2024-2025學年高中物理第一章靜電場3電場強度練習含解析新人教版選修3-1

PAGE7-電場強度基礎夯實一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題)1．(2024·廣東省臺山市華僑中學高二上學期期中)關于電場強度有下列說法，正確的是(A)A．電場中某點的電場強度在數值上等于單位電荷在該點所受的電場力B．電場強度的方向總是跟電場力的方向一樣C．在點電荷Q旁邊的隨意一點，假如沒有把摸索電荷q放進去，則這一點的電場強度為零D．依據公式E＝eq\f(F,q)可知，電場強度跟電場力成正比，跟放入電場中的電荷的電量成反比解析：依據公式E＝eq\f(F,q)，可知電場中某點的電場強度在數值上等于單位電荷在該點所受的電場力，選項A正確；電場強度的方向總是跟正電荷所受的電場力方向一樣，選項B錯誤；電場中某點的電場強度由電場本身確定，與是否放入摸索電荷無關，與摸索電荷所受的電場力和摸索電荷的電量無關，選項C、D錯誤；故選A。2．光滑絕緣水平面上有一帶正電的小球正在做勻速直線運動，當小球運動到a點時突然加上一個平行水平面的電場，發(fā)覺小球沿曲線abc運動且速率漸漸增大，則下列關于所加電場在b點的電場強度方向合理的是(虛線是曲線在b點的切線)(C)解析：由題意知，小球原來只受重力和支持力作用，加上電場后，小球運動狀態(tài)的變更僅由電場力引起，因小球帶正電，所受電場力方向(指向軌跡凹側)與電場強度方向一樣，又因小球速率是增加的，所以電場力方向與速度方向夾角應小于90°，C對。3．靜電除塵器是目前普遍采納的一種高效除塵器。某除塵器模型的收塵板是很長的條形金屬板，圖中直線ab為該收塵板的橫截面。工作時收塵板帶正電，其左側的電場線分布如圖所示；粉塵帶負電，在電場力作用下向收塵板運動，最終落在收塵板上。若用粗黑曲線表示原來靜止于P點的帶電粉塵顆粒的運動軌跡，下列4幅圖中可能正確的是(忽視重力和空氣阻力)(A)解析：依據力和運動的關系知，當粒子運動至電場中某一點時，運動速度與受力如圖所示，又據曲線運動學問知粒子運動軌跡夾在合外力與速度之間，可判定粉塵顆粒的運動軌跡如A選項中圖所示。4．下列選項中的各eq\f(1,4)圓環(huán)大小相同，所帶電荷量已在圖中標出，且電荷勻稱分布，各eq\f(1,4)圓環(huán)間彼此絕緣。坐標原點O處電場強度最大的是(B)解析：由電場強度的疊加原理，易判B中O處電場強度最大。5．(2024·貴州省凱里市第一中學高二上學期期中)如圖所示，實線為方向未知的三條電場線，從電場中的M點，以相同速度垂直于電場線方向飛出a、b兩個帶電粒子，他們僅在電場力的作用下運動軌跡如圖中的虛線所示，則(BD)A．a肯定帶負電，b肯定帶正電B．兩個粒子的動能均增大C．a的速度將減小，b的速度將增大D．a的加速度將減小，b的加速度將增大解析：依據兩粒子的偏轉方向，可知兩粒子帶異種電荷，但無法確定其詳細電性，故A錯誤；由粒子受力方向與速度方向的關系，可推斷電場力對兩粒子均做正功，兩粒子的速度、動能均增大，故B正確，C錯誤；從兩粒子的運動軌跡推斷，a經過的電場的電場線漸漸變得稀疏，b經過的電場的電場線漸漸變密，說明a的加速度減小，b的加速度增大，故D正確。6．法拉第首先提出用電場線形象生動地描繪電場，如圖所示為點電荷a、b所形成電場的電場線分布圖(箭頭未標出)。在M點處放置一個電荷量大小為q的負摸索點電荷，受到的電場力大小為F，以下說法正確的是(AB)A．由電場線分布圖可知M點處的場強比N點處場強小B．a、b為異種電荷，a的電荷量小于b的電荷量C．M點處的場強大小為eq\f(F,q)，方向與所受電場力方向相同D．假如M點處的點電荷電量變?yōu)?q，該處場強將變?yōu)閑q\f(F,2q)解析：依據電場線的疏密程度可判A、B正確；M點的場強大小為eq\f(F,q)，方向與電場力方向相反，C錯；場強大小與檢驗電荷電量大小無關，D錯。二、非選擇題7．如圖所示，絕緣細線一端固定于O點，另一端連接一電荷量為q、質量為m的帶正電小球，要使帶電小球靜止時細線與豎直方向夾角為α，可在空間加一勻強電場，則當所加的勻強電場沿著什么方向時可使場強最??？最小的場強多大？這時細線對小球的拉力多大？解析：如圖所示，帶電小球除受電場力外，還受自身的重力和細線的拉力，而重力的切向分力mgsinα有使小球擺下的效果，為了使小球靜止，電場力至少要平衡掉這個力，即電場力方向與水平方向成α角偏向右上方。F＝qEmin＝mgsinα，所以Emin＝eq\f(mgsinα,q)。細線對小球的拉力T＝mgcosα。實力提升一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題)1．(2024·上海市金山中學高二上學期期中)如圖是表示在同一點電荷電場中a、b、c、d四點分別引入檢驗電荷時，測得的檢驗電荷的電荷量跟它所受電場力的函數關系圖象，那么下列敘述正確的是(D)A．這個電場是勻強電場B．a、b、c、d四點的場強大小關系是Ea＞Eb＞Ec＞EdC．a、b、c、d四點的場強方向相同D．a、b、c、d四點肯定在同始終線上解析：由F－q圖象的斜率大小等于場強的大小得知，四點的場強大小關系是Ea＞Ec＞Eb＞Ed。所以此電場是非勻強電場，故A、B錯誤；由F－q圖象的斜率正負反映場強的方向得知，a、b、d三條直線的斜率均為正值，說明三點的場強方向均為正方向，方向相同，而c圖線的斜率是負值，說明c點的場強方向為負方向。故C錯誤；因力分別沿正方向和反方向，則說明四點肯定在同始終線上；故D正確，故選D。2．(2024·黑龍江省龍東南七校高二上學期期末聯考)如圖所示，質量為m，帶正電的滑塊，沿絕緣斜面勻速下滑，當滑至豎直向下的勻強電場區(qū)時，滑塊的運動狀態(tài)為(A)A．接著勻速下滑 B．將加速下滑C．減速下滑 D．上述三種狀況都有可能發(fā)生解析：設斜面的傾角為θ，滑塊沒有進入電場時，依據平衡條件得：mgsinθ＝f，N＝mgcosθ，又f＝μN得mgsinθ＝μmgcosθ，即sinθ＝μcosθ當滑塊進入電場時，設滑塊受到的電場力大小為F，依據正交分解得(mg＋F)sinθ＝μ(mg＋F)cosθ即受力仍平衡，所以滑塊仍做勻速運動，故選A。3．(2024·江西省新余市高二上學期期末)a、b兩個帶電小球的質量均為m，所帶電荷量分別為＋3q和－q，兩球間用絕緣細線連接，a球又用長度相同的絕緣細線懸掛在天花板上，在兩球所在的空間有方向向左的勻強電場，電場強度為E，平衡時細線都被拉緊。則平衡時可能位置是(D)解析：a球帶正電，受到的電場力水平向左，b球帶負電，受到的電場力水平向右。以整體為探討對象，整體所受的電場力大小為2qE，方向水平向左，分析受力如圖，則上面繩子應向左偏轉。設上面繩子與豎直方向的夾角為α，則由平衡條件得tanα＝eq\f(2qE,2mg)＝eq\f(qE,mg)以b球為探討對象，受力如圖。設ab間的繩子與豎直方向的夾角為β，則由平衡條件得tanβ＝eq\f(qE,mg)得到α＝β，所以依據幾何學問可知，b球在懸點的正下方，故D正確，ABC錯誤。4．AB和CD為圓上兩條相互垂直的直徑，圓心為O。將電量分別為＋q和－q的兩點電荷放在圓周上，其位置關于AB對稱且距離等于圓的半徑，如圖所示。要使圓心處的電場強度為零，可在圓周上再放一個適當的點電荷Q，則該點電荷(CD)A．應放在A點，Q＝2q B．應放在B點，Q＝－2qC．應放在C點，Q＝－q D．應放在D點，Q＝q解析：先將＋q、－q在O點產生的場強合成，因為＋q、－q與O點構成等邊三角形，可求出合場強E0方向水平向右，大小E0＝E1＝E2，如圖所示。欲使圓心O處的電場強度為零，所放置的點電荷Q在O點產生的場強方向必需水平向左，且大小也為E0。若在A點和B點放置點電荷Q，則它產生的場強只能沿豎直方向，達不到目的。若在C點放置點電荷Q，則必為負電荷，且Q＝－q，選項C對。若在D點放置點電荷Q，則必為正電荷，且Q＝q，選項D對。二、非選擇題5．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的關系和物塊速度v與時間t的關系如圖所示。若重力加速度g取10m/s2，求：(1)物塊的質量m；(2)物塊與水平面之間的動摩擦因數μ。答案：(1)1kg(2)0.2解析：(1)由圖可知，前2s物塊做勻加速直線運動，由牛頓其次定律有qE1－μmg＝ma，2s后物體做勻速直線運動，由力的平衡條件有qE2＝μmg。聯立解得q(E1－E2)＝ma。由圖可得E1＝3×104N/C，E2＝2×104N/C，a＝1m/s2，代入數據可得m＝1kg。(2)μ＝qE2/mg＝eq\f(2×104N/C×1×10－4C,1kg×10N/kg)＝0.26．(2024·廣東省臺山僑中高二上學期期中)如圖所示，一帶電量為＋q、質量為m的小球，從距地面高2h處以肯定的初速度水平拋出，在距拋出點水平距離為s處有根管口比小球大的豎直細管，細管的上口距地面高為h，為了使小球能無碰撞地落進管口通過管子，可在管子上方整個區(qū)域內加一水平向左的勻強電場，求：(1)小球的初速度；(2)應加電場的場強；(3)小球落地時的動能。答案：(1)v0＝Seq\r(\f(2g,h))(2)E＝eq\f(mgs,hq)方向水平向左(3)Ek＝2mgh解析：(1)要使小球無碰撞地通過管口，則當它到達管口時，速度方向為豎直向下，而小球水平方向僅受電場力，做勻減速運動到零，豎直方向為自由落體運動。從拋出到管口，在豎直方向有：h＝eq\f(1,2)gt2解得：t＝eq\r(\f(2h,g))在水平方向有：