2024-2025學年新教材高中物理第1章靜電力與電場強度3電場與電場強度課時練習含解析魯科版必修3

PAGE8-電場與電場強度(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.關于電場,下列說法中正確的是 ()A.電場是電荷四周空間假想的特別物質(zhì)B.電場是為了便于探討電荷的運動而引入的志向模型C.電荷四周分布的電場線就是電場D.電荷間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的【解析】選D。電場是實際存在的物質(zhì),不是志向化模型,故A、B錯誤。電荷的四周存在電場,而電場線是假想的,故C錯誤。電荷間的相互作用是通過電場作媒介產(chǎn)生的,故D正確。2.一正電荷在電場中由P到Q做勻加速運動,那么它是在下列哪個電場中運動 ()【解析】選A。一正電荷在電場中由P到Q做勻加速運動,加速度恒定不變,故受到的電場力也是恒定不變的,由A圖可知正電荷由左向右運動,電場為勻強電場,故電場力不變,故A正確;由B、D圖知正電荷由左向右運動時電場線越來越疏,故電荷受力越來越小,故B、D錯誤;由C圖知正電荷受力向右,電場線越來越密,故場強越來越大,故正電荷受到的電場力越來越大,故C錯誤。3.把一個帶電量為q的摸索電荷放在電場中的P點,測得P點的電場強度為E,電場強度的方向向東,已知q為正值,則 ()A.若把帶電量為-q的點電荷放在P點,則P點的電場強度仍為E,電場強度的方向向東B.若把帶電量為+2q的點電荷放在P點,則P點的電場強度為,電場強度的方向向東C.若在P點不放電荷,則P點的電場強度等于零D.電場強度的大小與該摸索電荷的帶電量成正比【解析】選A。電場中某點的場強是由電場本身確定的,只要P點在電場中的位置確定,它的場強應是一個確定值,與摸索電荷的正負和帶電量的多少無關,故A正確,B、C、D錯誤?！炯庸逃柧殹侩妶鼍€的形態(tài)可以用試驗來模擬,把頭發(fā)屑懸浮在蓖麻油里,加上電場,頭發(fā)屑就依據(jù)電場的方向排列起來,如圖所示。關于此試驗,下列說法正確的是 ()A.a圖是模擬兩等量同種電荷的電場線B.b圖肯定模擬兩等量正電荷的電場線C.a圖中的A、B應接高壓起電裝置的兩極D.b圖中的A、B兩點應接高壓起電裝置的兩極【解析】選C。高壓起電機兩極產(chǎn)生異種電荷,由圖知,a圖模擬等量異種電荷的電場線,b圖模擬等量同種電荷的電場線,故選C。4.如圖所示是靜電場的一部分電場分布,下列說法正確的是 ()A.這個電場可能是負點電荷的電場B.A處的電場強度大于B處的電場強度C.負電荷在A處所受的電場力方向沿A點的切線方向D.點電荷q在A點處的瞬時加速度比在B點處的瞬時加速度小(不計重力)【解題指南】解答本題要留意以下兩個方面:(1)電場線是從正電荷或者無窮遠發(fā)出,到無窮遠處或負電荷為止,電場線密的地方電場強度大,電場線疏的地方電場強度小。(2)電場力F=qE,同一電荷在場強越大的地方,所受的電場力越大?！窘馕觥窟xB。依據(jù)圖像推斷這不是孤立的負點電荷形成的電場,故A錯誤。電場線密的地方電場強度大,電場線疏的地方電場強度小,所以EA>EB,依據(jù)F=qE=ma知q在A點處的瞬時加速度比在B點處的瞬時加速度大,故B正確,D錯誤。電場線的切線方向為該點的場強方向,由F=qE知負電荷在A點處受到的電場力的方向與場強的方向相反,故C錯誤。5.下列各圖中,能正確表示一對等量異種電荷電場線分布的是 ()【解析】選C。依據(jù)電場線的特點:電場線從正電荷或無窮遠處動身到無窮遠處或負電荷終止?？芍狢圖能正確表示一對等量異種電荷電場線的分布,故C正確,A、B、D錯誤?！炯庸逃柧殹緼、B兩個點電荷在真空中所產(chǎn)生電場的電場線(方向未標出)如圖所示。圖中C點為兩點電荷連線的中點,MN為兩點電荷連線的中垂線,D為中垂線上的一點,電場線的分布關于MN左右對稱。則下列說法中正確的是 ()A.這兩點電荷肯定是同種電荷B.這兩點電荷肯定是不等量異種電荷C.D、C兩點電場強度相等D.C點的電場強度比D點的電場強度大【解析】選D。由題圖可知電場線關于中垂線對稱,兩點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點場強最大,離C點越遠,場強越小,則C不符合題意,D正確。6.A、B是一條電場線上的兩個點,一帶負電的微粒僅在靜電力的作用下,以肯定的初速度從A點沿電場線運動到B點,其v-t圖像如圖所示。則此電場的電場線分布可能是 ()【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,電場強度漸漸變大,從A到B電場線漸漸變密,綜合分析可知,微粒是順著電場線運動的,由電場線疏處到達密處,故A正確,B、C、D錯誤。二、計算題(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)值計算的要標明單位)7.(12分)在真空中O點放一個電荷Q=+2.0×10-9C,直線MN通過O點,OM的距離r=30cm,M點放一個點電荷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點受到的靜電力的大小;(2)M點的場強大小;拿走q后M點的場強大小?！窘馕觥?1)距離r=30cm=0.3m,依據(jù)庫侖定律有:F=k=N=6×10-8N,方向向左;(2)拿走q前M點的電場強度為:E==N/C=200N/C,方向向右;拿走q后M點的場強仍為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系在絕緣細繩下端,另一帶電量為Q=+4×10-7C的小球B固定于懸點的正下方(A、B均可視為點電荷),輕繩長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)生的電場強度大小和方向;(2)小球A的質(zhì)量m。【解析】(1)小球B在A處產(chǎn)生的電場強度大小: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A的庫侖力,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【加固訓練】如圖,x軸上,有一長為L的絕緣細線連接均帶負電的兩個小球A、B,兩球質(zhì)量均為m,B球帶電荷量大小為q,A球距O點的距離為L?？臻g有一豎直向下沿x軸方向的靜電場,電場的場強大小按E=x分布(x是軸上某點到O點的距離)。兩球現(xiàn)處于靜止狀態(tài),不計兩球之間的庫侖力作用,重力加速度為g。(1)求A球所帶的電荷量大小qA;(2)剪斷細線后,求B球下落速度達到最大時,B球與O點的距離x0?！窘馕觥?1)對A、B由整體法,結(jié)合共點力平衡的條件得:2mg-qA··L-q··2L=0代入數(shù)據(jù)解得:qA=6q(2)當B球下落速度達到最大時,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力隨電荷量改變的關系如圖所示,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強度的大小,A圖線斜率的肯定值大,所以A處的電場強度大,B圖線斜率的肯定值小,電場強度小,EA>EB。故A正確,B、C、D錯誤?！炯庸逃柧殹繖z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,在下列圖中能正確反映q、E、F三者關系的是 ()【解析】選D。電場中某點的電場強度由電場本身的性質(zhì)確定,與放入該點的檢驗電荷及所受的靜電力無關,A、B錯誤;檢驗電荷在該點受到的靜電力F=Eq,F正比于q,C錯誤,D正確。10.(6分)某靜電場中的電場線方向不確定,分布如圖所示,帶電粒子在電場中僅受靜電力作用,其運動軌跡如圖中虛線所示,由M運動到N,以下說法正確的是 ()A.粒子必定帶正電荷B.該靜電場肯定是孤立正電荷產(chǎn)生的C.粒子在M點的速度大于它在N點的速度D.粒子在M點的加速度小于它在N點的加速度【解析】選D。由電荷的運動軌跡可知,電荷所受的電場力斜向上,由于電場線的方向未知,所以不能確定電荷的電性,故A錯誤。孤立正電荷的電場線是從正電荷動身到無窮遠處終止的直線,故該靜電場肯定不是孤立正電荷產(chǎn)生的,故B錯誤。若正電荷沿著電場的方向運動,所以電場力做正功,電荷的電勢能減小,動能增加,所以粒子在M點的速度小于它在N點的速度,故C錯誤。電場線密的地方電場強度大,電場線疏的地方電場強度小,由題圖可知,N點的場強大于M點的場強的大小,在N點的受力大于在M點的受力,所以粒子在M點的加速度小于它在N點的加速度,故D正確?！究偨Y(jié)提升】帶電粒子在電場中運動軌跡的解題思路(1)確定電場方向:依據(jù)場強的方向或電場線的切線方始終確定。(2)確定帶電粒子受力方向:正電荷受電場力的方向與電場方向相同,負電荷受電場力的方向與電場方向相反。(3)確定帶電粒子的運動軌跡:帶電粒子的運動軌跡向受力方向偏轉(zhuǎn)。11.(6分)(多選)兩個帶等量正電荷的點電荷,O點為兩電荷連線的中點,a點在連線的中垂線上,若在a點由靜止釋放一個電子,如圖所示,關于電子的運動,下列說法正確的是 ()A.電子在從a點向O點運動的過程中,加速度可能先增大再減小B.電子在從a點向O點運動的過程中,加速度肯定越來越小,速度肯定越來越大C.電子運動到O點時,加速度為零,速度最大D.電子通過O點后,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處的場強為零,無窮遠處的電場強度為零,所以在中垂線上從中點到無窮遠處電場強度是先增大后減小,方向從O點沿中垂線指向無窮遠處,而場強最大處可能在a點上方,也可能在a點下方,也可能在a點,所以電子從a點向O點運動的過程中,加速度可能先增大后減小,故A正確,B錯誤;在O點處電場強度為零,電子受力為零,電子的加速度為零,在此處速度達到最大,故C正確;電子通過O點后,電子受電場力方向豎直向上,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錯誤。12.(22分)在一個點電荷Q的電場中,Ox坐標軸與它的一條電場線重合,坐標軸上A、B兩點的坐標分別為2.0m和10.0m。已知放在A、B兩點的摸索電荷受到的電場力方向都跟x軸的正方向相同,電場力的大小跟摸索電荷所帶電荷量大小的關系分別如圖中直線a、b所示,放在A點的摸索電荷帶正電,放在B點的摸索電荷帶負電。求:(1)A點的電場強度的大小和方向;(2)試推斷點電荷Q的電性,并確定點電荷Q的位置坐標?！窘忸}指南】解答本題要留意以下兩個方面:(1)電場強度等于電荷所受電場力和該電荷電量的比值,即E=,方向與正電荷所受電場力方向相同;(2)兩摸索電荷受到的電場力方向都跟x軸的正方向相同,而正電荷所受電場力的方向與場強方向相同,負電荷所受電場力的方向與場強方向相反;從而知道點電荷位于A