,可击伤敌害,电鳗身长为50 cm ,则电鳗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
29.如图所示,水平虚线表示匀强电场中的两等势面,电势分别为-2 V和-3 V,两等势面相距0.1 m.将一带电荷量为-10-6 C的点电荷从a 点匀速移动到b 点,ab=0.3 m,不计重力,则下列说法正确的是( )
A. 所加外力大小为10-5 N B. 所加外力方向竖直向上
C. 所加外力的方向垂直ab 斜向下 D. 外力做的功是10-6 J
30.下列关于电场力做功和电势差的说法中,正确的是 ( )
A. 电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷量决定
B. 电场力在电场中两点间移动电荷做功的多少由这两点间的电势差和电荷量决定
C. 电势差是矢量,电场力做的功是标量
D. 在匀强电场中,与电场线垂直的某个方向上任意两点间的电势差均为零
31.在场强E=2.0×102 V/m的匀强电场中,有相距d=3.0×10-2 m的A 、B 两点,则A 、B 两点间电势差可能为( )
A.8 V B.6 V C.4 V D.0
32.如图所示,实线为某电场的电场线,虚线为等势面,已知φa =3 V, φc =5 V,ab=bc,则( )
A. φb =4 V B. φb >4 V
C. φb
33.关于场强的三个公式:①
②
③
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在真空中和介质中的都适用
D. 公式①适用于任何电场,公式②只适用于点电荷形成的电场,公式③只适用于匀强电场
34.如图所示,匀强电场的场强为E ,A 和B 两点间的距离为d ,AB 与电场线夹角为θ,则A 与B 两点间的电势差为( )
A.Ed B.Edcos θ
C.Edsin θ D.Edtan θ
35.下列说法正确的是( )
A. 匀强电场中各处场强相等、电势也相等
B. 等势体内各点电势相等、场强为零
C. 沿电场线方向电场强度一定越来越小
D. 电势降低的方向就是电场线的方向
36.关于场强的三个公式:①
②
③
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只适用于点电荷形成的电场,公式③只适用于匀强电
场
37.如图13-7-7所示,水平虚线表示匀强电场中的两等势面,电势分别为-2 V和-3 V,两等势面相距0.1 m,将一带电荷量为-10-6 C的点电荷从a 点匀速移动到b 点,ab=0.3 m,不计重力,则下列说法正确的是( )
图13-7-7
A. 所加外力大小为10-5N B. 所加外力方向竖直向上
C. 所加外力的方向垂直ab 斜向下方 D. 外力做的功是10-6J
38.如图13-7-5所示,四条竖直线是一个匀强电场中的四个等势面,相邻两个等势面之间的距离为2 cm,由此可以确定场强的大小和方向是( )
图13-7-5
A.100 V/m,竖直向下 B.100 V/m,水平向左
C.200 V/m,水平向左 D.200 V/m,水平向右
39.如图13-7-6所示,a 、b 是电场线上的两点,将一点电荷q 从a 移到b ,电场力做功W ,且知a 、b 间的距离为d ,以下说法正确的是( )
图13-7-6
A.a 、b
B.a 处的电场强度为
C.b 处的电场强度为
D.a
40.对公式U ab =Ed的理解,下列说法正确的是( )
A. 此公式适用于计算任何电场中a 、b 两点之间的电势差
B.a 点与b 点的距离越大,则这两点间的电势差越大
C. 公式中的d 是指a 点与b 点之间的距离
D. 公式中的d 是a 、b 两个等势面的垂直距离
41.下列关于匀强电场中的场强和电势差的关系,正确的说法是( )
A. 在相同分距离上的两点,电势差大的其场强也必定大
B. 任意两点之间的电势差,等于场强和这两点之间距离的乘积
C. 沿电场线的方向,任何相同距离上的电势降落必定相等
D. 场强方向是电势降落最快的方向
42.如图所示,质量为m 、带电荷量为-q 的小球悬于O 点,O 点处于水平放置的相距为d 、电势差为U 的两带电的平行金属板正中央,给小球一个水平冲量,小球能在电场中竖直面内做匀速圆周运动. 则正确的是( )
A. 小球在未受冲量前悬线张力大小为mg
B. 小球做匀速圆周运动时悬线所受张力保持不变
C.U=mgd/q
D. 板间场强E=mg/q
43.在静电场中( )
A. 电场强度处处为零的区域内,电势也一定处处为零
B. 电场强度处处相同的区域内,电势也一定处处相同
C. 电场强度的方向总是跟等势面垂直
D. 沿着电场强度的方向,电势总是不断降低的
44.如图所示,在匀强电场中取一点O ,过O 点作射线OA=OB=OC=OD=10 cm,已知O 、A 、B 、C 、D 各点电势分别为0、7 V、8 V 、7 V、5 V,则匀强电场场强的大小和方向最接近于( )
A.70 V/m,沿OA 方向 B.70 V/m,沿OC 方向
C.80 V/m,沿OB 方向 D.80 V/m,沿OC 方向
45.如图所示,实线为某电场的电场线,虚线为等势面,已知φa =3 V,φc =5 V,ab=bc,则( )
A. φb =4 V B. φb >4 V
C. φb <4 V D. 以上几种情况都有可能
46.如图所示,在电场强度E=2×103 V/m的匀强电场中有三点A 、M 、B ,AM=4 cm,AB=5 cm,MB= 3 cm.把一电荷量为2×10-9C 的点电荷从B 移到M ,从M 移到A ,电场力做功为( )
A.1.6×10-7 J B.1.2×10-7 J C.-1.6×10-7 J D.-4.0×10-8 J
47.如图所示,一带电平行板电容器水平放置,金属板M 上开有一小孔。有A 、B 、C 三个质量均为m 、电荷量均为+q 的带电小球(可视为质点),其间用长为L 的绝缘轻杆相连,处于竖直状态。已知M 、N 两板间距为3L ,现使A 小球恰好位于小孔中,由静止释放并让三个带电小球保持竖直下落,当A 球到达N 极板时速度刚好为零,求:(1)三个小球从静止开始运动到A 球刚好到达N 板的过程中,重力势能的减少量;(2)两极板间的电压;(3)小球在运动过程中的最大速率。
48.如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图.在Oxy 平面的ABCD 区域内,存在两个大小均为E 的匀强电场I 和II ,两电场的边界均是边长为L 的正方形(不计粒子所受重力).在该区域AB 边的中点处由静止释放电子,求:
(1)电子进入电场II 时的速度?
(2)电子离开ABCD 区域的位置?
(3)电子从释放开始到离开电场II 过程中所经历的时间?
49.如图13-7-7所示,A 、B 、C 、D 是匀强电场中一正方形的四个顶点, 已知A 、B 、C 三点的电势分别为φA =15 V,φB =3 V,φC =-3 V.由此可得D 点电势φ
D= V.
图13-7-7
50.如图13-7-11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.
图13-7-11
1.B
【答案】C
3.C
4.D
5.AD
6.B
7.C
8.B
9.BC
10.C
11.AB
12.C
13.D
14.ACD
15.D
16.B
17.AD
18.AB
19.ABD
20.0
21.ABC
22.CD
23.D
24.D
25.B
26.D
27.BCD
28.C
29.AD
30.BD
31.BCD
32.B
33.D
34.B
35.B
36.BD
37.AD
38.B
39.A
40.D
41.CD 参考答案
42.BCD
43.CD
44.C
45.B
46.C
47.(1)设三个球重力势能减少量为△E p ;△E p = 9mgL (2分)
(2)设两极板电压为U ,由动能定理:W 重-W 电=△E k (2分) 3mg ·3L
0 (2分)
(2分) , n=2 (2分) 3mv m 2 得:v m
(2分)
2 (3)当小球受到的重力与电场力相等时,小球的速度最大v m ,
小球达到最大速度的位置是B 球进入电场时的位置,由动能定理得: 3mg ·
48.(1)eEL=mv/2,
(3分) (3分) (2)利用类平抛规律,得到电子离开ABCD
(3
49.9 4分) 50.