高中物理《必修第三冊》課后習(xí)題 3.第一課時　電場　電場強度

3.電場電場強度第一課時電場電場強度合格考達標練1.(2021河南鶴壁高中段考)如圖所示,在一半徑為R的圓周上均勻分布有N個絕緣帶電小球(可視為質(zhì)點)無間隙排列,其中A點的小球帶電荷量為+4q,其余小球帶電荷量為+q,此時圓心O點的電場強度大小為E,現(xiàn)僅撤去A點的小球,則O點的電場強度()A.大小為E,方向沿AO連線斜向下B.大小為E2,方向沿AOC.大小為E3,方向沿AOD.大小為E4,方向沿AO答案C解析假設(shè)圓周上均勻分布的都是電荷量為+q的小球,根據(jù)對稱性及電場的疊加原理知圓心O處電場強度為0,所以圓心O點的電場強度大小等效于A點處電荷量為+3q的小球在O點產(chǎn)生的電場強度大小,有E=3kqR2,方向沿AO連線斜向下;除A點小球外,其余帶電荷量為+q的小球在O點處產(chǎn)生的合電場強度大小等于在A處帶電荷量為+q的小球在圓心O點產(chǎn)生的電場強度的大小,方向相反,A處電荷量為+q的小球在圓心O點產(chǎn)生的電場強度大小為E3,方向沿AO連線斜向下,則其余帶電荷量為+q的小球在O點處產(chǎn)生的電場強度大小為E3,方向沿AO連線斜向上,故僅撤去A點的小球,O點的電場強度大小為E3,方向沿AO連線斜向上,C項正確2.在同一電場中的A、B、C三點分別引入檢驗電荷時,測得的檢驗電荷的電荷量和它所受靜電力的函數(shù)圖像如圖所示,則此三點的電場強度大小EA、EB、EC的關(guān)系是()A.EA>EB>ECB.EB>EA>ECC.EC>EA>EBD.EA>EC>EB答案C解析根據(jù)F=Eq可知,F-q圖線的斜率等于電場強度,由圖線可知C的斜率最大,B的斜率最小,此三點的電場強度大小EA、EB、EC的關(guān)系是EC>EA>EB,故選項C正確。3.如圖所示,真空中O點有一點電荷,在它產(chǎn)生的電場中有A、B兩點,A點的電場強度大小為EA,方向與AB連線成60°角,B點的電場強度大小為EB,方向與AB連線成30°角。關(guān)于A、B兩點電場強度大小EA、EB的關(guān)系,以下結(jié)論正確的是()A.EA=33EBB.EA=13C.EA=3EB D.EA=3EB答案D解析由題圖可知,rB=3rA,再由E=kQr2可知,EAEB4.點電荷A和B,分別帶正電和負電,電荷量大小分別為4Q和Q,如圖所示,在A、B連線上,電場強度為零的地方在()A.A和B之間B.A的右側(cè)C.B的左側(cè)D.A的右側(cè)及B的左側(cè)都有可能答案C解析因為電荷量QA>QB,據(jù)E=kQr2知,在A的右側(cè)兩電荷產(chǎn)生的電場強度總是EA>EB,合電場強度不可能為零,選項B、D錯誤;A、B間兩電荷產(chǎn)生的電場強度方向均由A→B,合電場強度不可能為零,故選項A錯誤;只有在B的左側(cè)才能找到EA和EB方向相反,大小相等的位置5.如圖所示,A、B、C三點為一直角三角形的三個頂點,∠B=30°,現(xiàn)在A、B兩點放置兩點電荷qA、qB,測得C點電場強度的方向與AB平行,則qA帶電,qA∶qB=。

答案負1∶8解析如圖所示,放在A點和B點的點電荷在C處產(chǎn)生的電場強度方向分別在AC和BC的連線上,因C點電場強度方向與BA方向平行,故放在A點的點電荷和放在B點的點電荷產(chǎn)生的電場強度方向只能如圖所示,故qA帶負電,qB帶正電,且EB=2EA,即kqBBC2=2kqAAC2,又由幾何關(guān)系知BC=2AC,所以qA6.(2021山東濰坊一中高二月考)如圖所示,A為帶正電(電荷量為Q)的金屬板,沿金屬板的垂直平分線,在距板r處有一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球,小球用絕緣絲懸掛于O點,受水平向右的電場力作用偏轉(zhuǎn)θ角而靜止。試求小球所在處的電場強度。(已知重力加速度為g)答案mgtanθ解析對小球受力分析如圖所示,由平衡條件得F電=mgtanθ所以小球所在處的電場強度E=F由題意得小球帶正電,故電場強度方向水平向右。等級考提升練7.(多選)由電場強度的定義式E=Fq可知,在電場中的同一點(A.電場強度E跟F成正比,跟q成反比B.無論試探電荷所帶的電荷量如何變化,FqC.電場中某點的電場強度為零,則在該點的電荷受到的靜電力一定為零D.一個不帶電的小球在P點受到的靜電力為零,則P點的電場強度一定為零答案BC解析電場強度是由電場本身所決定的物理量,是客觀存在的,與放不放試探電荷無關(guān)。電場的基本性質(zhì)是它對放入其中的電荷有靜電力的作用,F=Eq。若電場中某點的電場強度E=0,那么F=0,若小球不帶電q=0,F也一定等于零,選項B、C正確。8.(多選)如圖甲所示,直線AB是某點電荷電場中過點電荷的一條直線。圖乙是放在該直線上a、b兩點的電荷所受靜電力大小與電荷量間的函數(shù)圖像。由此可以判定()A.場源可能是正電荷,位置在點a左側(cè)B.場源可能是正電荷,位置在點b右側(cè)C.場源可能是負電荷,位置在點a左側(cè)D.場源可能是負電荷,位置在點b右側(cè)答案AC解析由電場強度的定義式E=Fq得知:F-q圖像的斜率表示電場強度大小,a的斜率大于b的斜率,說明a處的電場強度大于b處的電場強度,電場是由點電荷產(chǎn)生的,說明a距離場源較近,即場源位置在點a左側(cè),由于靜電力的方向不能確定,故場源電荷可能是正電荷,也可能是負電荷。故A、C正確,B、D9.如圖所示,一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷,在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d三個點,a和b間、b和c間、c和d間的距離均為R,在a點處有一電荷量為q(q>0)的固定點電荷。已知b點處的電場強度為零,則d點處的電場強度大小為(靜電力常量為k)()A.k3qR2 BC.kQ+qR2 答案B解析由題意,b點處的電場強度為零說明點電荷和圓盤在b點產(chǎn)生的電場強度等大反向,即圓盤在距離為R的b點產(chǎn)生的電場強度大小為kqR2,故圓盤在距離為R的d點產(chǎn)生的電場強度大小也為kqR2,點電荷在d點產(chǎn)生的電場強度大小為kq(3R)2,方向與圓盤在d點產(chǎn)生的電場強度方向相同,d10.AB、CD為圓的兩條相互垂直的直徑,圓心為O,將帶電荷量分別為+q、-q的兩點電荷放在圓周上關(guān)于AB對稱且相距等于圓的半徑的位置,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帶適當(dāng)電荷量的點電荷,則該點電荷()A.可放在C點,帶電荷量為-qB.可放在D點,帶電荷量為-qC.可放在A點,帶電荷量為2qD.可放在D點,帶電荷量為-2q答案A解析兩個點電荷在O點產(chǎn)生的電場強度大小都為E=kqr2,利用幾何知識可知兩個電場強度的方向成120°角,根據(jù)平行四邊形定則,合電場強度大小為E'=E=kqr2,方向水平向右,則需要放的點電荷在O點產(chǎn)生的電場強度大小應(yīng)為kqr2,方向水平向左,所以該點電荷可在D點,帶電荷量為+q;可在C點,帶電荷量為-q,選項A正確,選項11.下列選項中的各14圓環(huán)大小相同,所帶電荷量已在圖中標出,且電荷均勻分布,各14圓環(huán)間彼此絕緣。坐標原點O處電場強度最大的是(答案B解析A選項中坐標原點O處電場強度是14帶電圓環(huán)產(chǎn)生的;B選項中坐標原點O處電場強度是第一象限14帶正電圓環(huán)和第二象限14帶負電圓環(huán)疊加產(chǎn)生的,坐標原點O處電場強度大小大于14帶電圓環(huán)產(chǎn)生的電場;C選項中第一象限14帶正電圓環(huán)和第三象限14帶正電圓環(huán)產(chǎn)生的電場相互抵消,所以坐標原點O處電場強度是第二象限14帶負電圓環(huán)產(chǎn)生的;D選項中第一象限14帶正電圓環(huán)和第三象限14帶正電圓環(huán)產(chǎn)生的電場相互抵消,第二象限14帶負電圓環(huán)和第四象限12.(2020上海卷)以下圖示中P表示質(zhì)子,e表示電子,間距D>d,其中O點的電場強度最大的排布方式是()答案C解析O點的電場強度與電荷量、電荷正負及間距有關(guān),由E=kQr2知,A中O點電場強度是兩電荷產(chǎn)生電場的電場強度的差值;B中O點電場強度是兩電荷產(chǎn)生電場的電場強度的和,但最左側(cè)電荷距離O點間距大;C中O點電場強度是兩電荷產(chǎn)生電場的電場強度的和;D中O點電場強度是兩電荷產(chǎn)生電場的電場強度的差值。故選項C中13.(2021山東安丘實驗中學(xué)月考)如圖所示,一帶負電、電荷量為q=5×10-3C、質(zhì)量為m=0.1kg的小物塊處于一傾角為θ=37°的光滑絕緣斜面上,當(dāng)整個裝置處于一水平向左的勻強電場中時,小物塊恰處于靜止?fàn)顟B(tài)。(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)(1)求電場強度大小;(2)若從某時刻開始,電場強度減小為原來的一半,求小物塊下滑距離L=1.5m時的速度大小。答案(1)150N/C(2)3m/s解析(1)小物塊受力如圖所示由受力平衡得:qE-FNsinθ=0①mg-FNcosθ=0②由①②式得E=mg代入數(shù)據(jù)得E=150N/C。(2)由牛頓第二定律得mgsinθ-Eq2cosθ=ma③v2=2aL④由③④式得v=gL代入數(shù)據(jù)得v=3m/s。14.(2021山西太原期中)如圖甲所示,在O點放置一個帶電荷量為+Q的點電荷,以O(shè)為原點,沿Ox方向建立坐標軸,A、B為坐標軸上兩點,其中A點的坐標為0.90m。測得放在A、B兩點的試探電荷受到的電場力大小F與其電荷量q的關(guān)系如圖乙中a、b所示。已知靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2,求:(1)A點的電場強度大小與點電荷的電荷量Q;(2)B點的坐標值。答案(1)4×104N/C3.