2023高中物理第1章靜電場3電場強(qiáng)度課時作業(yè)新人教版選修3-1

PAGE電場強(qiáng)度基礎(chǔ)夯實一、選擇題(1～3題為單項選擇題，4、5題為多項選擇題)1．(四川綿陽一中2022～2022學(xué)年高二上學(xué)期期中)關(guān)于電場線的說法，正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232066)(C)A．電場線是在電場里實際存在的線B．電場強(qiáng)度方向總是跟電場線方向一致C．電場中任何兩條電場線都不可能相交D．電場線上任一點切線方向總是跟置于該點的電荷受力方向一致解析：電場線是人們?yōu)榱诵蜗蟮孛枋鲭妶龆氲木€，它不是真實存在的線，故A錯誤；電場強(qiáng)度方向跟正電荷所受電場力的方向一致，故B錯誤；電場線的切線方向即為場強(qiáng)的方向，故任意兩條電場線都不會相交，故C正確；電場線上任一點切線方向跟正電荷所受電場力的方向一致，跟負(fù)電荷所受電場力的方向相反，故D錯誤。2．靜電除塵器是目前普遍采用的一種高效除塵器。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(cè)的電場線分布如下圖；粉塵帶負(fù)電，在電場力作用下向收塵板運動，最后落在收塵板上。假設(shè)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，以下4幅圖中可能正確的選項是(忽略重力和空氣阻力)eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232067)(B)解析：根據(jù)力和運動的關(guān)系知，當(dāng)粒子運動至電場中某一點時，運動速度與受力如下圖，又據(jù)曲線運動知識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。3．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(biāo)出，且電荷均勻分布，各eq\f(1,4)圓環(huán)間彼此絕緣。坐標(biāo)原點O處電場強(qiáng)度最大的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232068)(B)解析：由電場強(qiáng)度的疊加原理，易判B中O處電場強(qiáng)度最大。4．(河北衡水中學(xué)2022～2022學(xué)年高二月考)真空中距點電荷(電荷量為Q)為r的A點處，放一個帶電荷量為q(q?Q)的點電荷，q受到的電場力大小為F，那么A點的場強(qiáng)為eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232069)(BD)A．eq\f(F,Q) B．eq\f(F,q)C．keq\f(q,r2) D．keq\f(Q,r2)解析：Q為場源電荷，q為試探電荷，q受到的是Q產(chǎn)生的電場的作用力。根據(jù)E＝eq\f(F,q)知B正確。根據(jù)E＝keq\f(Q,r2)知D項正確。5．法拉第首先提出用電場線形象生動地描繪電場，如下圖為點電荷a、b所形成電場的電場線分布圖(箭頭未標(biāo)出)。在M點處放置一個電荷量大小為q的負(fù)試探點電荷，受到的電場力大小為F，以下說法正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232070)(AB)A．由電場線分布圖可知M點處的場強(qiáng)比N點處場強(qiáng)小B．a(chǎn)、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(qiáng)大小為eq\f(F,q)，方向與所受電場力方向相同D．如果M點處的點電荷電量變?yōu)?q，該處場強(qiáng)將變?yōu)閑q\f(F,2q)解析：根據(jù)電場線的疏密程度可判A、B正確；M點的場強(qiáng)大小為eq\f(F,q)，方向與電場力方向相反，C錯；場強(qiáng)大小與檢驗電荷電量大小無關(guān)，D錯。二、非選擇題6．如下圖，在點電荷＋Q電場中的一條電場線上取a、b兩點，4Oa＝Ob。當(dāng)在a點放一電量為q＝1.5×10－8C的帶電的檢驗電荷時，受到的電場力為F＝3×10－6N。eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232071)(1)求a點的電場強(qiáng)度的大小、方向。把檢驗電荷從a點移去后，a點的電場強(qiáng)度怎樣變化？(2)如在b點放一個電子，e＝1.60×10－19C答案：(1)200N/C方向沿Oa向右不變(2)2.0×10－18N方向沿bO向左解析：(1)設(shè)a點的電場強(qiáng)度的大小為Ea。根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式，那么有：Ea＝eq\f(F,q)＝eq\f(3×10－6,1.5×10－8)N/C＝200N/C，方向沿Oa向右，把檢驗電荷從a點移去后，a點的電場強(qiáng)度不變。(2)設(shè)b點的電場強(qiáng)度的大小為Eb。據(jù)點電荷電場強(qiáng)度的公式，那么有：Ea＝keq\f(Q,r\o\al(2,Oa))，Eb＝keq\f(Q,r\o\al(2,Ob))得EbEa＝req\o\al(2,oa)req\o\al(2,ob)＝116可得Eb＝eq\f(1,16)Ea＝eq\f(1,16)×200N/C＝12.5N/C電子在b點受到的電場力F＝eEb＝1.60×10－19×12.5N＝2.0×10－18N，方向沿bO向左。7．(南京市江浦高中2022～2022學(xué)年高二上學(xué)期階段考試)一根長為L的線吊著一質(zhì)量為m的帶電量為q的小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場中，如下圖，線與豎直方向成37°角，現(xiàn)突然將該電場方向變?yōu)橄蛳虑掖笮〔蛔?，不考慮因電場的改變而帶來的其他影響，(重力加速度為g)，求：eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232072)(1)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度的大??；(2)求小球經(jīng)過最低點時線的拉力。答案：(1)eq\f(3mg,4q)(2)eq\f(49,20)mg解析：(1)小球平衡時受到繩子的拉力、重力和電場力，由平衡條件得：mgtan37°＝qE解得：E＝eq\f(3mg,4q)(2)電場方向變成向下后，重力和電場力都向下，兩個力做功，小球開始擺動做圓周運動由動能定理：eq\f(1,2)mv2＝(mg＋qE)L(1－cos37°)在最低點時繩子的拉力、重力和電場力的合力提供向心力，T－(mg＋qE)＝meq\f(v2,L)解得：T＝(mg＋qE)＋meq\f(v2,L)＝eq\f(49mg,20)。能力提升一、選擇題(1～3題為單項選擇題，4、5題為多項選擇題)1．(四川成都七中2022～2022學(xué)年高二上學(xué)期檢測)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(shù)關(guān)系圖象，那么以下表達(dá)正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232073)(D)A．這個電場是勻強(qiáng)電場B．a(chǎn)、b、c、d四點的場強(qiáng)大小關(guān)系是Ea＞Eb＞Ec＞EdC．a(chǎn)、b、c、d四點的場強(qiáng)方向相同D．a(chǎn)、b、c、d四點一定在同一直線上解析：由F－q圖象的斜率大小等于場強(qiáng)的大小得知，四點的場強(qiáng)大小關(guān)系是Ea＞Ec＞Eb＞Ed。所以此電場是非勻強(qiáng)電場，故A、B錯誤；由F－q圖象的斜率正負(fù)反映場強(qiáng)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(qiáng)方向均為正方向，方向相同，而c圖線的斜率是負(fù)值，說明c點的場強(qiáng)方向為負(fù)方向。故C錯誤；因力分別沿正方向和反方向，那么說明四點一定在同一直線上；故D正確，應(yīng)選D。2．(高密一中2022～2022學(xué)年高二上學(xué)期質(zhì)檢)如下圖，實線為三條未知方向的電場線，從電場中的M點以相同的速度飛出a、b兩個帶電粒子，a、b的運動軌跡如圖中的虛線所示(a、b只受電場力作用)，那么eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232074)(D)A．a(chǎn)一定帶正電，b一定帶負(fù)電B．電場力對a做正功，對b做負(fù)功C．a(chǎn)的速度將減小，b的速度將增大D．a(chǎn)的加速度將減小，b的加速度將增大解析：由于電場線方向未知，故不能確定帶電粒子的電性，A錯誤；由于a、b粒子在電場力作用下做曲線運動，電場力做正功，兩粒子的速度都增大，B、C錯誤；加速度由電場力產(chǎn)生，由于b處電場線較a處密，所以b處電場強(qiáng)度大，由E＝eq\f(F,q)知，帶電粒子在b處受電場力大，故加速度大，D正確。3．如下圖，質(zhì)量為m，帶正電的滑塊，沿絕緣斜面勻速下滑，當(dāng)滑至豎直向下的勻強(qiáng)電場區(qū)時，滑塊的運動狀態(tài)為eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232075)(B)A．繼續(xù)勻速下滑B．將加速下滑C．減速下滑D．上述三種情況都有可能發(fā)生解析：設(shè)斜面的傾角為θ，滑塊沒有進(jìn)入電場時，根據(jù)平衡條件得：mgsinθ＝f，N＝mgcosθ，又f＝μN(yùn)得mgsinθ＝μmgcosθ，即sinθ＝μcosθ當(dāng)滑塊進(jìn)入電場時，設(shè)滑塊受到的電場力大小為F，根據(jù)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，應(yīng)選A。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(guān)于AB對稱且距離等于圓的半徑，如下圖。要使圓心處的電場強(qiáng)度為零，可在圓周上再放一個適當(dāng)?shù)狞c電荷Q，那么該點電荷eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232076)(CD)A．應(yīng)放在A點，Q＝2q B．應(yīng)放在B點，Q＝－2qC．應(yīng)放在C點，Q＝－q D．應(yīng)放在D點，Q＝q解析：先將＋q、－q在O點產(chǎn)生的場強(qiáng)合成，因為＋q、－q與O點構(gòu)成等邊三角形，可求出合場強(qiáng)E0方向水平向右，大小E0＝E1＝E2，如下圖。欲使圓心O處的電場強(qiáng)度為零，所放置的點電荷Q在O點產(chǎn)生的場強(qiáng)方向必須水平向左，且大小也為E0。假設(shè)在A點和B點放置點電荷Q，那么它產(chǎn)生的場強(qiáng)只能沿豎直方向，達(dá)不到目的。假設(shè)在C點放置點電荷Q，那么必為負(fù)電荷，且Q＝－q，選項C對。假設(shè)在D點放置點電荷Q，那么必為正電荷，且Q＝q，選項D對。5．某靜電場中的電場線如下圖，帶電粒子在電場中僅受電場力作用，其運動軌跡如圖中虛線所示，由M運動到N，以下說法正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232077)(ACD)A．粒子必定帶正電荷B．粒子在M點的加速度大于它在N點的加速度C．粒子在M點的加速度小于它在N點的加速度D．粒子在M點的動能小于它在N點的動能解析：根據(jù)電荷運動軌跡彎曲的情況，可以確定點電荷受電場力的方向沿電場線方向，故此點電荷帶正電，A選項正確。由于電場線越密，場強(qiáng)越大，點電荷受電場力就越大，根據(jù)牛頓第二定律可知其加速度也越大，故此點電荷在N點加速度大，C選項正確。粒子從M點到N點，電場力做正功，根據(jù)動能定理得此點電荷在N點動能大，故D選項正確。二、非選擇題6．(湖南衡陽八中2022～2022學(xué)年高二上學(xué)期檢測)在一個點電荷Q形成的電場中，建立如圖甲所示的Ox坐標(biāo)軸，坐標(biāo)軸上A、B兩點的坐標(biāo)分別為2.0m和5.0m。放在A、B兩點的試探電荷所受電場力大小跟其電量的關(guān)系圖象分別如圖乙中直線a、b所示。如果放在A點的試探電荷帶正電、放在B點的試探電荷帶負(fù)電，那么它們受到的電場力方向都跟x軸的正方向相同。求：eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232078)(1)B點的電場強(qiáng)度的大小和方向。(2)試判斷點電荷Q的電性，并說明理由。(3)點電荷Q的位置坐標(biāo)。答案：(1)40V/m，沿x軸的負(fù)方向(2)負(fù)電(3)4.4m解析：(1)據(jù)圖乙和場強(qiáng)的定義式可知：EB＝eq\f(Fb,qb)＝40V/m據(jù)場強(qiáng)方向的規(guī)定可知沿x軸負(fù)向。(2)由于放在A點的試探電荷帶正電、放在B點的試探電荷帶負(fù)電，而它們受到的電場力方向都跟x軸的正方向相同，所以Q應(yīng)在AB之間，且?guī)ж?fù)電。(3)據(jù)圖乙和場強(qiáng)的定義式可知：Ea＝eq\f(Fa,qa)＝2.5V/m設(shè)Q的位置坐標(biāo)為x，據(jù)點電荷的場強(qiáng)公式得：Ea＝eq\f(kQ,x－22)，Eb＝eq\f(kQ,5－x2)聯(lián)立以上代入數(shù)據(jù)解得：x＝4.4m處。7．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(qiáng)度E的大小與時間t的關(guān)系和物塊速度v與時間t的關(guān)系如下圖。假設(shè)重力加速度g取10m/s2，求：eq\x