2020_2021学年高中物理第一章静电场3电场强度课时作业含解析新人教版选修3_1.doc

电场强度
(20分钟50分)
一、选择题(本题共7小题,每小题5分,共35分)
1.在电场中的某点放一个检验电荷,其电荷量为q,受到的电场力为F,则该点的电场强度为E=,下列说法正确的是( )
A.若移去检验电荷,则该点的电场强度为0
B.若检验电荷的电荷量变为4q,则该点的场强变为4E
C.若放置到该点的检验电荷变为-q,则电场中该点的场强大小、方向均不变
D.若放置到该点的检验电荷变为-q,则电场中该点的场强大小不变,但方向相反
【解析】选C。

该点的电场强度E=,若移去检验电荷,该点的电场强度仍为E=,故A错误。

若检验电荷的电量变为4q,检验电荷所受的电场力为4F,该点的电场强度仍为E=,故B错误;若放置到该点的检验电荷变为-q,该点的场强大小方向均不变,故C正确;若放置到该点的检验电荷变为-q,检验电荷所受的电场力为-F,该点的电场强度仍为E=,故D错误。

2.下列各电场中,A、B两点电场强度相同的是( )
【解析】选C。

A图中,A、B两点场强大小相等,方向不同;B图中A、B两点场强的方向相同,但大小不等;C图中是匀强电场,则A、B两点场强大小、方向相同;D图中A、B两点场强大小、方向均不相同。

3.如图所示是静电场的一部分电场线分布,下列说法中正确的是 ( )
A.这个电场可能是负点电荷的电场
B.点电荷q在A点处受到的静电力比在B点处受到的静电力大
C.点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小(不计重力)
D.负电荷在B点处受到的静电力的方向沿B点切线方向
【解析】选B。

因为(孤立)负点电荷的电场线是自四周无穷远处从不同方向指向负电荷的球对称分布,而图中的电场线分布不具备这种特点,所以它不可能是负点电荷的电场,选项A错误;因电场线越密处场强越大,故由图知场强E A>E B。

又因点电荷q在电场中所受静电力F=qE∝E,
故静电力F A>F B,选项B正确;由牛顿第二定律知,加速度a=∝F,而F A>F B,故a A>a B。

选项C错误;因“B点切线方向”即B点场强方向,而负电荷所受静电力的方向与场强方向相反,故选项D错误。

4.A、B是一条电场线上的两个点,一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点,其v-t图象如图甲所示。

则此电场的电场线分布可能是图乙中的( )
【解析】选A。

由甲图可知,微粒的速度减小, 图线的斜率逐渐增大,加速度增大,电场强度逐渐变大,从A到B电场线逐渐变密。

综合分析知,负电荷是顺着电场线运动,由电场线疏处到达密处,所以A正确,B、C、D错误。

5.(多选)如图所示,带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在这条线上有A、B两点,用E A、
E B表示A、B两处的场强,则( )
A.A、B两处的场强方向相同
B.因为A、B在一条电场线上,且电场线是直线,所以E A=E B
C.电场线从A指向B,所以E A>E B
D.不知A、B附近电场线的分布情况,E A、E B的大小不能确定
【解析】选A、D。

电场线的切线方向指场强方向,所以A对;电场线的疏密程度表示场强大小,只有一条电场线的情况下不能判断场强大小。

6.(2019·全国卷Ⅰ)如图,空间存在一方向水平向右的匀强电场,两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下,两细绳都恰好与天花板垂直,则
( )
A.P和Q都带正电荷
B.P和Q都带负电荷
C.P带正电荷,Q带负电荷
D.P带负电荷,Q带正电荷
【解析】选D。

若P和Q都带正电荷,Q在水平方向所受电场力的合力水平向右,细绳不可能恰好与天花板垂直,故选项A错误;若P和Q都带负电荷,P在水平方向受电场力的合力水平向左,细绳不可能恰好与天花板垂直,故选项B错误;若P带正电荷,Q带负电荷,P在水平方向受电场力的合力水平向右,Q在水平方向所受电场力的合力向左,两细绳不可能都恰好与天花板垂直,故选项C错误;如P带负电荷,Q带正电荷,P在水平方向受电场力的合力可能为0,Q在水平方向所受电场力的合力也可能为0,故选项D正确。

7.(多选)如图所示,悬线下挂着一个带正电的小球,它的质量为m、电荷量为q,整个装置处于水平向右的匀强电场中,电场强度为E,下列说法正确的是( )
A.小球平衡时,悬线与竖直方向夹角的正切值为
B.若剪断悬线,则小球做曲线运动
C.若剪断悬线,则小球做匀速运动
D.若剪断悬线,则小球做匀加速直线运动
【解析】选A、D。

对小球受力分析如图,可知tan α=,A正确;剪断悬线后,小球受qE和mg的合力为定值,所以小球做匀加速直线运动,D正确。

二、非选择题(15分。

要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
8.如图所示,在边长为l的正方形四个顶点A、B、C、D上依次放置电荷量为+q、+q、+q和-q 的点电荷,求正方形中心O点的电场强度。

【解析】由对称性原理可知:若正方形四个顶点处均放置相同电荷量的电荷,则中心O点的场强为零,因此可把D点的电荷-q等效为两部分:+q和-2q。

+q和另外三个点电荷在中心O点的合场强为零,-2q在中心O点的场强为E==,故正方形中心O点的场强大小为E=,方向沿OD连线由O指向D。

答案:,方向沿OD连线由O指向D。

(25分钟50分)
一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)
1.(多选)关于电场线的下列说法中正确的是( )
A.电场线是真实存在的
B.电场线既能反映电场的强弱,也能反映电场的方向
C.只要初速度为零,正电荷必将沿电场线方向移动
D.匀强电场的电场线分布是均匀、相互平行的直线
【解析】选B、D。

电场线是人为假想的曲线,不是真实存在的,故A错误;电场线的疏密表示电场的强弱,切线方向表示场强的方向,故B正确;若电场线是曲线,则电荷并不沿电场线运动,故C错误;匀强电场中各点的电场强度大小和方向处处相同,电场线是一组均匀的平行直线,故D 正确。

2.(多选)图(a)中AB是一个点电荷电场中的一条电场线,图(b)则是放在电场线上a、b处的试探电荷的电荷量与所受电场力的值之间的函数关系图线,则下列情况可能的是 ( )
A.场源是正电荷,位于A点
B.场源是正电荷,位于B点
C.场源是负电荷,位于A点
D.场源是负电荷,位于B点
【解析】选A、C。

根据电场强度的定义式E=可知,F-q图象的斜率大小的物理意义就是电场强度E的大小,则E a>E b。

再由点电荷的场强公式E=k可知,E∝,可得r a<r b,故无论场源电荷
是正电荷还是负电荷,均应位于A点,故选项A、C正确。

3.AB和CD为圆上两条相互垂直的直径,圆心为O。

将电荷量分别为+q和-q的两点电荷放在圆周上,其位置关于AB对称且距离等于圆的半径,如图所示。

要使圆心处的电场强度为零,可在圆周上再放一个适当的点电荷Q,则该点电荷Q
( )
A.应放在A点,Q=2q
B.应放在B点,Q=-2q
C.应放在C点,Q=-q
D.应放在D点,Q=-q
【解析】选C。

由平行四边形定则得出+q和-q在O点产生的合场强水平向右,大小等于其中一个点电荷在O点产生的场强的大小。

要使圆心处的电场强度为零,则应在C点放一个电荷量Q=-q的点电荷,故C选项正确。

【补偿训练】
如图所示,A、B、C、D、E是半径为r的圆周上等间距的五个点,在这些点上各固定一个点电荷,除A点处的电荷量为-q外,其余各点处的电荷量均为+q,则圆心O处( )
A.场强大小为,方向沿OA方向
B.场强大小为,方向沿AO方向
C.场强大小为,方向沿OA方向
D.场强大小为,方向沿AO方向
【解析】选A。

若A点处放置带电荷量为+q的点电荷,则O处场强为零。

故可等效为A点处放置电荷量分别为-2q 和+q的两个点电荷,合场强大小为,方向沿OA方向。

故A正确。

4.均匀带电球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。

如图所示,在半球面AB上均匀分布着正电荷,总电荷量为q,球面半径为R,CD为通过半球面顶点与球心O的轴线。

在轴线上有M、N两点,OM=ON=2R,已知M点的场强大小为E,则N点的场强大小为( )
A.-E
B.
C.-E
D.+E
【解析】选A。

若将带电量为2q的球面放在O处,均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场,则在M、N点所产生的电场为E==。

由题知当半球面(如图所示)产生的场强为E,则N点的场强为:E′=-E。

5.如图所示,电量为+q和-q的点电荷分别位于正方体的顶点,正方体范围内电场强度为零的点有( )
A.体中心、各面中心和各边中点
B.体中心和各边中点
C.各面中心和各边中点
D.体中心和各面中心
【解析】选D。

根据点电荷场强公式E=及正方体的对称性可知,正方体的体中心点及各面的中心点处场强为零,D正确。

6.(多选)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点的强弱。

如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线,图乙是场中的一些点:O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上相对O对称
的两点,B、C和A、D也相对O对称。

则( )
A.B、C两点场强大小和方向都相同
B.A、D两点场强大小相等,方向相反
C.E、O、F三点比较,O的场强最强
D.B、O、C三点比较,O点场强最强
【解析】选A、C。

由对称性可知,B、C两点场强大小和方向均相同,A正确;A、D两点场强大小相同,方向也相同,B错误;在两电荷连线的中垂线上,O点场强最强,在两点电荷连线上,O点场强最弱,C正确、D错误。

二、非选择题(14分。

要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
7.如图所示,两根长为L的绝缘细线下端各悬挂一质量为m的带电小球A、B,A、B带电荷量分别为+q和-q,今加上匀强电场(方向水平向左),场强为E,使联结AB的绝缘细线(长为L)拉直,并使两小球处于静止状态,E的大小应满足什么条件?
【解析】
B球受力如图所示。

由于B球静止,有
①②式联立,并考虑到F T≥0,得E≥+。

答案:E≥+。