最新高中物理.電場強度課時作業(yè)選修講義

PAGEPAGE4電場強度根底達標1．關(guān)于電場線的以下說法中，正確的是()A．電場線上每一點的切線方向都跟電荷在該點的受力方向相同B．沿電場線的方向，電場強度越來越小C．電場線越密的地方同一試探電荷所受的電場力就越大D．順著電場線移動電荷，電荷受電場力大小一定不變【解析】電場線上每一點的切線方向都跟正電荷在該點的受力方向相同，A錯誤；沿電場線方向，其疏密變化情況未知，所以電場強度大小不能判定，電荷的受力情況也不能判定，所以B、D錯誤；故只有C正確．【答案】C2．(多項選擇)關(guān)于電場線的特征，以下說法中正確的是()A．如果某空間中的電場線是曲線，那么在同一條電場線上各處的場強不相同B．如果某空間中的電場線是直線，那么在同一條電場線上各處的電場強度相同C．如果空間中只存在一個孤立的點電荷，那么這個空間中的任意兩條電場線都不相交；如果空間中存在兩個以上的點電荷，那么這個空間中有許多電場線相交D．電場中任意兩條電場線都不相交【解析】電場線是形象描述電場的物理量，根據(jù)電場線的特點可判斷A、D正確．【答案】AD3．在電場中某點引入電量為q的正電荷，這個電荷受到的電場力為F，那么()A．在這點引入電量為2q的正電荷時，該點的電場強度將等于eq\f(F,2q)B．在這點引入電量為3q的正電荷時，該點的電場強度將等于eq\f(F,3q)C．在這點引入電量為2e的正離子時，那么離子所受的電場力大小為2eeq\f(F,q)D．假設(shè)將一個電子引入該點，那么由于電子帶負電，所以該點的電場強度的方向?qū)⒑驮谶@一點引入正電荷時相反【解析】電場強度是描述電場的力的性質(zhì)的物理量，它是由產(chǎn)生電場的電荷以及在電場中各點的位置決定的，與某點有無電荷或電荷的正負無關(guān)，所以排除選項中的A、B、D，而電場力F＝Eq不僅與電荷在電場中的位置有關(guān)，還與電荷q有關(guān)，該題中根據(jù)場強的定義式可知該點的場強大小為E＝eq\f(F,q)，那么正離子所受的電場力大小應為F＝E·2e＝eq\f(F,q)·2e，應選項C正確．【答案】C4．(多項選擇)把質(zhì)量為m的正點電荷q，在電場中從靜止釋放，在它運動過程中如果不計重力，下述正確的是()A．點電荷運動軌跡必與電場線重合B．點電荷的速度方向，必定和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】明確受力方向和加速度方向與合力的方向的關(guān)系．正點電荷q由靜止釋放，如果電場線為直線，電荷將沿電場線運動，電場線如果是曲線，電荷一定不沿電場線運動(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)，故A選項不正確；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)，故B選項不正確；而點電荷的加速度方向，也即電荷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，故C、D選項正確．【答案】CD5．圖中a、b是兩個點電荷，它們的電荷量分別為Q1、Q2，MN是ab連線的中垂線，P是中垂線上的一點．以下哪種情況能使P點場強方向指向MN的右側(cè)()A．Q1、Q2都是正電荷，且Q1<Q2B．Q1是正電荷，Q2是負電荷，且Q1>|Q2|C．Q1是負電荷，Q2是正電荷，且|Q1|<Q2D．Q1、Q2都是負電荷，且|Q1|>|Q2|【解析】Q1、Q2產(chǎn)生的電場在P點疊加，利用矢量的合成按各項給出情況畫出P點的合場強方向，可以判斷答案為B.【答案】B6．以下選項中的各eq\f(1,4)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－eq\f(R,2)圓環(huán)間彼此絕緣．坐標原點O處電場強度最大的是()【解析】對于A項的情況，根據(jù)對稱性，圓環(huán)在坐標原點O處產(chǎn)生的電場方向為左下方，且與橫軸成45°角，大小設(shè)為E；對于B項的情況，兩段圓環(huán)各自在O點處產(chǎn)生的場強大小均為E，方向相互垂直，然后再進行合成，合場強為eq\r(2)E；對于C項的情況，同理，三段圓環(huán)各自在O處產(chǎn)生的場強大小均為E，合場強為E；而D項的情況中，合場強為零，故B項正確．【答案】B7.A、B是一條電場線上的兩個點，一帶負電的微粒僅在電場力作用下以給定初速度從A點沿電場線運動到B點，其速度—時間圖象如下圖．那么在圖中這一電場可能是()【解析】由題中速度—時間圖象可知，微粒的速度減小而加速度增大，電場力做負功，帶負電的微粒由高電勢向低電勢處運動，且電場線越來越密，可知，選項A正確，選項B、C、D錯誤．【答案】A8.如下圖，在邊長為l的正方形四個頂點A、B、C、D上依次放置電荷量為＋q、＋q、＋q和－q的點電荷，求正方形中心O點的電場強度．【解析】由對稱性原理可知：假設(shè)正方形四個頂點處均放置相同電荷量的電荷，那么中心O點的場強為零，因此可把D點的電荷－q等效為兩局部：＋q和－2q.＋q和另外三個點電荷在中心O點的合場強為零，－2q在中心O點的場強為E＝eq\f(2kq,l2/2)＝eq\f(4kq,l2)故正方形中心O點的場強大小為E＝eq\f(4kq,l2)，方向沿OD連線由O指向D.【答案】eq\f(4kq,l2)，方向沿OD連線由O指向D9.豎直放置的兩塊足夠長的平行金屬板間有勻強電場，其電場強度為E.在該勻強電場中，用絲線懸掛質(zhì)量為m的帶電小球，絲線跟豎直方向成θ角時小球恰好平衡，此時小球與右板相距為b，如下圖，請問：(1)小球所帶的電荷量是多少？(2)假設(shè)剪斷絲線，小球碰到金屬板需多長時間？【解析】(1)由于小球處于平衡狀態(tài)，對小球受力分析如下圖．FTsinθ＝qE，①FTcosθ＝mg.②由eq\f(①,②)得tanθ＝eq\f(qE,mg)，故q＝eq\f(mgtanθ,E).(2)法一：由第(1)問中的方程②知FT＝eq\f(mg,cosθ)，而剪斷絲線后，小球所受電場力和重力的合力與未剪斷絲線時絲線的拉力大小相等，故剪斷絲線后小球所受重力、電場力的合力等于eq\f(mg,cosθ).小球的加速度a＝eq\f(F合,m)＝eq\f(g,cosθ)，小球由靜止開始沿著絲線拉力的反方向做勻加速直線運動，當碰到金屬板上時，它運動的位移為x＝eq\f(b,sinθ)，又由x＝eq\f(1,2)at2，t＝eq\r(\f(2x,a))＝eq\r(\f(2bcosθ,gsinθ))＝eq\r(\f(2b,g)cotθ).法二：小球在水平方向的分運動為勻變速直線運動，用牛頓第二定律得ax＝eq\f(qE,m)那么b＝eq\f(1,2)axt2得t＝eq\r(\f(2bm,qE))＝eq\r(\f(2b,g)cotθ).【答案】(1)eq\f(mgtanθ,E)(2)eq\r(\f(2b,g)cotθ)能力提升1．(多項選擇)用電場線能很直觀、很方便地比擬電場中各點的強弱．如圖甲是等量異種點電荷形成電場的電場線，圖乙是場中的一些點：O是電荷連線的中點，E、F是連線中垂線上相對O對稱的兩點，B、C和A、D也相對O對稱．那么()A．B、C兩點場強大小和方向都相同B．A、D兩點場強大小相等，方向相反C．E、O、F三點比擬，O的場強最強D．B、O、C三點比擬，O點場強最強【解析】由對稱性可知，B、C兩點場強大小和方向均相同，A正確；A、D兩點場強大小相同，方向也相同，B錯誤；在兩電荷連線的中垂線上，O點場強最強，在兩點電荷連線上，O點場強最弱，C正確．【答案】AC2．如下圖，一個帶負電的油滴以初速v0從P點斜向上進入水平方向的勻強電場中，傾斜角θ＝45°，假設(shè)油滴到達最高點時速度大小仍為v0，那么油滴最高點的位置在()A．P點的左上方B．P點的右上方C．P點的正上方D．上述情況都可能【解析】當油滴到達最高時，重力做了負功，要使油滴的速度仍為v0，需電場力做正功，又油滴帶負電，因而C點應在P點左側(cè)．【答案】A3.如圖在正六邊形的a、c兩個頂點上各放一帶正電的點電荷，電荷量的大小都是q1；在b、d兩個頂點上，各放一帶負電的點電荷，電荷量的大小都是q2，q1>q2.六邊形中心O點處的場強可用圖中的四條有向線段中的一條來表示，它是哪一條()A．E1B．E2C．E3D．E4【解析】此題主要考查電場的疊加，作出a、c、b、d四個點電荷在O點的場強方向如圖中Ea、Ec、Eb、Ed，由幾何知識得Ea、Ec的夾角為120°，故Ea、Ec的矢量和大小Eac＝Ea＝Ec，方向如圖，Eb、Ed的夾角也為120°，Eb、Ed的矢量和大小為Ebd＝Eb＝Ed，方向如圖，又由點電荷形成的電場的場強公式E＝keq\f(q,r2)和q1>q2，得Eac>Ebd，所以Eac和Ebd矢量和的方向只能是圖中E2的方向，故B正確．【答案】B4．兩塊靠近的平行金屬板A、B分別帶上等量異種電荷后，在兩板間就形成了大小、方向均相同的勻強電場，如下圖．假設(shè)在A、B之間放入一個帶電荷量為q的液滴，液滴恰好處于靜止狀態(tài)．假設(shè)液滴質(zhì)量為m，那么這一勻強電場的場強大小E和液滴所帶電荷的電性分別為()]A.mg/q、負電B．mg/q、正電C．q/mg、負電D．q/mg、負電【解析】平衡條件：qE＝mg?E＝eq\f(mg,q)，力方向和場強方向相反．所以帶負電，故A正確．【答案】A5.如下圖，M、N為兩個等量同種電荷，在其連線的中垂線上的P點(離O點很近)由靜止釋放一點電荷q(負電荷)，不計重力，以下說法中錯誤的是()A．點電荷在從P到O的過程中，加速度越來越大，速度也越來越大B．點電荷在從P到O的過程中，加速度越來越小，速度越來越大C．點電荷運動到O點時加速度為0，速度到達最大值D．點電荷越過O點后，速度越來越小，加速度越來越大，直到點電荷速度為0【解析】兩點電荷在O點電場強度剛好等大反向，合電場強度為0，電荷q在O點所受的力為0，加速度為0，而由圖知，從O點往上、往下一小段位移內(nèi)電場強度越來越強，加速度也就越大．從兩側(cè)往O點運動過程中，靜電力與運動方向相同，物體做加速運動，故O點速度最大．綜上所述，只有選項A錯誤．【答案】A6.如下圖，在絕緣的光滑水平面上有A、B兩個點電荷，A帶正電，B帶負電，電量都是q，它們之間的距離為d.為使兩電荷在電場力作用下都處于靜止狀態(tài)，必須在水平方向加一個勻強電場．當兩電荷都處于靜止狀態(tài)時，(靜電力常量為k)求：(1)勻強電場的電場強度；(2)AB連線的中點處的電場強度；(3)假設(shè)撤去勻強電場，再在AB連線上放置另一點電荷，A、B仍能保持靜止狀態(tài)嗎？請簡要討論說明．【解析】(1)B對A的庫侖力：FBA＝keq\f(q2,d2)，A電荷保持靜止狀態(tài)有：FBA＝qE，解得勻強電場的場強E＝eq\f(kq,d2)，方向水平向左．(2)A電荷在中點處產(chǎn)生的場強EA＝keq\f(4q,d2)，方向水平向右，B電荷在中點處產(chǎn)生的場強EB＝keq\f(4q,d2)，方向水平向右，故連線中點處的場強E＝EA＋EB－E＝eq\f(7kq,d2)，