2020-2021學年高中物理 第一章 靜電場 3 電場 電場強度和電場線練習教科版選修3-1

1、2020-2021學年高中物理 第一章 靜電場 3 電場 電場強度和電場線練習教科版選修3-12020-2021學年高中物理 第一章 靜電場 3 電場 電場強度和電場線練習教科版選修3-1年級：姓名：- 9 -電場電場強度和電場線(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.a為已知電場中的一固定點,在a點放一電量為q的電荷,所受電場力為f,a點的場強為e,則()a.若在a點換上-q的電荷,a點場強方向發(fā)生變化b.若在a點換上電量為2q的電荷,a點的場強將變?yōu)?ec.若在a點移去電荷q,a點的場強變?yōu)榱鉪.a點場強的大小、方向與q的大小、正負、有無均無關【解析】選d。電場

2、強度e=是通過比值定義法得出的,電場強度取決于電場本身,與試探電荷無關,故在a點換上-q或2q,或把q移去,a點的場強都不變,故a、b、c錯誤,d正確。故選d。2.(2020巴蜀高二檢測)關于電場線的說法,正確的是()a.靜電場的電場線是閉合的b.電場線的方向就是電荷受力的方向c.電場線越密的地方,同一電荷所受電場力越大d.在勻強電場中,正電荷只在電場力的作用下一定沿電場線運動【解析】選c。電場線是人們?yōu)榱诵蜗蟮孛枋鲭妶龆氲木€,是從正電荷或無窮遠出發(fā),終止于負電荷或無窮遠,它不是閉合的曲線,故a錯誤;電場線的方向是正電荷所受電場力的方向,而與負電荷所受的電場力的方向相反,故b錯誤;電場線的

3、疏密代表電場的強弱,故電場線越密的地方場強越強,同一電荷所受電場力越大,c正確;正電荷的運動軌跡由力和初速度決定,靜止的電荷在勻強電場中受電場力的方向不變,沿直線運動,并不一定沿電場線運動,d錯誤。故選c。3.如圖所示,一電荷量為q的正點電荷位于電場中的a點,受到的電場力為f。若把該點電荷換為電荷量為2q的負點電荷,則a點的電場強度e為()a.,方向與f相反b.,方向與f相反c.,方向與f相同d.,方向與f相同【解析】選d。根據(jù)電場強度的物理意義:電場強度是反映電場本身性質(zhì)的物理量,僅由電場本身決定,與試探電荷無關,可知,將該點電荷換為電荷量為2q的負點電荷,a點的場強大小仍然是,大小和方向均

4、不變,故d正確,a、b、c錯誤?！炯庸逃柧殹?關于電場線,下列說法中正確的是()a.電場線是電場中客觀存在的物質(zhì)b.電場中任意兩條電場線都不會相交c.順著電場線的方向電場強度越來越大d.初速度為零的點電荷,其運動軌跡與電場線重合【解析】選b。電場是客觀存在的,電場線是人為虛擬的,不是客觀存在的線,故a錯誤;電場線的切線方向就是電場強度的方向,如果兩條電場線在同一點相交,則有兩個切線方向,而事實上電場中的每一點只有一個方向,故任意兩條電場線都不會相交,故b正確;電場線的疏密代表電場的強弱,順著電場線方向,電場線不一定越來越密,場強不一定越來越大,故c錯誤;初速度為零的正電荷在電場力作用下可能沿電

5、場線運動,如電場線是直線時,正電荷沿電場線方向運動,故d錯誤。4.(2020泉州高二檢測)如圖所示,在直線mn上有一個點電荷,a、b是直線mn上的兩點,兩點的間距為l,場強大小分別為e和2e。則()a.該點電荷一定在a點的左側(cè)b.該點電荷一定在a點的右側(cè)c.該點電荷一定在a、b點之間d.a點場強方向一定沿直線向左【解析】選b。由題可知,a、b兩點的場強大小分別為e和2e,根據(jù)點電荷場強公式e=分析得知:該點電荷的位置應離a點遠、離b點近,所以該點電荷一定在a點的右側(cè),故b正確,a、c錯誤。由于該點電荷的電性未知,無法確定a的場強方向,故d錯誤。故選b。【加固訓練】 (多選)把質(zhì)量為m的正點電荷

6、q在電場中由靜止釋放,在它運動的過程中如果不計重力,下述說法正確的是()a.點電荷的運動軌跡必與電場線重合b.點電荷的速度方向,必與所在點的電場線的切線方向一致c.點電荷的加速度方向,必與所在點的電場線的切線方向一致d.點電荷的受力方向,必與所在點的電場線的切線方向一致【解析】選c、d。把正點電荷q由靜止釋放,如果電場線為直線,點電荷將沿電場線方向運動,如果電場線為曲線,點電荷一定不沿電場線方向運動(因為如果沿電場線運動,其速度方向與受力方向重合,不符合曲線運動的條件),a不正確;由于點電荷做曲線運動時,其速度方向與電場力方向不再一致(初始時刻除外),b不正確;而正點電荷的加速度方向,即點電荷

7、所受電場力方向必與該點場強方向一致,即與所在點的電場線的切線方向一致,所以c、d正確。故選c、d。5.如圖所示,16個電荷量均為+q(q0)的小球(可視為點電荷),均勻分布在半徑為r的圓周上。若將圓周上p點的一個小球的電量換成-2q,則圓心o點處的電場強度的大小為()a.b.c.d.【解析】選c。圓周上均勻分布的16個都是電荷量為+q的小球,由于圓周的對稱性,圓心處場強為0,則知p處q在圓心處產(chǎn)生的場強大小為 e1=k,方向水平向左,可知其余15個+q在圓心處的場強e2=e1=k,方向水平向右,題干圖中-2q在圓心處產(chǎn)生的場強大小 e3=k,方向水平向右。根據(jù)電場的疊加有:e2+e3=e,則得

8、e=,故選c。6.圖中邊長為a的正三角形abc的三個頂點分別固定三個點電荷+q、+q、-q,在該三角形中心o點處固定一電量為-2q的點電荷,則該電荷受到的電場力為 ()a.,方向由o指向cb.,方向由c指向oc.,方向由c指向od.,方向由o指向c【解析】選b。o點是三角形的中心,到三個電荷的距離為:r=asin60=a,三個電荷在o處產(chǎn)生的場強大小均為:e0=k根據(jù)對稱性和幾何知識得知:兩個+q在o處產(chǎn)生的合場強為:e1=k再與-q在o處產(chǎn)生的場強合成,得到o點的合場強為:e=e1+e2=2k=,方向由o指向c。則該負電荷受到的電場力為:f=2eq=,方向由c指向o;故選項b正確,a、c、d

9、錯誤。二、計算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要標明單位)7.(10分)如圖所示,真空中帶電荷量分別為+q和-q的點電荷a、b相距為r,則:(1)點電荷a、b在中點o產(chǎn)生的場強分別為多大?方向如何?(2)兩點電荷連線的中點o的場強為多大?(3)在兩點電荷連線的中垂線上,距a、b兩點都為r的o點的場強如何?【解析】(1)如圖甲所示,a、b兩點電荷在o點產(chǎn)生的場強方向相同,均由a到b。a、b兩點電荷在o點產(chǎn)生的電場強度ea=eb=。(2)o點的場強為eo=ea+eb=,方向由a到b。(3)如圖乙所示,ea=eb=,由矢量圖所形成的等邊三角形可知,o點場強eo=

10、ea=eb=,方向與a、b的中垂線垂直,由a到b。答案:(1)均為方向由a到b(2)(3),方向由a到b8.(14分)如圖所示,一根光滑絕緣細桿與水平面成=30的角傾斜固定,細桿的一部分處在場強方向水平向右的勻強電場中,場強e=2104 n/c。在細桿上套有一個帶電量為q=-1.7310-5 c、質(zhì)量為m=310-2 kg的小球,現(xiàn)使小球從細桿的頂端a由靜止開始沿桿滑下,并從b點進入電場,小球在電場中滑至最遠處的c點。已知a、b間距離x1=0.4 m,g取10 m/s2。求:(1)小球在b點的速度vb。(2)小球進入電場后滑行的最大距離x2?！窘馕觥?1)小球在ab段滑動過程中,由機械能守恒m

11、gx1sin= m,代入數(shù)據(jù)解得vb=2 m/s。(2)小球進入勻強電場后,在電場力和重力的作用下,由牛頓第二定律可得加速度a2=-5 m/s2。小球進入電場后能滑行到最遠處c點,b、c的距離為x2=0.4 m。答案:(1)2 m/s(2)0.4 m(15分鐘40分)9.(7分)下列選項中的各圓環(huán)大小相同,所帶電荷量已在圖中標出,且電荷均勻分布,各圓環(huán)間彼此絕緣。坐標原點o處電場強度最大的是()【解析】選b。根據(jù)點電荷的電場強度公式e=,可得各圓環(huán)上的電荷在o點的電場強度大小,再根據(jù)矢量合成,求出合場強,最后比較它們的大小即可。由于電荷均勻分布,則各圓環(huán)上的電荷等效集中于圓環(huán)的中心,設圓的半徑

12、為r,則a圖o點處的場強大小為ea=;將b圖中正、負電荷產(chǎn)生的場強進行疊加,等效為兩電荷場強方向間的夾角為90,則在o點的合場強eb=,方向沿x軸負方向;c圖中兩正電荷在o點的合場強為零,則c中的場強大小為ec=,d圖由于完全對稱,易得合場強ed=0。故o處電場強度最大的是圖b。故選b。10.(7分)兩個等量正點電荷位于x軸上,關于原點o呈對稱分布,下列能正確描述電場強度e隨位置x變化規(guī)律的圖是()【解析】選a。等量同種正點電荷的電場線如圖中虛線,根據(jù)場強的疊加規(guī)則,兩正點電荷中點處場強為零,靠近電荷處場強較強,點電荷周圍的電場線是排斥狀的,場強的方向用正負表示,故選a。11.(7分)(多選)

13、(2020西安高二檢測)兩個帶等量正電荷的點電荷,o點為兩電荷連線的中點,a點在連線的中垂線上,若在a點由靜止釋放一個電子,如圖所示,關于電子的運動,下列說法正確的是()a.電子在從a向o運動的過程中,加速度越來越大,速度越來越大b.電子在從a向o運動的過程中,加速度越來越小,速度越來越大c.電子運動到o時,加速度為零,速度最大d.電子通過o后,速度越來越小,一直到速度為零【解析】選c、d。在等量同種電荷連線的中垂線上電場強度方向為oa,電子從a點到o點運動的過程中,電場力方向ao,故加速度向下,與速度同向,故速度越來越大;但電場線的疏密情況不確定,o點上方的電場強度最大點位置不確定,故電場強度大小的變化情況不確定,則電荷所受電場力大小的變化情況也不確定,加速度變化情況無法判斷,a、b錯誤;越過o點后,電子做減速運動,則點電荷運動到o點時速度最大,電場力為零,加速度為零,c正確;根據(jù)電場線的對稱性可知,越過o點后,電子做減速運動,速度越來越小,一直到