高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册第3节 电场与电场强度一课一练

第1章　静电力与电场强度

第3节　电场与电场强度

基础过关练

题组一　对电场及电场强度的理解

1.(多选)下列关于电场的说法正确的是 (　　)

A.电场不是客观存在的物质,是为了研究静电力而假想出来的

B.两电荷之间的相互作用与距离无关

C.电场是客观存在的物质,但不是由分子、原子等实物粒子组成的

D.电场的基本性质是对放入其中的电荷产生力的作用

2.由电场强度的定义式E=可知,在电场中的同一点 (　　)

A.电场强度E跟F成正比,跟q成反比

B.无论放入的试探电荷所带的电荷量如何变化,始终不变

C.电场中某点的场强为零,放入该点的电荷受到的静电力不一定为零

D.试探电荷在该点受到的静电力的方向就是该点的电场强度方向

3.一检验电荷q=+4×10-9 C,在电场中P点受到的电场力F=6×10-7 N。求:

(1)P点的场强大小;

(2)将检验电荷移走后,P点的场强大小;

(3)放一电荷量为q'=1.2×10-6 C的电荷在P点,受到的电场力F'的大小?

题组二　对电场线的理解及应用

4.(多选)关于电场线的特征,下列说法中正确的是 (　　)

A.如果某空间中的电场线是曲线,那么在同一条电场线上各处的场强不相同

B.如果某空间中的电场线是直线,那么在同一条电场线上各处的电场强度相同

C.如果空间中只存在一个孤立的点电荷,那么这个空间中的任意两条电场线都不相交;如果空间中存在两个以上的点电荷,那么这个空间中有许多电场线相交

D.电场中任意两条电场线都不相交

5.下图是几种典型的电场线的分布示意图,其中正确的是(　　)

6.如图为金属球放入匀强电场后电场线的分布情况。设该电场中A、B两点的电场强度大小分别为EA、

EB,则A、B两点 (　　)

A.EA=EB,电场方向相同

B.EA<EB,电场方向相同

C.EA>EB,电场方向不同

D.EA<EB,电场方向不同

7.如图所示为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线,已知该电场线关于虚线对称,O点为A、B电荷连线的中点,a、b为其连线的中垂线上对称的两点,则下列说法正确的是              (　　)

A.A、B可能带等量异种电荷

B.A、B可能带不等量的正电荷

C.a、b两点处无电场线,故其电场强度可能为零

D.同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等,方向一定相反

题组三　电场线与带电粒子的运动轨迹

8.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初速度从A点沿电场线运动到B点,其v-t图像如图所示。则该电场可能是              (　　)

9.某电场的电场线分布如图所示,下列说法正确的是 (　　)

A.c点的电场强度大于b点的电场强度

B.若将一正电荷由a点静止释放,它将沿电场线运动到b点

C.b点的电场强度大于d点的电场强度

D.a点和b点的电场强度的方向相同

能力提升练

题组一　对电场及电场强度的理解

1.

(2021江西南昌二中月考,改编,)如图所示,空间存在水平方向的匀强电场(场强大小处处相等,方向处处相同),某同学用绝缘细线将质量为m、带电荷量为q的金属球A悬于O点,稳定后,细线与竖直方向的夹角θ=60°。现用n个与A完全相同的不带电金属球同时与A球接触后移开,A球再次稳定后,细线与竖直方向的夹角变为α=30°,则n的值为              (　　)

A.1 B.2 C.3 D.4

2.(2020山东济南三中检测,)如图所示,绝缘细线一端固定于O点,另一端连接一带电荷量为q、质量为m的带正电小球,要使带电小球静止时细线与竖直方向成α角,可在空间加一匀强电场,则当所加的匀强电场沿着什么方向时可使场强最小?最小的场强为多大?这时细线中张力为多大?

题组二　对电场线的理解及应用

3.(多选)(2020广东佛山一中月考,)如图所示,带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在这条电场线上有A、B两点,用EA、EB表示A、B两点的电场强度大小,则              (　　)

A.A、B两点的电场强度方向相同

B.因为A、B两点在同一条电场线上,且电场线是直线,所以EA=EB

C.因为电场线从A指向B,所以EA>EB

D.因为不知道A、B两点附近的电场线分布情况,所以EA、EB的大小关系不能确定

4.(2019四川乐山高二期末,)如图所示是某静电场的一部分电场线分布情况,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点处受到的电场力比在B点处受到的电场力大

C.负电荷在B点处受到的电场力的方向沿电场线的切线方向,从B指向C

D.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)

5.

(2021福建南安侨光中学月考,)如图所示,M、N为两个等量正点电荷,在其连线的中垂线上的P点由静止释放一不计重力的负点电荷q,下列说法中正确的是              (　　)

A.q在从P到O的过程中,加速度越来越大,速度也越来越大

B.q在从P到O的过程中,加速度越来越小,速度越来越大

C.q运动到O点时加速度为零,速度达到最大值

D.q越过O点后,速度越来越小,加速度越来越大,直到速度为零

6.(2020海南中学检测,)如图所示,一电子沿等量异种点电荷的中垂线由A→O→B匀速飞过,电子重力不计,则电子所受另一个力的大小和方向变化情况是              (　　)

A.先变大后变小,方向水平向左

B.先变大后变小,方向水平向右

C.先变小后变大,方向水平向左

D.先变小后变大,方向水平向右

题组三　电场线与带电粒子的运动轨迹

7.(多选)(2019江西吉安期末,)如图所示,实线是一簇由点电荷产生的电场线,虚线是带电粒子由a点运动到c点的运动轨迹,a、b两点在同一电场线上,以下判断正确的是              (　　)

A.该电场线是正点电荷产生的电场线

B.带电粒子带正电

C.a点的场强大于c点的场强

D.若该带电粒子从b点开始由静止释放,它将逆着电场线从b点运动到a点

8.(2020北京第四中学检测,改编,)实线为三条未知方向的电场线,从电场中的M点以相同的速度飞出a、b两个带电粒子,a、b的运动轨迹如图中的虚线所示(a、b只受电场力作用,且不计a、b之间相互作用),则              (　　)

A.a一定带正电,b一定带负电

B.电场力对a做正功,对b做负功

C.a的速度将减小,b的速度将增大

D.a的加速度将减小,b的加速度将增大

答案全解全析

第3节　电场与电场强度

基础过关练

1.CD　电场是客观存在的物质,A错误,C正确;电场的基本性质是对放入其中的电荷产生力的作用,电荷的相互作用与距离有关,B错误,D正确。

2.B　电场中某点电场强度,与形成电场的场源电荷和空间位置有关,与试探电荷无关,其方向是正电荷在该点的受力方向,故B正确,A、D错误;由F=Eq,F和E、q成正比可知,C错误。

3.答案　(1)1.5×102 N/C　(2)1.5×102 N/C　(3)1.8×10-4 N

解析　(1)E===1.5×102 N/C。

(2)场强是描述电场的物理量,跟检验电荷无关,所以P点场强仍是1.5×102 N/C。

(3)F'=q'E=1.2×10-6×1.5×102 N=1.8×10-4 N。

4.AD　电场线是形象描述电场的物理量,根据电场线的特点可判断A、D正确。

5.C　电场线从正电荷或无穷远处出发,到负电荷或无穷远终止,故只有C正确。

6.D　电场线的疏密表示电场强度的大小,由题图可知,B点密集,A点稀疏,故EA<EB,又电场方向为电场线的切线方向,A、B两点的电场方向不同,故A、B、C错误,D正确。

7.D　根据题图中的电场线分布可知,A、B带等量的正电荷,选项A、B错误;a、b两点处虽然没有画电场线,但其电场强度一定不为零,选项C错误;由题图可知,a、b两点处电场强度大小相等,方向相反,同一试探电荷在a、b两点处所受电场力一定大小相等,方向相反,选项D正确。

8.D　由v-t图像可知,微粒的速度在逐渐增大,且图线的斜率也在逐渐增大,故此带负电的微粒做加速度越来越大的加速直线运动,所受电场力越来越大,受力方向与运动方向相同,故A、B、C错误,D正确。

9.C　电场线的疏密可以表示电场强度的大小,由题图可知Ec<Eb,Eb>Ed,故选项C正确,选项A错误;由于电场线是曲线,由a点静止释放的正电荷不可能沿电场线运动,故选项B错误;电场线上某点的切线方向为该点电场强度的方向,a点和b点处的切线不在同一方向上,故选项D错误。

能力提升练

1.B　金属球第一次稳定时,其受力如图所示,由平衡条件得tan θ=;金属球A与n个完全相同的不带电金属球接触后带电荷量为,稳定后tan α=,解得n=2,故选B。

2.答案　匀强电场的方向垂直细线　 sin α　mg cos α

解析　小球受到重力G、细线的拉力T、电场力F三个力作用,根据平衡条件可知,拉力T与电场力F的合力必与重力G等大反向,因为拉力T的方向确定,F与T的合力确定,由矢量图可知,当电场力F的方向垂直细线时电场力F最小,即所加匀强电场的方向与细线垂直时,场强最小,qEmin=mg sin α,Emin= sin α。此时细线中张力T=mg cos α。

3.AD　A、B两点所在的电场线是直线,A、B两点电场强度方向必定相同,故A正确;A、B在一条电场线上,无法判断电场线的疏密,也就无法判断A、B两点电场强度的大小,故B错误;电场线从A指向B仅仅说明了电场的方向,与电场线的疏密(即电场强度的大小)无关,故C错误;电场线的疏密表示电场强度的大小,由于A、B附近电场线的分布情况未知,则EA、EB的大小不能确定,故D正确。

4.B　负点电荷的电场线是从四周无限远处指向负点电荷的直线,故A错误;电场线越密的地方场强越大,由题图知EA>EB,又因F=qE,得FA>FB,故B正确;由a=知,a∝F,而F∝E,EA>EB,所以aA>aB,故D错误;负电荷在B点受到的电场力的方向与B点电场强度的方向相反,故C错误。

5.C　由等量正点电荷周围的电场线的分布可知,O点场强为零,从O点沿着中垂线向无穷远处,场强先增大后减小,所以q在从P到O的过程中,所受合力可能先增大后减小,也有可能一直减小,故加速度可能先增大后减小,也有可能一直减小,但速度一直增大,q在O点所受电场力的合力为零,则加速度为零,速度达到最大值,故C正确,A、B错误;同理,q越过O点后,加速度可能先增大后减小,也有可能一直增大,但速度越来越小直到为零,D错误。

6.B　等量异种点电荷的电场线分布如图(a)所示,由图中电场线的分布可以看出,从A到O,电场线由疏到密,从O到B,电场线由密到疏,所以从A→O→B,电场强度应先变大再变小,而电场强度方向始终沿电场线切线方向,为水平向右,如图(b)所示。由于电子处于平衡状态,所受合外力必为零,故另一个力应与电子所受电场力大小相等,方向相反,电子受到的电场力与场强方向相反,即水平向左,电子从A→O→B过程中,电场力先变大再变小,故另一个力的方向应水平向右,其大小应先变大后变小,所以选项B正确。

7.ACD　根据正点电荷的电场线是以电荷为中心的一簇射线,所以A正确。该粒子所受的静电力与场强方向相反,所以该粒子带负电,B错误。根据电场线密集的地方场强大,电场线稀疏的地方场强小,可知a点场强大于c点场强,C正确。若该带电粒子从b点静止释放,初速度为零,则它将逆着电场线从b点运动到a点,D正确。

8.D　由a、b的运动轨迹弯曲方向可以看出,两个带电粒子所带电性一定相反,由于电场线方向未知,故无法确定a、b的电性,A错误。因电场力的方向沿电场线且要指向轨迹的凹侧,速度沿轨迹的切线方向,由此知a和b所受的电场力与速度方向夹角都小于90°,所以电场力对a、b均做正功,a、b的速度均增大,B、C错误。由电场线的疏密知,D正确。