2024-2025學年高中物理第1章靜電場第3節(jié)電場及其描述作業(yè)含解析魯科版選修3-1

PAGE5-電場及其描述(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．如圖所示，是在一個電場中A、B、C、D四點分別引入摸索電荷時，測得的摸索電荷的電荷量與它所受靜電力的函數(shù)關系圖象，那么下列敘述正確的是()A．A、B、C、D四點的電場強度大小相等B．A、B、C、D四點的電場強度大小關系是ED>EA>EB>ECC．A、B、C、D四點的電場強度大小關系是EA>EB>ED>ECD．無法確定這四個點的電場強度大小關系B[題圖中給出了A、B、C、D四個位置上摸索電荷所受靜電力大小與其電荷量的改變關系，由電場強度的定義式E＝eq\f(F,q)可知，F(xiàn)q圖象的斜率代表電場強度。斜率大的電場強度大，斜率小的電場強度小。故選項B正確，選項A、C、D錯誤。]2．在電場中某點引入電荷量為q的正電荷，這個電荷受到的電場力為F，則()A．在這點引入電荷量為2q的正電荷時，該點的電場強度將等于eq\f(F,2q)B．在這點引入電荷量為3q的正電荷時，該點的電場強度將等于eq\f(F,3q)C．在這點引入電荷量為2e的正離子時，則離子所受的電場力大小為2e·eq\f(F,q)D．若將一個電子引入該點，則由于電子帶負電，該點的電場強度的方向將和在這一點引入正電荷時相反C[電場強度是描述電場力的性質的物理量，它是由產生電場的電荷以及在電場中各點的位置確定的，與某點有無電荷或電荷的正負無關，所以解除選項中的A、B、D，而電場力F＝Eq不僅與電荷在電場中的位置有關，還與電荷q有關，該題中依據(jù)場強的定義式可知該點的場強大小為E＝eq\f(F,q)，則電荷量為2e的正離子所受的電場力大小應為F＝E·2e＝eq\f(F,q)·2e，C正確。]3．以下關于電場線的說法中，正確的是()A．電場線上每一點的切線方向都與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，同一檢驗電荷所受的電場力越大D．順著電場線移動電荷，電荷所受電場力的大小肯定不變C[電場線上每一點的切線方向都與正電荷在該點所受靜電力方向相同，與負電荷所受靜電力方向相反，選項A錯誤；只說沿電場線的方向，電場強度的大小無法確定，如沿電場線的方向，正電荷形成的電場的電場強度越來越小，負電荷形成的電場的電場強度越來越大，選項B錯誤；電場線越密的地方場強越大，由公式F＝qE可知選項C正確；順著電場線移動電荷，只要電場強度E的大小發(fā)生改變，則F＝E·q就發(fā)生改變，選項D錯誤。]4．一正電荷在電場中由P到Q做加速運動且加速度越來越大，則如圖所示的四個電場線正確的是()ABCDC[加速度越大，則電荷受電場力越大，也就是場強越大，即電場線越密。]5．如圖所示是點電荷Q四周的電場線，以下推斷正確的是()A．Q是正電荷，A點的電場強度大于B點的電場強度B．Q是正電荷，A點的電場強度小于B點的電場強度C．Q是負電荷，A點的電場強度大于B點的電場強度D．Q是負電荷，A點的電場強度小于B點的電場強度A[電場線總是從正電荷或無窮遠處動身，終止于無窮遠處或負電荷。所以Q是正電荷，電場線的疏密表示場強的強弱，電場線密的地方電場強，疏的地方電場弱，所以A點的電場強度大于B點的電場強度，故選項A正確。]6．(多選)真空中距點電荷(電荷量為Q)為r的A點處，放一個電荷量為q(q?Q)的點電荷，q受到的電場力大小為F，則A點的場強為()A．eq\f(F,Q)B．eq\f(F,q)C．keq\f(q,r2)D．keq\f(Q,r2)BD[E＝eq\f(F,q)中q指的是摸索電荷，E＝eq\f(kQ,r2)中Q指的是場源電荷，故B、D正確。]二、非選擇題(14分)7．如圖所示，在一帶負電的導體A旁邊有一點B，如在B處放置一個q1＝－2.0×10－8C的電荷，測出其受到的靜電力F1大小為4.0×10－6N，方向如圖，則：(1)B處場強多大？方向如何？(2)假如換成一個q2＝＋4.0×10－7C的電荷放在B點，其受力多大？此時B處場強多大？(3)假如將B處電荷拿走，B處的場強是多大？[解析](1)由場強公式可得EB＝eq\f(F1,|q1|)＝eq\f(4.0×10－6,2.0×10－8)N/C＝200N/C，因為是負電荷，所以場強方向與F1方向相反。(2)q2在B點所受靜電力F2＝q2EB＝4.0×10－7×200N＝8.0×10－5N，方向與場強方向相同，也就是與F1方向相反。此時B處場強仍為200N/C，方向與F1方向相反。(3)某點場強大小與有無摸索電荷無關，故將B處電荷拿走，B點場強大小仍為200N/C。[答案](1)200N/C方向與F1方向相反(2)8.0×10－5N200N/C(3)200N/C一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1．一個檢驗電荷在電場中某點受到的電場力為F，這點的電場強度為E，在下圖中能正確反映q、E、F三者關系的是()ABCDD[電場中某點的電場強度由電場本身的性質確定，與放入該點的檢驗電荷及其所受電場力無關，A、B錯誤；檢驗電荷在該點受到的電場力F＝Eq，F(xiàn)與q成正比，C錯誤，D正確。]2．在等量同種點電荷連線的中垂線上有A、B兩點，如圖所示，下列結論正確的是()A．EA＜EB，方向相同B．EA不行能等于EB，且方向相反C．EA和EB大小不行能相等，但方向相同D．EA和EB大小有可能相等，方向相同D[等量同種電荷連線中點O的電場強度為零，無窮遠處也為零，故從O點沿著中垂線到無窮遠處電場強度先增大后減小，場強最大的位置可能在AB連線之間，AB連線之外，故EA與EB的大小關系不確定。但方向是相同的，故D正確。]3．(多選)如圖所示，實線為方向未知的三條電場線，a、b兩帶電粒子從電場中的O點以相同的初速度飛出。僅在電場力作用下，兩粒子的運動軌跡如圖中虛線所示，則()A．a肯定帶正電，b肯定帶負電B．a的加速度減小，b的加速度增大C．a受到的電場力增大，b受到的電場力減小D．a受到的電場力減小，b受到的電場力增大BD[a、b兩帶電粒子僅在電場力作用下運動，說明兩帶電粒子應向各自所受電場力的方向偏轉，但不知場強方向，無法判定電荷的正負，選項A錯誤。因為b粒子向電場線密集的地方偏轉，所以b受到的電場力增大，加速度增大；而a粒子向電場線稀疏的地方偏轉，故a受到的電場力減小，加速度減小，選項B、D正確，C錯誤。]4．如圖所示，在光滑絕緣水平面上，三個帶電小球a、b和c分別位于邊長為l的正三角形的三個頂點上；a、b帶正電，電荷量均為q，c帶負電。整個系統(tǒng)置于方向水平的勻強電場中。已知靜電力常量為k。若三個小球均處于靜止狀態(tài)，則勻強電場場強的大小為()A．eq\f(\r(3)kq,3l2)B．eq\f(\r(3)kq,l2)C．eq\f(3kq,l2)D．eq\f(2\r(3)kq,l2)B[帶電小球a、b在小球c位置處產生的場強大小為Ea＝Eb＝eq\f(kq,l2)，方向如圖所示，依據(jù)平行四邊形定則，其合場強大小為Eab＝2keq\f(q,l2)·cos30°＝eq\f(\r(3)kq,l2)，由題意知，電場Eab應與外加的勻強電場E等大反向，即E＝eq\f(\r(3)kq,l2)，B正確。]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(12分)如圖所示，一質量為m的帶電液滴，在大小為E，方向豎直向上的勻強電場中處于靜止狀態(tài)，求：(1)這個液滴帶什么電？電荷量為多少？(2)當場強的大小突然變?yōu)樵瓉淼囊话耄较虮３植蛔儠r，液滴向什么方向運動？其加速度為多少？[解析](1)液滴受重力、電場力處于靜止狀態(tài)，電場力方向豎直向上，電場方向豎直向上，故液滴帶正電；又重力與電場力平衡，qE＝mg，解得q＝eq\f(mg,E)。(2)當場強的大小突然變?yōu)樵瓉淼囊话?，方向保持不變時，電場力變?yōu)樵瓉淼囊话?，小于重力，故液滴向下運動；mg－qeq\f(E,2)＝ma，代入數(shù)據(jù)得a＝eq\f(g,2)。[答案](1)正電eq\f(mg,E)(2)向下運動eq\f(1,2)g6．(14分)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，小球與右側金屬板相距為b，如圖所示。求：(1)小球所帶電荷量q是多少？(2)若剪斷絲線，小球遇到金屬板需多長時間？[解析](1)由于小球處于平衡狀態(tài)，對小球進行受力分析如圖所示。Tsinθ＝qE，Tcosθ＝mg，解得q＝eq\f(mgtanθ,E)。(2)因帶電小球受力平衡，重力與電場力的合力與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(g