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“四翼”检测评价(五) 电势差及其与电场强度的关系
组—重基础·体现综合
1.如图,一条电场线上有a、b、c三点,b为ac的中点,a、c两点的电势分别为4 V和-8 V。则( )
A.a点的场强可能大于c点的场强
B.b点的电势可能为6 V
C.a点的场强一定等于c点的场强
D.b点的电势一定为-2 V
解析:选A 只凭一条电场线无法判断出三点附近电场强弱,所以a点的场强可能比c点的场强大,可能等于,也可能小于,A正确,C错误;a点电势高于c点电势,所以电场线方向由a指向c,ac间各点的电势在4 V至-8 V之间,如电场是匀强电场,根据U=Ed有Uab=Ubc,知b点的电势为-2 V,如电场是非匀强电场,则Uab≠Ubc,则b点的电势不等于-2 V,B、D错误。
2.如图(a),某棵大树被雷电击中,此时以大树为中心的地面上形成了电场,该电场的等势面分布及电场中M、P两点的位置如图(b)所示,则( )
A.M点电势较低
B.电场线由P点指向M点
C.越靠近大树的地方电场强度越小
D.M、P两点间的电势差约为200 kV
解析:选D 由题图(b)可知,φM=-200 kV,φP=-400 kV,则φM>φP,根据电场线由高电势指向低电势,可知电场线由大树(即表示等势面的同心圆的圆心)指向P点,根据等差等势面的疏密程度可以表示电场的强弱,易知越靠近大树的地方电场强度越大,故A、B、C错误;根据电势差的定义,可得UMP=φM-φP=200 kV,故D正确。
3.图中的平行直线表示一簇垂直于纸面的等势面。一个电荷量为-5.0×10-8 C的点电荷,沿图中曲线从A点移到B点,电场力做的功为( )
A.-5.0×10-7 J B.5.0×10-7 J
C.-3.5×10-6 J D.3.5×10-6 J
解析:选B UAB=φA-φB=-10 V,WAB=qUAB=5.0×10-7 J,B正确。
4.避雷针上方有雷雨云时,避雷针附近的电场线分布如图所示,中央的竖直黑线AB代表了避雷针,CD为水平地面。MN是电场线中两个点,下列说法正确的是( )
A.M点的电势比N点的电势高
B.M点的电场强度比N点的电场强度大
C.在试探电荷从M点到N点的多条路径中,沿直线MN运动电场力做功最少
D.CD的电势为零,但其表面附近有些位置的电场线和地面不垂直
解析:选A 沿电场线方向电势降低,可知M点的电势比N点的电势高,选项A正确;电场线越密集则电场强度越大,可知M点的电场强度比N点的电场强度小,选项B错误;电场力做功与路径无关,则在试探电荷从M点到N点的多条路径中,电场力做功相同,选项C错误;CD的电势为零,是等势面,电场线与等势面正交,可知CD表面附近的电场线和地面都垂直,选项D错误。
5.下图为某匀强电场的等势面分布图,每两个相邻等势面相距4 cm,则该匀强电场的场强大小和方向分别为( )
A.E=0.5 V/m,水平向右
B.E=0.5 V/m,水平向左
C.E=50 V/m,水平向右
D.E=50 V/m,水平向左
解析:选D 根据电场线总是与等势面垂直,而且由高电势指向低电势,可知,电场强度方向水平向左。两个相邻等势面相距d=4 cm=4×10-2 m,由图知两个相邻等势面的电势差U=2 V,则电场强度E===50 V/m,故选D。
6.(多选)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,匀强电场场强方向与正六边形所在平面平行。A、B、C三点的电势分别为1 V、2 V、4 V,AB边长度为2 cm。则下列说法中正确的是( )
A.F点的电势为2 V
B.该匀强电场场强方向沿AB方向由B指向A
C.将电子从E点移到F点,静电力做的功为3.2×10-19 J
D.该匀强电场的场强大小E=100 V/m
解析:选AD 如图所示,连接AC,由匀强电场电势差与场强公式U=Ed,将AC三等分,则M点的电势为2 V,MB是一条等势线,可知F点的电势为2 V,A正确;根据电场线与等势线垂直且由高电势指向低电势,可知该匀强电场场强方向沿AD方向由D指向A,B错误;将电子从E点移到F点,静电力做的功为WEF=WCB=qUCB=-1.6×10-19×(4-2)J=-3.2×10-19 J,C错误;该匀强电场的场强大小为E===100 V/m,D正确。
7.如图所示,A、B、C、D为匀强电场中相邻的四个等势面,一个电子垂直经过等势面D时,动能为20 eV,飞经等势面C时,电势能为-10 eV,飞至等势面B时速度恰好为零,已知相邻等势面间的距离均为5 cm,则下列说法正确的是( )
A.等势面A的电势为10 V
B.匀强电场的电场强度大小为200 V/m
C.电子再次飞经等势面D时,动能为10 eV