2024-2025學年高中物理第1章靜電場3電場強度作業(yè)含解析新人教版選修3-1

PAGE6-電場強度(時間：40分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．關(guān)于電場強度，下列說法正確的是()A．在以點電荷為球心、r為半徑的球面上，各點的電場強度都相同B．正電荷四周的電場強度肯定比負電荷四周的電場強度大C．若放入正電荷時，電場中某點的電場強度方向向右，則放入負電荷時，該點的電場強度方向仍向右D．電荷所受到的靜電力很大，說明該點的電場強度很大C[電場強度是矢量，在以點電荷為球心、r為半徑的球面上，各點的電場強度的大小是相同的，但是方向不同，所以不能說電場強度相同，選項A錯誤；判定場強大小的方法是在該處放置一摸索電荷，依據(jù)E＝eq\f(F,q)來比較，與產(chǎn)生電場的場源電荷的正負沒有關(guān)系，選項B錯誤；電場強度的方向與摸索電荷無關(guān)，選項C正確；雖然電場強度的大小可以用E＝eq\f(F,q)來計算，但E＝eq\f(F,q)并不是電場強度的確定式，電場中某點的電場強度大小是一個定值，與所放入的摸索電荷及電荷的受力狀況無關(guān)，選項D錯誤。]2．兩點電荷形成電場的電場線分布如圖所示，A、B是電場線上的兩點，下列推斷正確的是()A．A、B兩點的電場強度大小不等，方向相同B．A、B兩點的電場強度大小相等，方向不同C．左邊電荷帶負電，右邊電荷帶正電D．兩電荷所帶電荷量相等C[電場線的疏密代表電場強度的強弱，電場線越密，代表電場越強，電場方向為電場線的切線方向，故從圖中可以看出A點、B點電場強度大小和方向均不同，故A、B錯誤；電場線從正電荷指向負電荷，故C正確；右邊電荷四周的電場線密集，故此電荷的電荷量較大，故D錯誤。]3.如圖為真空中兩點電荷A、B形成的電場中的一簇電場線，已知該電場線關(guān)于虛線對稱，O點為A、B電荷連線的中點，a、b為其連線的中垂線上對稱的兩點，則下列說法正確的是()A．A、B可能是帶等量異號的正、負電荷B．A、B可能是帶不等量的正電荷C．a(chǎn)、b兩點處無電場線，故其電場強度可能為零D．同一摸索電荷在a、b兩點處所受電場力大小相等，方向肯定相反D[從電場線向外且對稱可知，A、B點電荷帶等量正電荷，A、B錯誤；依據(jù)電場的疊加，a點處的電場強度向上，b點處的電場強度向下，且由于對稱性可知，兩點電場強度大小相等，因此將同一摸索電荷放在a、b兩點處所受電場力大小相等，C錯誤，D正確。]4．一帶負電荷的質(zhì)點，在電場力作用下沿曲線abc從a運動到c，已知質(zhì)點的速率是遞減的。關(guān)于b點電場強度E的方向，下列圖示中可能正確的是(虛線是曲線在b點的切線)()ABCDD[電荷做曲線運動，電場力與速度方向不在同始終線上，應指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，不行能沿軌跡的切線方向，則場強也不行能沿軌跡的切線方向，故A錯誤。負電荷所受的電場力方向與場強方向相反，選項B中電場力方向與速度方向的夾角為銳角，電場力做正功，電荷的速率增大，與題不符，故B錯誤。選項C中場強方向指向軌跡的內(nèi)側(cè)，則電場力指向軌跡的外側(cè)，電荷的軌跡應向上彎曲，不行能沿如圖的軌跡運動，故C錯誤。選項D中場強方向指向軌跡的外側(cè)，則電場力指向軌跡的內(nèi)側(cè)，而且電場力方向與電荷的速度方向成鈍角、電場力做負功，電荷的速率減小，符合題意，故D正確。]5．(多選)圖(a)中AB是一個點電荷電場中的一條電場線，圖(b)則是放在電場線上a、b處的摸索電荷的電荷量與所受電場力的值之間的函數(shù)關(guān)系圖線，則下列狀況可能的是()(a)(b)A．場源是正電荷，位于A點 B．場源是正電荷，位于B點C．場源是負電荷，位于A點 D．場源是負電荷，位于B點AC[解題的關(guān)鍵是弄清圖象的物理意義。依據(jù)電場強度的定義式E＝eq\f(F,q)可知，F(xiàn)-q圖象的斜率大小的物理意義就是電場強度E的大小，則Ea>Eb。再由點電荷的場強公式E＝keq\f(Q,r2)可知，E∝eq\f(1,r2)，可得ra<rb，故無論場源電荷是正電荷還是負電荷，均應位于A點，故選項A、C正確。]6.如圖所示，一電子沿等量異種點電荷連線的中垂線由A→O→B勻速運動，電子重力不計，則電子除受電場力外，所受的另一個力的大小和方向改變狀況是()A．先變大后變小，方向水平向左B．先變大后變小，方向水平向右C．先變小后變大，方向水平向左D．先變小后變大，方向水平向右B[由電場的疊加原理，等量異種點電荷在其連線的中垂線上的電場強度在O點最大。離O點越遠場強越小，但各點的場強方向是相同的，都是水平向右(如圖所示)。電子沿中垂線勻速運動時，所受合力為零，電子受到的電場力方向與場強的方向相反，即水平向左，大小先變大后變小，因此另一個力先變大后變小，方向水平向右。]二、非選擇題(14分)7.如圖所示，A為帶正電Q的金屬板，在金屬板右側(cè)用絕緣細線懸掛一質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球，小球受到水平向右的靜電力作用而使細線與豎直方向成θ角，且此時小球在金屬板的垂直平分線上距板r處，試求小球所在處的電場強度。(重力加速度為g)[解析]分析小球的受力狀況，如圖所示，由平衡條件可得小球受到A板的庫侖力F＝mgtanθ小球所在處的電場強度E＝eq\f(F,q)＝eq\f(mgtanθ,q)因為小球帶正電，所以電場強度的方向為水平向右。[答案]eq\f(mgtanθ,q)，方向水平向右一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1.如圖所示，在豎直放置的光滑半圓形絕緣細管的圓心O處放一點電荷。將質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球從管的水平直徑端點A由靜止釋放，小球沿細管滑到最低點B時，對管壁恰好無壓力，重力加速度為g，則放于圓心處的電荷在AB弧中點處的電場強度的大小為()A．eq\f(mg,q) B．eq\f(2mg,q)C．eq\f(3mg,q) D．不能確定C[帶電小球從A點到B點的過程中，庫侖力方向始終和速度方向垂直，故只有重力對小球做功，小球機械能守恒，則mgR＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，在B處小球受重力和庫侖力，二者合力供應向心力，得qE－mg＝eq\f(mv\o\al(2,B),R)，解得E＝eq\f(3mg,q)，依據(jù)點電荷場強特點知，AB弧中點處場強也為eq\f(3mg,q)，C正確。]2．如圖所示，單匝正方形閉合線框abcd由粗細勻稱的絕緣棒制成，每邊長為A，P是線框的中心，線框上勻稱地分布著正電荷?，F(xiàn)在線框下側(cè)中點M處取下足夠短的帶電荷量為Q的一小段，將其沿PM連線向下移動eq\f(A,2)的距離到N處，若線框的其他部分的帶電荷量與電荷分布保持不變，則此時P點的電場強度大小為()A．keq\f(Q,A2) B．keq\f(3Q,2A2)C．keq\f(3Q,A2) D．keq\f(5Q,A2)C[沒有截取一小段時，依據(jù)對稱性知，P點的合場強為零，則截取的部分和剩下的其余部分在P點產(chǎn)生的場強等大反向，剩下的其余部分在P點產(chǎn)生的場強大小E1＝keq\f(Q,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(A,2)))eq\s\up12(2))＝keq\f(4Q,A2)，方向向下當截取的部分移到N點時，在P點產(chǎn)生的場強大小E2＝keq\f(Q,A2)，方向向上則P點的合場強大小E＝E1－E2＝keq\f(4Q,A2)－keq\f(Q,A2)＝keq\f(3Q,A2)，方向向下，故C正確。]3.兩個所帶電荷量分別為q1(q1>0)和q2的點電荷放在x軸上，相距為l，兩電荷連線上電場強度E與x的關(guān)系圖象如圖所示，則下列說法正確的是()A．q2>0且q1＝q2 B．q2<0且q1＝|q2|C．q2>0且q1>q2 D．q2<0且q1<|q2|A[由圖象知，在兩電荷連線上關(guān)于中點對稱的兩點處，電場強度大小相等、方向相反，由此可知兩電荷為等量同種電荷，選項A正確。]4．如圖所示，一半徑為R的圓盤上勻稱分布著電荷量為Q的電荷，在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d三個點，a和b、b和c、c和d間的距離均為R，在a點處有一電荷量為q(q>0)的固定點電荷。已知b點處的電場強度為零，則d點處電場強度的大小為(k為靜電力常量)()A．keq\f(3q,R2) B．keq\f(10q,9R2)C．keq\f(Q＋q,R2) D．keq\f(9Q＋q,9R2)B[由于在a點放置一點電荷q后，b點電場強度為零，說明點電荷q在b點產(chǎn)生的電場強度與圓盤上Q在b點產(chǎn)生的電場強度大小相等，即EQ＝Eq＝keq\f(q,R2)。依據(jù)對稱性可知Q在d點產(chǎn)生的電場強度大小EQ′＝keq\f(q,R2)，則Ed＝EQ′＋Eq′＝keq\f(q,R2)＋keq\f(q,3R2)＝keq\f(10q,9R2)，故選項B正確。]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(12分)電荷量為q＝1×10－4C的帶正電小物塊置于絕緣水平面上，所在空間存在沿水平方向且方向始終不變的電場，電場強度E的大小與時間t的關(guān)系，以及物塊速度v與時間t的關(guān)系如圖所示。若重力加速度g取10m/s2(1)物塊的質(zhì)量m；(2)物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ。[解析](1)由v-t圖象可知，前2s物塊做勻加速直線運動，由牛頓其次定律有qE1－μmg＝ma2s后物塊做勻速直線運動，由平衡條件有qE2＝μmg聯(lián)立得q(E1－E2)＝ma由E-t圖象和v-t圖象可得E1＝3×104N/C，E2＝2×104N/C，a＝1m/s2代入數(shù)據(jù)可解得m＝1kg。(2)μ＝eq\f(qE2,mg)＝eq\f(1×10－4×2×104,1×10)＝0.2。[答案](1)1kg(2)0.26．(14分)懸掛在O點的一根不行伸長的絕緣細線下端有一個質(zhì)量為m、帶電荷量為－q的小球，若在空間加一勻強電場，則小球靜止時細線與豎直方向夾角為θ，如圖所示。(1)求所加勻強電場的電場強度的最小值。(2)若在某時刻突然撤去電場，當小球運動到最低點時，求小球?qū)毦€的拉力的大小。[解析](1)當靜電力的方向與細線垂直時，電場強度最小。由mgsinθ＝qE，解得E＝eq\f(mgsinθ,q)，小球帶負電，所受靜電力方向與電場