2024-2025學(xué)年新教材高中物理第9章靜電場及其應(yīng)用3電場電場強(qiáng)度課時(shí)分層作業(yè)含解析新人教版必修第三冊

PAGE6-課時(shí)分層作業(yè)(三)電場電場強(qiáng)度(建議用時(shí)：25分鐘)◎考點(diǎn)一電場強(qiáng)度的理解和計(jì)算1．(多選)如圖是電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度E及所受電場力F與放在該點(diǎn)處的摸索電荷所帶電荷量q之間的函數(shù)關(guān)系圖像，其中正確的是()ABCDAD[電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度與摸索電荷無關(guān)，A正確，B錯(cuò)誤；由F＝qE可知，F(xiàn)-q圖線為過原點(diǎn)的傾斜直線，D正確，C錯(cuò)誤。]2．關(guān)于電場強(qiáng)度的概念，下列說法正確的是()A．由E＝eq\f(F,q)可知，某電場的場強(qiáng)E與q成反比，與F成正比B．電場中某一點(diǎn)的場強(qiáng)與放入該點(diǎn)的摸索電荷的正負(fù)無關(guān)C．正、負(fù)摸索電荷在電場中同一點(diǎn)受到的電場力方向相反，所以某一點(diǎn)場強(qiáng)方向與放入摸索電荷的正負(fù)有關(guān)D．電場中某一點(diǎn)不放摸索電荷時(shí)，該點(diǎn)場強(qiáng)等于零B[E＝eq\f(F,q)是電場強(qiáng)度的定義式，某電場的電場強(qiáng)度E與摸索電荷的電荷量q、摸索電荷受的電場力F無關(guān)，故A錯(cuò)誤；電場中某一點(diǎn)的電場強(qiáng)度取決于電場本身，與放入該點(diǎn)的摸索電荷的正負(fù)無關(guān)，故B正確；電場中某一點(diǎn)電場強(qiáng)度方向與正摸索電荷受到的電場力方向相同，與負(fù)摸索電荷受到的電場力方向相反；正、負(fù)摸索電荷在電場中同一點(diǎn)受到的電場力方向相反；則某一點(diǎn)電場強(qiáng)度方向與放入摸索電荷的正負(fù)無關(guān)，故C錯(cuò)誤；某點(diǎn)不放摸索電荷時(shí)，該點(diǎn)的電場依舊存在，故D錯(cuò)誤。]3．關(guān)于電場強(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)的電場強(qiáng)度都相同B．正電荷四周的電場強(qiáng)度肯定比負(fù)電荷四周的電場強(qiáng)度大C．若放入正電荷時(shí)，電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向向右，則放入負(fù)電荷時(shí)，該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向仍向右D．電荷所受到的靜電力很大，說明該點(diǎn)的電場強(qiáng)度很大C[電場強(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)的電場強(qiáng)度的大小是相同的，但是方向不同，所以不能說電場強(qiáng)度相同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；判定場強(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)生電場的場源電荷的正負(fù)沒有關(guān)系，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電場強(qiáng)度的方向與摸索電荷無關(guān)，選項(xiàng)C正確；雖然電場強(qiáng)度的大小可以用E＝eq\f(F,q)來計(jì)算，但E＝eq\f(F,q)并不是電場強(qiáng)度的確定式，電場中某點(diǎn)的電場強(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。]4．把一個(gè)電荷量q＝－10－6C的摸索電荷，依次放在正點(diǎn)電荷Q四周的A、B兩處，如圖所示，受到的電場力大小分別是FA＝5×10－3N，F(xiàn)B＝3×10－3(1)畫出摸索電荷在A、B兩處的受力方向；(2)求出A、B兩處的電場強(qiáng)度；(3)若在A、B兩處分別放上另一個(gè)電荷量為q′＝＋10－5C的電荷，該電荷受到的電場力為多大？[解析](1)摸索電荷在A、B兩處的受力方向沿摸索電荷與點(diǎn)電荷Q的連線指向Q，如圖中FA、FB所示。(2)A、B兩處的電場強(qiáng)度的大小分別為EA＝eq\f(FA,|q|)＝eq\f(5×10－3,10－6)N/C＝5×103N/CEB＝eq\f(FB,|q|)＝eq\f(3×10－3,10－6)N/C＝3×103N/C電場強(qiáng)度的方向與負(fù)摸索電荷的受力方向相反，因此A、B兩處電場強(qiáng)度的方向分別沿兩點(diǎn)與點(diǎn)電荷Q的連線背離Q，如圖中EA、EB所示。(3)當(dāng)在A、B兩處放上電荷q′時(shí)，它受到的電場力分別為FA′＝EAq′＝5×103×10－5N＝5×10－2N，F(xiàn)B′＝EBq′＝3×103×10－5N＝3×10－2N，方向與電場強(qiáng)度的方向相同。[答案]見解析◎考點(diǎn)二電場強(qiáng)度的疊加5.直角坐標(biāo)系xOy中，M、N兩點(diǎn)位于x軸上，G、H兩點(diǎn)坐標(biāo)如圖所示。M、N兩點(diǎn)各固定一負(fù)點(diǎn)電荷，一電荷量為Q的正點(diǎn)電荷置于O點(diǎn)時(shí)，G點(diǎn)處的電場強(qiáng)度恰好為零。靜電力常量用k表示。若將該正點(diǎn)電荷移到G點(diǎn)，則H點(diǎn)處場強(qiáng)的大小和方向分別為()A．eq\f(3kQ,4a2)，沿y軸正向 B．eq\f(3kQ,4a2)，沿y軸負(fù)向C．eq\f(5kQ,4a2)，沿y軸正向 D．eq\f(5kQ,4a2)，沿y軸負(fù)向B[由于對(duì)稱性，M、N兩處的負(fù)電荷在G、H處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小相等，等于在O點(diǎn)的正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)E1＝eq\f(kQ,a2)，正點(diǎn)電荷放在G處時(shí)，它在H處產(chǎn)生的場強(qiáng)E2＝eq\f(kQ,2a2)，所以，H處的合場強(qiáng)E＝E1－E2＝eq\f(3kQ,4a2)，方向沿y軸負(fù)方向，B正確。]6．如圖，在光滑絕緣水平桌面上，三個(gè)帶電小球a、b和c分別固定于正三角形頂點(diǎn)上。已知a、b帶電荷量均為＋q，c帶電荷量為－q，則()A．a(chǎn)b連線中點(diǎn)電場強(qiáng)度為零B．三角形中心處電場強(qiáng)度為零C．a(chǎn)所受庫侖力方向垂直于ab連線D．a(chǎn)、b、c三處帶電小球所受庫侖力大小之比為1∶1∶eq\r(3)D[在ab連線的中點(diǎn)處，a、b兩點(diǎn)處的帶電小球在該點(diǎn)的合電場強(qiáng)度為零，則該點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于c處帶電小球在該點(diǎn)形成的電場強(qiáng)度，大小不為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在三角形的中心處，a、b兩點(diǎn)處的帶電小球在該點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等，方向夾120°角，則合電場強(qiáng)度豎直向下，c處的帶電小球在該點(diǎn)的電場強(qiáng)度也是豎直向下，則三角形中心處電場強(qiáng)度不為零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；a處小球受到b處小球的排斥力沿ba方向，受到c處小球的吸引力沿ac方向，則其合力方向斜向左下方與ab連線成60°角，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；a、b兩點(diǎn)處的小球受庫侖力大小相等，均為Fa＝Fb＝2eq\f(kq,l2)cos60°＝eq\f(kq,l2)；c處小球受庫侖力Fc＝2eq\f(kq,l2)cos30°＝eq\f(\r(3)kq,l2)，則a、b、c三處帶電小球所受庫侖力大小之比為1∶1∶eq\r(3)，選項(xiàng)D正確。]◎考點(diǎn)三對(duì)電場線的理解及應(yīng)用7．如圖所示是靜電場的一部分電場線分布，下列說法中正確的是()A．這個(gè)電場可能是一個(gè)帶負(fù)電的點(diǎn)電荷的電場B．點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)受到的電場力比在B點(diǎn)受到的電場力大C．點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)的瞬時(shí)加速度比在B點(diǎn)的瞬時(shí)加速度小D．負(fù)電荷在B點(diǎn)受到的靜電力方向沿B點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向B[孤立的負(fù)電荷四周的電場線是類似于輻射狀的向負(fù)電荷聚集的直線，故A錯(cuò)誤；電場線越密的地方電場強(qiáng)度越強(qiáng)，由題圖知A點(diǎn)的電場強(qiáng)度比B點(diǎn)的強(qiáng)。又因F＝Eq，得點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)受的電場力比在B點(diǎn)大，故B正確；由牛頓其次定律可知，a與F成正比，所以點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)的瞬時(shí)加速度比在B點(diǎn)的大，故C錯(cuò)誤；B點(diǎn)的切線方向即B點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向，而負(fù)電荷所受電場力方向與其相反，故D錯(cuò)誤。]8．如圖所示，帶箭頭的直線是某一電場中的一條電場線，在這條線上有A、B兩點(diǎn)，用EA、EB表示A、B兩處的電場強(qiáng)度，則()A．A、B兩處的電場強(qiáng)度方向相同B．因?yàn)锳、B在一條電場線上，所以EA＝EBC．電場線從A指向B，所以EA>EBD．負(fù)電荷在A點(diǎn)所受的靜電力方向與E的方向相同A[由題意可知，A、B兩點(diǎn)所在的電場線是直線，A、B兩點(diǎn)電場強(qiáng)度方向必定相同，故A正確；A、B在一條電場線上，電場線方向由A指向B，電場線的疏密表示電場強(qiáng)度的大小，由于無法推斷電場線的疏密，也就無法推斷A、B兩點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小，故B、C錯(cuò)誤；電場強(qiáng)度的方向?yàn)檎姾稍贏點(diǎn)受到的靜電力的方向，與負(fù)電荷在A點(diǎn)受到的靜電力方向相反，故D錯(cuò)誤。]9.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強(qiáng)度在O點(diǎn)最大。離O點(diǎn)越遠(yuǎn)場強(qiáng)越小，但各點(diǎn)的場強(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，電子受到的電場力方向與場強(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。故B正確。](建議用時(shí)：15分鐘)10．(多選)A、B是一條電場線上的兩個(gè)點(diǎn)，一帶負(fù)電的微粒僅在電場力作用下以肯定初速度從A點(diǎn)沿電場線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，其速度—時(shí)間圖像如圖所示。則這一電場不行能是下列圖中的()ABCDBCD[負(fù)電荷受力方向和電場線方向相反，由v-t圖像可知，微粒做加速度不斷增大的減速運(yùn)動(dòng)，庫侖力漸漸變大、且與運(yùn)動(dòng)方向相反，故A可能，B、C、D不行能。故B、C、D正確。]11．如圖所示，空間存在一方向水平向右的勻強(qiáng)電場，兩個(gè)帶電小球P和Q用相同的絕緣細(xì)繩懸掛在水平天花板下，兩細(xì)繩都恰好與天花板垂直，則()A．P和Q都帶正電荷B．P和Q都帶負(fù)電荷C．P帶正電荷，Q帶負(fù)電荷D．P帶負(fù)電荷，Q帶正電荷D[對(duì)P、Q整體進(jìn)行受力分析可知，在水平方向上整體所受電場力為零，所以P、Q必帶等量異種電荷，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；對(duì)P進(jìn)行受力分析可知，Q對(duì)它的庫侖力水平向右、勻強(qiáng)電場對(duì)它的電場力應(yīng)水平向左，兩力平衡，所以P帶負(fù)電荷，Q帶正電荷，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤。]12．如圖所示，三根勻稱帶電的等長絕緣棒組成等邊三角形ABC，P為三角形的中心，當(dāng)AB、AC棒所帶電荷量均為＋q，BC棒帶電荷量為－2q時(shí)，P點(diǎn)場強(qiáng)大小為E，現(xiàn)將BC棒取走，AB、AC棒的電荷分布不變，則取走BC棒后，P點(diǎn)的場強(qiáng)大小為()A．eq\f(E,4) B．eq\f(E,3)C．eq\f(E,2) D．EB[依據(jù)電場疊加原理分析，AB棒和AC棒在P點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等，夾角為120°，兩者的合場強(qiáng)與分場強(qiáng)相等，即E合＝EAB＝EAC，BC棒在P點(diǎn)的場強(qiáng)等于AB棒的二倍，即E合＝EAB＝EAC＝eq\f(E,3)，EBC＝eq\f(2,3)E，故取走BC棒后，P點(diǎn)的場強(qiáng)大小為eq\f(E,3)，選項(xiàng)B正確。]13．如圖所示，以O(shè)為圓心，r為半徑的圓與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)分別為a、b、c、d，空間有與x軸正方向相同的勻強(qiáng)電場，同時(shí)在O點(diǎn)固定一個(gè)電荷量為＋Q的點(diǎn)電荷。假如把一個(gè)電荷量為－q的摸索電荷放在c點(diǎn)，則恰好平衡，那么勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為多少？a、d兩點(diǎn)的實(shí)際場強(qiáng)大小為多少？[解析]空間存在勻強(qiáng)電場和點(diǎn)電荷形成的電場，任何一點(diǎn)的場強(qiáng)都是這兩個(gè)電場在該處的場強(qiáng)的合場強(qiáng)。由電荷量為－q的摸索電荷在c點(diǎn)處于平衡狀態(tài)可得keq\f(Qq,r2)＝qE解得勻強(qiáng)電場