2024-2025學(xué)年高中物理第1章靜電場(chǎng)3電場(chǎng)強(qiáng)度作業(yè)含解析新人教版選修3-1

PAGE6-電場(chǎng)強(qiáng)度(時(shí)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(chǎng)強(qiáng)度，下列說法正確的是()A．在以點(diǎn)電荷為球心、r為半徑的球面上，各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都相同B．正電荷四周的電場(chǎng)強(qiáng)度肯定比負(fù)電荷四周的電場(chǎng)強(qiáng)度大C．若放入正電荷時(shí)，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向向右，則放入負(fù)電荷時(shí)，該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向仍向右D．電荷所受到的靜電力很大，說明該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度很大C[電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，在以點(diǎn)電荷為球心、r為半徑的球面上，各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小是相同的，但是方向不同，所以不能說電場(chǎng)強(qiáng)度相同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；判定場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)的場(chǎng)源電荷的正負(fù)沒有關(guān)系，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與摸索電荷無關(guān)，選項(xiàng)C正確；雖然電場(chǎng)強(qiáng)度的大小可以用E＝eq\f(F,q)來計(jì)算，但E＝eq\f(F,q)并不是電場(chǎng)強(qiáng)度的確定式，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小是一個(gè)定值，與所放入的摸索電荷及電荷的受力狀況無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]2．兩點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示，A、B是電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，下列推斷正確的是()A．A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小不等，方向相同B．A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向不同C．左邊電荷帶負(fù)電，右邊電荷帶正電D．兩電荷所帶電荷量相等C[電場(chǎng)線的疏密代表電場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱，電場(chǎng)線越密，代表電場(chǎng)越強(qiáng)，電場(chǎng)方向?yàn)殡妶?chǎng)線的切線方向，故從圖中可以看出A點(diǎn)、B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向均不同，故A、B錯(cuò)誤；電場(chǎng)線從正電荷指向負(fù)電荷，故C正確；右邊電荷四周的電場(chǎng)線密集，故此電荷的電荷量較大，故D錯(cuò)誤。]3.如圖為真空中兩點(diǎn)電荷A、B形成的電場(chǎng)中的一簇電場(chǎng)線，已知該電場(chǎng)線關(guān)于虛線對(duì)稱，O點(diǎn)為A、B電荷連線的中點(diǎn)，a、b為其連線的中垂線上對(duì)稱的兩點(diǎn)，則下列說法正確的是()A．A、B可能是帶等量異號(hào)的正、負(fù)電荷B．A、B可能是帶不等量的正電荷C．a(chǎn)、b兩點(diǎn)處無電場(chǎng)線，故其電場(chǎng)強(qiáng)度可能為零D．同一摸索電荷在a、b兩點(diǎn)處所受電場(chǎng)力大小相等，方向肯定相反D[從電場(chǎng)線向外且對(duì)稱可知，A、B點(diǎn)電荷帶等量正電荷，A、B錯(cuò)誤；依據(jù)電場(chǎng)的疊加，a點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度向上，b點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度向下，且由于對(duì)稱性可知，兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，因此將同一摸索電荷放在a、b兩點(diǎn)處所受電場(chǎng)力大小相等，C錯(cuò)誤，D正確。]4．一帶負(fù)電荷的質(zhì)點(diǎn)，在電場(chǎng)力作用下沿曲線abc從a運(yùn)動(dòng)到c，已知質(zhì)點(diǎn)的速率是遞減的。關(guān)于b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向，下列圖示中可能正確的是(虛線是曲線在b點(diǎn)的切線)()ABCDD[電荷做曲線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力與速度方向不在同始終線上，應(yīng)指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，不行能沿軌跡的切線方向，則場(chǎng)強(qiáng)也不行能沿軌跡的切線方向，故A錯(cuò)誤。負(fù)電荷所受的電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反，選項(xiàng)B中電場(chǎng)力方向與速度方向的夾角為銳角，電場(chǎng)力做正功，電荷的速率增大，與題不符，故B錯(cuò)誤。選項(xiàng)C中場(chǎng)強(qiáng)方向指向軌跡的內(nèi)側(cè)，則電場(chǎng)力指向軌跡的外側(cè)，電荷的軌跡應(yīng)向上彎曲，不行能沿如圖的軌跡運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤。選項(xiàng)D中場(chǎng)強(qiáng)方向指向軌跡的外側(cè)，則電場(chǎng)力指向軌跡的內(nèi)側(cè)，而且電場(chǎng)力方向與電荷的速度方向成鈍角、電場(chǎng)力做負(fù)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(gè)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，圖(b)則是放在電場(chǎng)線上a、b處的摸索電荷的電荷量與所受電場(chǎng)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(chǎng)源是正電荷，位于A點(diǎn) B．場(chǎng)源是正電荷，位于B點(diǎn)C．場(chǎng)源是負(fù)電荷，位于A點(diǎn) D．場(chǎng)源是負(fù)電荷，位于B點(diǎn)AC[解題的關(guān)鍵是弄清圖象的物理意義。依據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)度E的大小，則Ea>Eb。再由點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式E＝keq\f(Q,r2)可知，E∝eq\f(1,r2)，可得ra<rb，故無論場(chǎng)源電荷是正電荷還是負(fù)電荷，均應(yīng)位于A點(diǎn)，故選項(xiàng)A、C正確。]6.如圖所示，一電子沿等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線由A→O→B勻速運(yùn)動(dòng)，電子重力不計(jì)，則電子除受電場(chǎng)力外，所受的另一個(gè)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(chǎng)的疊加原理，等量異種點(diǎn)電荷在其連線的中垂線上的電場(chǎng)強(qiáng)度在O點(diǎn)最大。離O點(diǎn)越遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)越小，但各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)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(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合力為零，電子受到的電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)的方向相反，即水平向左，大小先變大后變小，因此另一個(gè)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(xì)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(xì)線與豎直方向成θ角，且此時(shí)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(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(F,q)＝eq\f(mgtanθ,q)因?yàn)樾∏驇д姡噪妶?chǎng)強(qiáng)度的方向?yàn)樗较蛴?。[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(xì)管的圓心O處放一點(diǎn)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(diǎn)A由靜止釋放，小球沿細(xì)管滑到最低點(diǎn)B時(shí)，對(duì)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(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)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(diǎn)到B點(diǎn)的過程中，庫侖力方向始終和速度方向垂直，故只有重力對(duì)小球做功，小球機(jī)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(yīng)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(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)特點(diǎn)知，AB弧中點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)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(xì)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(diǎn)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(dòng)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(shí)P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)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(shí)，依據(jù)對(duì)稱性知，P點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，則截取的部分和剩下的其余部分在P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)等大反向，剩下的其余部分在P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)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(dāng)截取的部分移到N點(diǎn)時(shí)，在P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小E2＝keq\f(Q,A2)，方向向上則P點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)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(gè)所帶電荷量分別為q1(q1>0)和q2的點(diǎn)電荷放在x軸上，相距為l，兩電荷連線上電場(chǎng)強(qiáng)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(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)處，電場(chǎng)強(qiáng)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(xiàng)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(gè)點(diǎn)，a和b、b和c、c和d間的距離均為R，在a點(diǎn)處有一電荷量為q(q>0)的固定點(diǎn)電荷。已知b點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，則d點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)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(diǎn)放置一點(diǎn)電荷q后，b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零，說明點(diǎn)電荷q在b點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度與圓盤上Q在b點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，即EQ＝Eq＝keq\f(q,R2)。依據(jù)對(duì)稱性可知Q在d點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)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(xiàng)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(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小與時(shí)間t的關(guān)系，以及物塊速度v與時(shí)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(dòng)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(yùn)動(dòng)，由牛頓其次定律有qE1－μmg＝ma2s后物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，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(diǎn)的一根不行伸長的絕緣細(xì)線下端有一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為－q的小球，若在空間加一勻強(qiáng)電場(chǎng)，則小球靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向夾角為θ，如圖所示。(1)求所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的最小值。(2)若在某時(shí)刻突然撤去電場(chǎng)，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，求小球?qū)?xì)線的拉力的大小。[解析](1)當(dāng)靜電力的方向與細(xì)線垂直時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度最小。由mgsinθ＝qE，解得E＝eq\f(mgsinθ,q)，小球帶負(fù)電，所受靜電力方向與電場(chǎng)