2024-2025學(xué)年新教材高中物理第1章靜電力與電場(chǎng)強(qiáng)度3電場(chǎng)與電場(chǎng)強(qiáng)度課時(shí)練習(xí)含解析魯科版必修3

PAGE8-電場(chǎng)與電場(chǎng)強(qiáng)度(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.關(guān)于電場(chǎng),下列說法中正確的是 ()A.電場(chǎng)是電荷四周空間假想的特別物質(zhì)B.電場(chǎng)是為了便于探討電荷的運(yùn)動(dòng)而引入的志向模型C.電荷四周分布的電場(chǎng)線就是電場(chǎng)D.電荷間的相互作用是通過電場(chǎng)產(chǎn)生的【解析】選D。電場(chǎng)是實(shí)際存在的物質(zhì),不是志向化模型,故A、B錯(cuò)誤。電荷的四周存在電場(chǎng),而電場(chǎng)線是假想的,故C錯(cuò)誤。電荷間的相互作用是通過電場(chǎng)作媒介產(chǎn)生的,故D正確。2.一正電荷在電場(chǎng)中由P到Q做勻加速運(yùn)動(dòng),那么它是在下列哪個(gè)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) ()【解析】選A。一正電荷在電場(chǎng)中由P到Q做勻加速運(yùn)動(dòng),加速度恒定不變,故受到的電場(chǎng)力也是恒定不變的,由A圖可知正電荷由左向右運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng),故電場(chǎng)力不變,故A正確;由B、D圖知正電荷由左向右運(yùn)動(dòng)時(shí)電場(chǎng)線越來越疏,故電荷受力越來越小,故B、D錯(cuò)誤;由C圖知正電荷受力向右,電場(chǎng)線越來越密,故場(chǎng)強(qiáng)越來越大,故正電荷受到的電場(chǎng)力越來越大,故C錯(cuò)誤。3.把一個(gè)帶電量為q的摸索電荷放在電場(chǎng)中的P點(diǎn),測(cè)得P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E,電場(chǎng)強(qiáng)度的方向向東,已知q為正值,則 ()A.若把帶電量為-q的點(diǎn)電荷放在P點(diǎn),則P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度仍為E,電場(chǎng)強(qiáng)度的方向向東B.若把帶電量為+2q的點(diǎn)電荷放在P點(diǎn),則P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為,電場(chǎng)強(qiáng)度的方向向東C.若在P點(diǎn)不放電荷,則P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于零D.電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與該摸索電荷的帶電量成正比【解析】選A。電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是由電場(chǎng)本身確定的,只要P點(diǎn)在電場(chǎng)中的位置確定,它的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)是一個(gè)確定值,與摸索電荷的正負(fù)和帶電量的多少無關(guān),故A正確,B、C、D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】電場(chǎng)線的形態(tài)可以用試驗(yàn)來模擬,把頭發(fā)屑懸浮在蓖麻油里,加上電場(chǎng),頭發(fā)屑就依據(jù)電場(chǎng)的方向排列起來,如圖所示。關(guān)于此試驗(yàn),下列說法正確的是 ()A.a圖是模擬兩等量同種電荷的電場(chǎng)線B.b圖肯定模擬兩等量正電荷的電場(chǎng)線C.a圖中的A、B應(yīng)接高壓起電裝置的兩極D.b圖中的A、B兩點(diǎn)應(yīng)接高壓起電裝置的兩極【解析】選C。高壓起電機(jī)兩極產(chǎn)生異種電荷,由圖知,a圖模擬等量異種電荷的電場(chǎng)線,b圖模擬等量同種電荷的電場(chǎng)線,故選C。4.如圖所示是靜電場(chǎng)的一部分電場(chǎng)分布,下列說法正確的是 ()A.這個(gè)電場(chǎng)可能是負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)B.A處的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B處的電場(chǎng)強(qiáng)度C.負(fù)電荷在A處所受的電場(chǎng)力方向沿A點(diǎn)的切線方向D.點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)處的瞬時(shí)加速度比在B點(diǎn)處的瞬時(shí)加速度小(不計(jì)重力)【解題指南】解答本題要留意以下兩個(gè)方面:(1)電場(chǎng)線是從正電荷或者無窮遠(yuǎn)發(fā)出,到無窮遠(yuǎn)處或負(fù)電荷為止,電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大,電場(chǎng)線疏的地方電場(chǎng)強(qiáng)度小。(2)電場(chǎng)力F=qE,同一電荷在場(chǎng)強(qiáng)越大的地方,所受的電場(chǎng)力越大。【解析】選B。依據(jù)圖像推斷這不是孤立的負(fù)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng),故A錯(cuò)誤。電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大,電場(chǎng)線疏的地方電場(chǎng)強(qiáng)度小,所以EA>EB,依據(jù)F=qE=ma知q在A點(diǎn)處的瞬時(shí)加速度比在B點(diǎn)處的瞬時(shí)加速度大,故B正確,D錯(cuò)誤。電場(chǎng)線的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向,由F=qE知負(fù)電荷在A點(diǎn)處受到的電場(chǎng)力的方向與場(chǎng)強(qiáng)的方向相反,故C錯(cuò)誤。5.下列各圖中,能正確表示一對(duì)等量異種電荷電場(chǎng)線分布的是 ()【解析】選C。依據(jù)電場(chǎng)線的特點(diǎn):電場(chǎng)線從正電荷或無窮遠(yuǎn)處動(dòng)身到無窮遠(yuǎn)處或負(fù)電荷終止?？芍狢圖能正確表示一對(duì)等量異種電荷電場(chǎng)線的分布,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。【加固訓(xùn)練】A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷在真空中所產(chǎn)生電場(chǎng)的電場(chǎng)線(方向未標(biāo)出)如圖所示。圖中C點(diǎn)為兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn),MN為兩點(diǎn)電荷連線的中垂線,D為中垂線上的一點(diǎn),電場(chǎng)線的分布關(guān)于MN左右對(duì)稱。則下列說法中正確的是 ()A.這兩點(diǎn)電荷肯定是同種電荷B.這兩點(diǎn)電荷肯定是不等量異種電荷C.D、C兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相等D.C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大【解析】選D。由題圖可知電場(chǎng)線關(guān)于中垂線對(duì)稱,兩點(diǎn)電荷肯定是等量異種電荷,則A、B不符合題意;在等量異種電荷連線的中垂線上,C點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最大,離C點(diǎn)越遠(yuǎn),場(chǎng)強(qiáng)越小,則C不符合題意,D正確。6.A、B是一條電場(chǎng)線上的兩個(gè)點(diǎn),一帶負(fù)電的微粒僅在靜電力的作用下,以肯定的初速度從A點(diǎn)沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),其v-t圖像如圖所示。則此電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布可能是 ()【解析】選A。從題圖中可以干脆看出,粒子的速度隨時(shí)間的增大漸漸減小,圖線的斜率漸漸增大,說明粒子的加速度漸漸增大,電場(chǎng)強(qiáng)度漸漸變大,從A到B電場(chǎng)線漸漸變密,綜合分析可知,微粒是順著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)的,由電場(chǎng)線疏處到達(dá)密處,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。二、計(jì)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(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(12分)在真空中O點(diǎn)放一個(gè)電荷Q=+2.0×10-9C,直線MN通過O點(diǎn),OM的距離r=30cm,M點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)電荷q=-3.0×10-10C,如圖所示,已知靜電力常量為k=9.0×109N·m2/C(1)q在M點(diǎn)受到的靜電力的大小;(2)M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小;拿走q后M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小?！窘馕觥?1)距離r=30cm=0.3m,依據(jù)庫(kù)侖定律有:F=k=N=6×10-8N,方向向左;(2)拿走q前M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為:E==N/C=200N/C,方向向右;拿走q后M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)仍為200N/C,方向向右。答案:(1)6×10-8N(2)200N/C200N/C8.(12分)如圖所示,電荷量為q=+3.0×10-8C的小球A系在絕緣細(xì)繩下端,另一帶電量為Q=+4×10-7C的小球B固定于懸點(diǎn)的正下方(A、B均可視為點(diǎn)電荷),輕繩長(zhǎng)L=10cm,且與豎直方向角度為θ=37°,小球A、B靜止于同一高度。已知重力加速度g取10m/s(1)小球B在A處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向;(2)小球A的質(zhì)量m?！窘馕觥?1)小球B在A處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小:E==k,代入數(shù)據(jù)可得:E=1.0×106N/C,方向由B向A;(2)小球A受到重力、繩子拉力和B對(duì)A的庫(kù)侖力,據(jù)平衡條件得:mgtanθ=qE,解得:m==4×10-3kg。答案:(1)1.0×106N/C方向由B向A(2)4×10-3【加固訓(xùn)練】如圖,x軸上,有一長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線連接均帶負(fù)電的兩個(gè)小球A、B,兩球質(zhì)量均為m,B球帶電荷量大小為q,A球距O點(diǎn)的距離為L(zhǎng)?？臻g有一豎直向下沿x軸方向的靜電場(chǎng),電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小按E=x分布(x是軸上某點(diǎn)到O點(diǎn)的距離)。兩球現(xiàn)處于靜止?fàn)顟B(tài),不計(jì)兩球之間的庫(kù)侖力作用,重力加速度為g。(1)求A球所帶的電荷量大小qA;(2)剪斷細(xì)線后,求B球下落速度達(dá)到最大時(shí),B球與O點(diǎn)的距離x0。【解析】(1)對(duì)A、B由整體法,結(jié)合共點(diǎn)力平衡的條件得:2mg-qA··L-q··2L=0代入數(shù)據(jù)解得:qA=6q(2)當(dāng)B球下落速度達(dá)到最大時(shí),由平衡條件得:mg=qE=q·x0解得:x0=4L答案:(1)6q(2)4L(15分鐘·40分)9.(6分)在電場(chǎng)中的A、B兩處分別引入不同的摸索電荷q,得到摸索電荷所受的電場(chǎng)力隨電荷量改變的關(guān)系如圖所示,則 ()A.EA>EBB.EA<EBC.EA=EB D.不能判定EA、EB的大小【解析】選A。圖線斜率的肯定值表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,A圖線斜率的肯定值大,所以A處的電場(chǎng)強(qiáng)度大,B圖線斜率的肯定值小,電場(chǎng)強(qiáng)度小,EA>EB。故A正確,B、C、D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】檢驗(yàn)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力為F,這點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E,在下列圖中能正確反映q、E、F三者關(guān)系的是 ()【解析】選D。電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身的性質(zhì)確定,與放入該點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷及所受的靜電力無關(guān),A、B錯(cuò)誤;檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)受到的靜電力F=Eq,F正比于q,C錯(cuò)誤,D正確。10.(6分)某靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線方向不確定,分布如圖所示,帶電粒子在電場(chǎng)中僅受靜電力作用,其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示,由M運(yùn)動(dòng)到N,以下說法正確的是 ()A.粒子必定帶正電荷B.該靜電場(chǎng)肯定是孤立正電荷產(chǎn)生的C.粒子在M點(diǎn)的速度大于它在N點(diǎn)的速度D.粒子在M點(diǎn)的加速度小于它在N點(diǎn)的加速度【解析】選D。由電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡可知,電荷所受的電場(chǎng)力斜向上,由于電場(chǎng)線的方向未知,所以不能確定電荷的電性,故A錯(cuò)誤。孤立正電荷的電場(chǎng)線是從正電荷動(dòng)身到無窮遠(yuǎn)處終止的直線,故該靜電場(chǎng)肯定不是孤立正電荷產(chǎn)生的,故B錯(cuò)誤。若正電荷沿著電場(chǎng)的方向運(yùn)動(dòng),所以電場(chǎng)力做正功,電荷的電勢(shì)能減小,動(dòng)能增加,所以粒子在M點(diǎn)的速度小于它在N點(diǎn)的速度,故C錯(cuò)誤。電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大,電場(chǎng)線疏的地方電場(chǎng)強(qiáng)度小,由題圖可知,N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的大小,在N點(diǎn)的受力大于在M點(diǎn)的受力,所以粒子在M點(diǎn)的加速度小于它在N點(diǎn)的加速度,故D正確?！究偨Y(jié)提升】帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的解題思路(1)確定電場(chǎng)方向:依據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的方向或電場(chǎng)線的切線方始終確定。(2)確定帶電粒子受力方向:正電荷受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相同,負(fù)電荷受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相反。(3)確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡:帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡向受力方向偏轉(zhuǎn)。11.(6分)(多選)兩個(gè)帶等量正電荷的點(diǎn)電荷,O點(diǎn)為兩電荷連線的中點(diǎn),a點(diǎn)在連線的中垂線上,若在a點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)電子,如圖所示,關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是 ()A.電子在從a點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中,加速度可能先增大再減小B.電子在從a點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中,加速度肯定越來越小,速度肯定越來越大C.電子運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí),加速度為零,速度最大D.電子通過O點(diǎn)后,速度越來越小,加速度始終增大【解析】選A、C。在等量同種正電荷連線中點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零,無窮遠(yuǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,所以在中垂線上從中點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度是先增大后減小,方向從O點(diǎn)沿中垂線指向無窮遠(yuǎn)處,而場(chǎng)強(qiáng)最大處可能在a點(diǎn)上方,也可能在a點(diǎn)下方,也可能在a點(diǎn),所以電子從a點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中,加速度可能先增大后減小,故A正確,B錯(cuò)誤;在O點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度為零,電子受力為零,電子的加速度為零,在此處速度達(dá)到最大,故C正確;電子通過O點(diǎn)后,電子受電場(chǎng)力方向豎直向上,大小也是先增大后減小,所以電子的速度將減小,且加速度可能先增大后減小,故D錯(cuò)誤。12.(22分)在一個(gè)點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中,Ox坐標(biāo)軸與它的一條電場(chǎng)線重合,坐標(biāo)軸上A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為2.0m和10.0m。已知放在A、B兩點(diǎn)的摸索電荷受到的電場(chǎng)力方向都跟x軸的正方向相同,電場(chǎng)力的大小跟摸索電荷所帶電荷量大小的關(guān)系分別如圖中直線a、b所示,放在A點(diǎn)的摸索電荷帶正電,放在B點(diǎn)的摸索電荷帶負(fù)電。求:(1)A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向;(2)試推斷點(diǎn)電荷Q的電性,并確定點(diǎn)電荷Q的位置坐標(biāo)?！窘忸}指南】解答本題要留意以下兩個(gè)方面:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度等于電荷所受電場(chǎng)力和該電荷電量的比值,即E=,方向與正電荷所受電場(chǎng)力方向相同;(2)兩摸索電荷受到的電場(chǎng)力方向都跟x軸的正方向相同,而正電荷所受電場(chǎng)力的方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同,負(fù)電荷所受電場(chǎng)力的方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反;從而知道點(diǎn)電荷位于A