2020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堂检测含解析 人教版必修第三册 3页

电势差与电场强度的关系 ‎1.关于电场强度与电势的关系,下列说法中正确的是 (　　)‎ A.电场强度大的位置,电势一定高 B.电场强度为零的位置,电势一定为零 C.沿着电场线的方向,电势一定降低,但电场强度不一定减小 D.电势为零的位置,电场强度一定为零 ‎【解析】选C。电场强度与电势无关,则电场强度大的地方电势不一定高,故A错误;电场强度为零的地方,电势不一定为零,如等量同种电荷形成的电场中,两电荷连线的中点位置,场强为零,但电势不为零,故B错误;根据电场线的性质可知,沿着电场线的方向,电势总是逐渐降低的,但电场强度的变化无法确定,可能变大、变小或者不变,故C正确;零电势点是人为规定的,电势为零的位置,电场强度不一定为零,故D错误。‎ ‎2.如图所示,匀强电场的电场强度为E,电场中A、B两点间的距离为d,线段AB与电场线的夹角为θ,则A、B两点间的电势差为 (　　) ‎ A.Edcosθ　　　　　 B.-Edcosθ C.Ed D.-Edsinθ ‎【解析】选A。A、B两点沿电场线方向上的距离为:d′=dcosθ,根据沿电场线方向电势降低,A点电势高于B点电势,则电势差为:UAB=Ed′=Edcosθ,故A正确,B、C、D错误。‎ ‎3.如图所示是匀强电场中的一组等势面,每两个相邻等势面间的距离都是25 cm,由此可确定电场强度的方向及大小为 (　　)‎ A.竖直向下,E=0.4 V/m B.水平向右,E=0.4 V/m C.水平向左,E=40 V/m D.水平向右,E=40 V/m - 3 -‎ ‎【解析】选D。电场线与等势面垂直且沿电场线方向电势降低,故场强方向水平向右,场强大小E== V/m=40 V/m,故D项正确。‎ ‎【补偿训练】‎ ‎(多选)如图所示,A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个边长为1 m的正六边形的六个顶点,A、B、C三点电势分别为10 V、20 V、30 V,则下列说法正确的是(　　) ‎ A.B、E一定处在同一等势面上 B.匀强电场的场强大小为10 V/m C.正点电荷从E点移到F点,则电场力做负功 D.电子从F点移到D点,电荷的电势能减少20 eV ‎【解析】选A、D。连接AC、DF,AC中点电势为20 V,与B点电势相等,则EB连线必为一条等势线,B、E一定处在同一等势面上,故A正确;BA间的电势差为UBA=10 V,又UBA=EdABcos 30°,得场强E== V/m,故B错误;由上得知,E点电势为20 V,F点与A点的电势相等为10 V,则正电荷从E点移到F点,电场力做正功,故C错误;由以上得,F点与A点电势相等,故电子从F点移到D点与从A点移到C点电场力做功相同,电荷的电势能减少量为20 eV,故D正确;故选A、D。‎ ‎4.如图所示,在匀强电场中,一电荷量为q=5.0×10-10 C的正电荷,由a点移到b点和由a点移到c点,电场力做的功都是3.0×10-8 J,已知a、b、c三点的连线组成直角三角形,ab=20 cm,θ=37°。求:‎ ‎(1)a、b两点间的电势差;‎ ‎(2)匀强电场的电场强度大小;‎ ‎(3)电场强度的方向。‎ ‎【解析】(1)a、b两点的电势差:‎ - 3 -‎ Uab== V=60 V ‎(2)(3)由a点移到b点和由a点移到c点,电场力做的功相等,可知b、c两点的电势相等,则bc为等势线,因为电场线与等势线垂直,所以电场强度方向由a指向c 所以电场强度大小:‎ E== V/m=375 V/m 答案:(1)60 V　(2)375 V/m ‎(3)电场强度方向由a指向c 情境:天空中有两块乌云,它们之间的竖直距离为1.0×103 m,水平相距5.0×‎ ‎103 m。受气流影响,两块乌云均以10 m/s的速率沿水平方向互相靠近。‎ 问题:当一块乌云位于另一块乌云正下方时,云间场强达到1.0×106 V/m。若此时两块云间的电场可视为匀强电场,这时空气恰被击穿而变成导体,两块乌云通过空气放电,形成闪电。‎ ‎(1)两块乌云即将放电时云间的电势差为多大?‎ ‎(2)地面观察者看到闪电后8.0 s才听到雷声,则闪电发生点离观察者多远?(声音在空气中传播速度约为340 m/s)‎ ‎【解析】(1)当一块乌云位于另一块乌云正下方时,两块乌云间的距离为d=1.0×103 m。‎ 两块乌云间的电势差为:‎ U=Ed=1.0×106×1.0×103 V=1.0×109 V。‎ ‎(2)光传播到地面所需的时间可以忽略不计,声音在空气中以3.4×102 m/s的速度传播,所以闪电发生点离观察者的距离为:s=vt=3.4×102 m/s×8.0 s ‎=2.72×103 m 答案:(1)1.0×109 V　(2)2.72×103 m - 3 -‎