人教版高中物理选修3-1电势差与电场强度的关系.docx

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1、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯名校名推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯课时训练6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/CB.C/NC.C/mD.J/(Cm)·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:AD2.右图是一个匀强电场的等势面,每两个相

2、邻等势面相距2cm,由此可以确定电场强度的方向和数值是()A.竖直向下,E=100V/mB.水平向左,E=100V/mC.水平向左,E=200V/mD.水平向右,E=200V/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==100V/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=50V/m。A、B两点相距l=20cm,且A、B连线与电场线的夹角为60°,则A、B两点间的电势差UAB

3、为()A.-10VB.10VC.-5VD.-5V解析:A、B两点间的电势差U=Ed=Elcos60°=50×0.2×V=5V,根据电场线的方向可知φA<φB,故UAB=-5V,选项C正确。答案:C4.匀强电场中有两点A、B,已知UAB=5V,A、B间的距离为0.1m,则匀强电场的电场强度()A.E≥50V/mB.E≤50V/mC.E=50V/mD.以上说法都不对解析:当A、B间的距离0.1m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Emin=V/m=50V/m,故A正确。答案:A5.

4、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φ=-5V,φ=9V,φ=2V。试在ABC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:1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯名校名推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯由题中给定三点的电势可以发现,UBA=14V,UBC=7V,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

5、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=35mV,细胞膜厚度约为d=7.0×10-9m。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=1.6×10-19C)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

6、=-6-=5.0×10V/m则F=qE=1.6×10-19×5.0×106N=8.0×10-13N。(2)W=qU=1.6×10-19×35×10-3J=5.6×10-21J。(3)因为静电力做5.6×10-21J的正功,所以电势能减少,减少了5.6×10-21J。答案:(1)8.0×10-13N(2)5.6×10-21J(3)减少5.6×10-21J(建议用时:30分钟)1.在水深超过200m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

7、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104V/m,可击昏敌害,电鳗身长为50cm,则它在放电时产生的瞬间电压为()A.10VB.500VC.5000VD.10000V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=

8、Ed求解。由U=Ed可知,电鳗在放电时产生的瞬间电压为U=Ed=104×0.5V=5000V。答案:C2.三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Ea、Eb,电势分别为φ、φ)ab,则(2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯名校名推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯A.Ea>Eb,φa>φbB.EaEb,φa<φbD.Eaφb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Ea>E