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第03讲 电场 电场强度-2023-2024学年高二物理专题突破(人教版2019必修第三册)
展开第03讲:电场 电场强度【考点梳理】考点一:电场(1)概念:存在于电荷周围的一种特殊物质,场与实物是物质存在的两种不同形式.(2)性质:对放入其中的电荷有力的作用,电荷间通过电场发生相互作用.(3)静电场:静止的电荷产生的电场.考点二:.电场强度(1)两种不同功能的电荷:①试探电荷:用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷,电荷量和尺寸必须较小.②场源电荷:产生电场的电荷.(2)定义:试探电荷在电场中某个位置所受的力与其电荷量成正比,即F=Eq,在电场的不同位置,比例常数E一般不一样,它反映了电场在这点的性质,叫做电场强度.(3)公式:E=eq \f(F,q).(4)单位:N/C或V/m.(5)方向:电场强度是矢量,规定电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同.技巧总结:对电场强度的理解(深化理解)1.对电场强度的理解:(1)电场强度反映了电场的力的性质.(2)唯一性:电场中某点的电场强度E是唯一的,是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的,与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关.电场中不同的地方,电场强度一般是不同的.(3)矢量性:电场强度描述了电场的强弱,是矢量,其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向相同,与在该点的负电荷所受电场力的方向相反.2.公式E=eq \f(F,q)与E=eq \f(kQ,r2)的区别考点三:点电荷的电场,电场的叠加1.真空中点电荷的场强①大小:E=keq \f(Q,r2).②方向:Q为正电荷时,在电场中的某点P,E的方向由Q指向P;Q是负电荷时,E的方向由P指向Q.2.电场强度的叠加如果场源电荷不只是一个点电荷,则电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和.四:电场线、匀强电场1.电场线:画在电场中的有方向的曲线,曲线上每一点的切线方向与该点电场强度的方向一致.2.电场线特点:(1)起始于无限远或正电荷,终止于负电荷或无限远.(2)任意两条电场线不相交.(3)电场线的疏密表示电场的强弱.(4)电场线不是实际存在的线,是为了形象地描述电场而假想的线.3.匀强电场(1)定义:各点电场强度的大小相等、方向相同的电场.(2)匀强电场的电场线:间距相等的平行直线.技巧总结:对电场线的理解1.电场线的应用(1)比较电场强度大小:场强大处电场线密,场强小处电场线疏,故根据电场线的疏密可以比较场强的大小.(2)确定电场强度方向:电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向.2.电场线与带电粒子运动轨迹的关系:电场线不是带电粒子的运动轨迹,带电粒子在电场力作用下的运动轨迹可能与电场线重合,也可能不重合.可分以下几种情况讨论:(1)运动轨迹与电场线重合时应同时具备以下条件:①电场线为直线;②带电粒子的初速度为零,或初速度沿电场线所在直线;③带电粒子只受电场力,或其他力的合力沿电场线所在直线.(2)只在电场力作用下,以下情况带电粒子做曲线运动,且与电场线不重合:①电场线为直线时,有初速度且与电场线不共线;②电场线为曲线.3.常见电场线的【题型归纳】题型一:电场强度的定义1.(2022·全国·高二课时练习)关于电场强度有下列说法,正确的是( )A.电场中某点的电场强度在数值上等于单位正电荷在该点所受的电场力B.电场强度的方向总是跟电场力的方向一致C.在点电荷Q附近的任意一点,如果没有把试探电荷q放进去,则这一点的电场强度为零D.根据公式可知,电场强度跟电场力成正比,跟放入电场中的试探电荷的电荷量成反比2.(2022·河北·元氏县第四中学高二)关于电场强度,下列说法正确的是( )A.若在电场中的P点不放试探电荷,则P点的电场强度为零B.根据公式可知,若r变为原来的2倍,则电场强度大小变为原来的倍C.匀强电场中电场强度处处相同,所以任何电荷在其中受力都相同D.根据公式可知,若试探电荷所带电荷量q减半,则该处的电场强度变为原来的2倍3.(2022·黑龙江·肇东市第四中学校高二期末)有关电场的理解,下述正确的是( )A.由可知,电场强度E跟放入的电荷q所受的电场力成正比B.只有当电场中存在试探电荷时,电荷周围才出现电场这种特殊的物质,才存在电场强度C.电场强度是反映电场本身特性的物理量,与是否存在试探电荷无关D.由公式E=可知,在离带电体很近时,r接近于零,电场强度达无穷大题型二:点电荷产生的电场强度问题4.(2022·河南·高二阶段练习)在一个点电荷的电场中,让x轴与它的一条电场线重合,x轴上A、B两点的坐标如图甲所示。在A、B两点分别多次放置试探电荷,规定沿x轴正方向的静电力方向为正方向,试探电荷受到的静电力跟试探电荷的电荷量的关系如图乙所示,下列说法正确的是( )A.A点的电场强度大小为 B.点电荷是负电荷C.点电荷恰好位于x轴原点 D.AB中点的电场强度恰好为A点电场强度的5.(2022·河南·修武一中高二开学考试)如图所示,a、b是某电场中的两点,若将一试探电荷分别放在a、b两点,则( )A.该电场为负点电荷形成的电场B.试探电荷在a点受到的静电力方向向右C.试探电荷在a、b两点受到的静电力方向相反D.试探电荷在a点受到的静电力比在b点的小6.(2022·福建·厦门一中高二开学考试)如图所示,ABCD为直角梯形,∠A=60°,AD=DC,在底角A,B分别放上一个点电荷,电荷量大小分别为qA和qB,已知在C点的电场强度方向沿DC向右,A点的点电荷在C点产生的场强大小记为EA,B点的点电荷在C点产生的场强大小记为EB,则( )A.放在A点的点电荷可能带负电B.|qA|=8| qB |C.在D点的电场强度方向沿DC向左D.EA<EB题型三:电场强度的叠加7.(2022·河南·高二阶段练习)如图所示,两点电荷分别固定在M、N两点,其间距为L,M处点电荷带正电,N处点电荷带负电,它们的电荷量关系为,则直线MN上电场强度为零的点( )A.在直线MN上M点左侧L处 B.在直线MN上M点右侧处C.在直线MN上N点左侧处 D.在直线MN上N点右侧处8.(2022·全国·高二课时练习)如图所示,M、N是以MN为直径的半圆弧上的两点,O点为半圆弧的圆心。现将带电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M、N两点,这时O点电场强度的大小为E1;若将N点处的点电荷移至O点正下方P点,则O点的电场强度大小变为E2,E1与E2之比为( )A.1∶ B.∶1C.3∶ D.4∶9.(2022·湖南·汉寿县第一中学高二阶段练习)如图所示,在边长为a的正三角形的三个顶点上固定有电量大小都为Q的点电荷,其中两个带正电;一个带负电,则正三角形中心处的电场强度E大小为( )A. B. C. D.题型四:常见的电场线10.(2022·黑龙江·哈师大青冈实验中学高二开学考试)如图所示,各电场中A、B两点电场强度相同的是( )A. B.C. D.11.(2022·辽宁·建平县实验中学高二阶段练习)电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。如下图所示,图中的带箭头实线均为电场线,下列说法正确的是( )A.图甲描述的是一带负电的点电荷形成的电场B.图乙描述的是两个等量同种点电荷产生的电场C.图丙描述的是两个等量正点电荷产生的电场D.存在图丁所示的匀强电场12.(2021·北京·东直门中学高二期中)如图所示的各电场中,A、B两点的电场强度相同的是( )A. B.C. D.题型五:根据电场线的疏密程度判断场强大小13.(2018·湖南·新邵县教研室高二期末)如图所示是某电场中的电场线分布示意图,在该电场中有A、B两点,下列结论正确的是( )A.A点的电场强度比B点的小B.A点的电场强度方向与B点的电场强度方向相同C.将同一点电荷分别放在A、B两点,点电荷所受静电力在A点比在B点大D.因为A、B两点没有电场线通过,所以电荷放在这两点不会受静电力的作用14.(2022·河南·南阳市第十完全学校高二开学考试)如图所示,M,N为某电场中的两点,下列说法正确的是( )A.该电场是匀强电场 B.该电场一定是点电荷产生的电场C.M点的电场强度比N点的小 D.在M点放一个负电荷,其电场力的方向与电场方向相反15.(2022·河南·上蔡县衡水实验中学高二阶段练习)某区域的电场线分布如图,其中间一根电场线是直线,一带正电的粒子从直线上的O点由静止开始仅在电场力作用下运动到A点,取O点为坐标原点,沿直线向右为x轴正方向,粒子的重力忽略不计。粒子在由O点到A点运动过程中,加速度大小a随时间t的变化图线可能正确的是( )A.B.C. D.题型六:等量的异种电荷的电场线问题16.(2022·全国·高二课时练习)电场线能很直观、很方便地比较电场中各点电场强度的强弱。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。则下列说法错误的是( )A.B、C两点电场强度大小和方向都相同B.A、D两点电场强度大小相等,方向相反C.E、O、F三点比较,O点电场强度最强D.B、O、C三点比较,O点电场强度最弱17.(2022·河南·武陟县第一中学高二阶段练习)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点的强弱。如图是等量异种点电荷形成电场的电场线,A、B为同一电场线上的两点,以下说法正确的是( )A.A、B两点场强相同B.两个电荷连线(直线)上的场强,连线中点场强最小C.将一正点电荷从A点无初速度释放一定会沿电场线运动到点D.两个电荷连线(直线)的中垂线上任意一点场强方向相同,大小也相同18.(2022·四川省成都市武侯高级中学高二开学考试)如图所示,在A、B两点分别固定带电荷量为和的点电荷,O为AB中点。在AB中垂线上有M、N两点,。将一试探电荷沿AB中垂线从M点移到O点再移到N点。下列判断正确的是( )A.M、N两点场强相同且小于O点场强B.M、N两点电势相同且高于O点电势C.试探电荷从M点移到N点的过程中,电势能先增大后减小D.试探电荷从M点移到O点的过程中,电场力做功为零题型七:等量的同种电荷的电场线问题19.(2022·广东·中山市华侨中学高二期末)两个等量同种点电荷的电场线如图所示,图中电场线上下左右均对称。点P、Q点M、N,点R、S关于两点电荷连线的中点O对称,则( )A.P、Q两点电场强度相同 B.M、N两点电场强度相同C.R、S两点电势不相等 D.在两点电荷连线的中垂线上O点电势最高20.(2021·广东·广州市第二中学高二学业考试)如图所示为等量电荷的电场线分布,下列说法正确的是( )A.该电荷为等量异种电荷B.该电荷为等量同种正电荷C.该电荷为等量同种负电荷D.两电荷连线中点处的场强不为零21.(2020·福建省福州高级中学高二期中)如图所示,A、B为两个等量的正点电荷,在其连线中垂线上的P点放一个负点电荷q(不计重力),由静止释放后,下列说法中正确的是( )A.点电荷越过O点后,速度越来越小,加速度越来越大,直到粒子速度为零B.点电荷运动到O点时加速度为零,速度达到最大值C.点电荷在从P点到O点运动的过程中,加速度越来越小,速度越来越大D.点电荷在从P点到O点运动的过程中,加速度越来越大,速度越来越大题型八:带电粒子在点电场的运动问题22.(2021·天津市宁河区芦台第一中学高二阶段练习)如图所示,在竖直放置的半径为R的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一点电荷,将质量为m,带电量为+q的小球从圆弧管的水平直径端点A由静止释放,小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力,已知重力加速度为g,则下列说法正确的是( )A.小球在B 时的速率为B.小球在B 时的速率小于C.固定于圆心处的点电荷在AB弧中点处的电场强度大小为D.小球不能到达C点(C点和A在一条水平线上)23.(2021·山西太原·高二期中)A、B是一条电场线上的两个点,一带负电的微粒仅在静电力的作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点,这一过程中的v-t图像如图甲所示,则此电场的电场线分布可能是图乙中的( )A.B.C. D.24.(2021·甘肃·民勤县第一中学高二阶段练习)如图所示是点电荷电场中的一条电场线,下列说法正确的是( )A.A点场强一定大于B点场强B.点电荷一定带正电C.在B点静止释放一个电子,电子只受该点电荷电场力的作用,电子一定向A点运动D.正电荷运动中通过A点时,其运动方向一定沿AB方向题型九:带电粒子在电场运动轨迹问题25.(2022·全国·高二课时练习)某电场的电场线分布如图所示,虚线为某带电粒子只在静电力作用下的运动轨迹,a、b、c是轨迹上的三个点,则( )A.粒子一定带负电B.粒子一定是从a点运动到b点C.粒子在c点的加速度一定大于在b点的加速度D.粒子在c点的速度一定大于在a点的速度26.(2022·全国·高二课时练习)如图所示,实线为不知方向的三条电场线,从电场中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子,仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示。则( )A.a一定带正电,b一定带负电B.a的速度将减小,b的速度将增加C.a的加速度将减小,b的加速度将增加D.两个粒子的动能,一个增加一个减小27.(2022·全国·高二课时练习)实线为三条方向未知的电场线,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),则( )A.a与b带异种电荷 B.a与b带同种电荷C.a的速度将增大,b的速度将减少 D.a的加速度将增大,b的加速度将减少题型十:带电体在电场的平衡问题28.(2022·广东深圳·高二期末)如图所示,真空中质量为m的带电小球N用绝缘细线悬挂,另一电荷量为+Q的小球M固定在绝缘支架上,两球均可视为质点。小球N平衡时,细线与竖直方向夹角为θ,且两球在同一水平线上,距离为L。已知重力加速度为g,静电力常数为k。下列说法正确的是( )A.球N带负电B.球M在N处产生的电场方向水平向右C.球M在N处产生的电场强度大小为D.球N受到的电场力大小为29.(2022·河南开封·高二期末)用一条长为1m的绝缘轻绳,悬挂一个质量为4.0×10-4kg、电荷量为2.0×10-8C的小球,细线的上端固定于O点。如图所示,现加一水平向右的匀强电场,平衡时绝缘绳与竖直方向的夹角为37°,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。下列说法正确的是( )A.匀强电场的场强为1.5×106N/CB.平衡时细线的拉力为5.0×10-2NC.若撤去电场,小球回到最低点时绳上的拉力为5.6×10-3ND.若剪断细绳,小球将做加速度为12m/s2的匀加速直线运动30.(2022·云南·宣威市第三中学高二期末)如图所示,一质量为m的带电荷量为q的小球用细线系住,线的一端固定在O点,若在空间加上匀强电场,平衡时线与竖直方向成30°角,则电场强度的最小值为( )A. B. C. D.【双基达标】一、单选题31.(2022·全国·高二课时练习)真空中有一个电场,在其中某点放入电荷量为6.0×10-9 C的点电荷,它受到的电场力为3.0×10-4 N,则该点的电场强度的大小为( )A.5.0×104 N/C B.5.0×105 N/CC.5.0×105 C/N D.5.0×104 C/N32.(2022·全国·高二课时练习)下列关于电场的说法中正确的是( )A.电荷周围有的地方存在电场,有的地方没有电场B.电场只能存在于真空中,不可能存在于物体中C.电场看不见、摸不着,因此电场不是物质D.电荷间的作用是通过电场传递的33.(2022·河南·南阳市第十完全学校高二开学考试)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.这个电场可能是一个带负电的点电荷的电场B.点电荷q在A点受到的电场力比在B点受到的电场力大C.点电荷q在A点的瞬时加速度比在B点的瞬时加速度小D.负电荷在B点受到的静电力方向沿B点的电场强度方向34.(2021·广东·广州市第一中学高二期中)如图所示,两个互相垂直的平面a和b,其相交线上的M点和N点带有等量点电荷,O是MN的中点,A是平面a上的一点,B是平面b上的一点,AO和BO均垂直于MN,且,则下列说法正确的是( )A.若M、N带等量同种电荷,则A、B两点的电势相同,场强不相同B.若M、N带等量同种电荷,则A、B两点的电势不相同,场强相同C.若M、N带等量异种电荷,则A、B两点的电势不相同,场强相同D.若M、N带等量异种电荷,则A、B两点的电势相同,场强不相同35.(2022·福建省龙岩第一中学高二阶段练习)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点的强弱。如图是等量异种点电荷形成电场的电场线,A、B为同一电场线上的两点,以下说法正确的是( )A.A、B两点场强相同B.两个电荷连线(直线)上的场强,连线中点场强最小C.两个电荷连线(直线)的中垂线上任意一点场强方向相同,大小也相同D.将一正点电荷从A点无初速度释放一定会沿电场线运动到点36.(2022·全国·高二课时练习)a、b两个带电小球的质量均为m,所带的电荷量分别为+3q和-q,两球间用一绝缘细线连接,用长度相同的另一绝缘细线将a悬挂在天花板上,在两球所在的空间有方向向左的匀强电场,电场强度为E,平衡时两细线都被拉紧,则平衡时两球的位置可能是图中的( )A.B.C. D.37.(2022·全国·高二在真空中O点放一个点电荷Q=+1.0×10-9C,直线MN通过O点,O、M的距离r=30cm,在M点放一个点电荷,其电荷量q=-1.0×10-10C,如图所示。已知静电力常量k=9.0×109N·m2/C2,求:(1)M点处点电荷受到的作用力;(2)M点的场强;(3)拿走M点处的点电荷后M点的场强。【高分突破】一、单选题38.(2022·全国·高二)如图所示,A、B为两个等量的正点电荷,在其连线中垂线上的P点一个负电荷q(不计重力)由静止释放后,下列说法中正确的是( )A.负电荷在从P点到O点运动的过程中,加速度越来越大,速度越来越大B.负电荷在从P点到O点运动的过程中,加速度越来越小,速度越来越大C.负电荷运动到O点时加速度为零,速度达最大值D.负电荷越过O点后,速度越来越小,加速度越来越大,直到速度为零39.(2022·全国·高二课时练习)如图所示,带箭头的线表示某一电场中的电场线的分布情况。一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示。若不考虑其他力,则下列判断中正确的是( )A.若粒子是从A运动到B,则粒子带正电;若粒子是从B运动到A,则粒子带负电B.不论粒子是从A运动到B,还是从B运动到A,粒子必带负电C.若粒子是从B运动到A,则其加速度增大D.若粒子是从B运动到A,则其速度减小40.(2022·全国·高二课时练习)如图所示,A、B两个带电小球可以看成点电荷,用两等长绝缘细线悬挂起来,在水平方向的匀强电场中,A、B静止,且悬线都保持竖直,已知A、B相距3cm,A的带电荷量为qA=+2.0×10-9C,k=9.0×109 N·m2/C2,则( )A.小球B带正电,qB=2.0×10-9CB.小球B带负电,qB=-2.0×10-9CC.匀强电场的电场强度大小E=2×105N/C,方向水平向左D.A、B连线中点处的电场强度大小为1.6×105N/C,方向水平向右41.(2022·安徽省舒城中学高二开学考试)半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置,圆心位于O点,环上均匀分布着电量为Q的正电荷。点A、B、C将圆环三等分,取走A、B处两段弧长均为的小圆弧上的电荷。将一点电荷q置于延长线上距O点为的D点,O点的电场强度刚好为零。圆环上剩余电荷分布不变,q为( )A.负电荷, B.正电荷,C.正电荷, D.负电荷,42.(2022·福建省德化第一中学高二开学考试)两个点电荷相距l,一个带+2Q,另一个带-Q,E1、E2分别表示两个点电荷各自在某个位置产生的电场强度的大小,则在Q1、Q2所在的直线上,E1=E2的位置( )A.有两个,两个合场强均为0B.有两个,两个合场强均不为0C.有三个,其中两个合场强为0,另一个不为0D.有两个,其中一个合场强为0,另一个不为043.(2022·河南·上蔡县衡水实验中学高二阶段练习)电场中某区域的电场线分布如图所示。、 是电场中的两点,分别用 、 表示 、 两点电场强度的大小,用 、 表示同一点电荷分别处于 、 两点时受到电场力的大小。下列判断中正确的是( )A., B.,C., D.,二、多选题(共0分)44.(2022·湖南·汉寿县第一中学高二阶段练习)如图所示,两个带等量负电荷的小球A、B(可视为点电荷),被固定在光滑的绝缘水平面上,M、N是小球A、B连线的水平中垂线上的两点,且MO=ON。现将一个电荷量很小的带正电的小球C(可视为质点)由M点静止释放,在小球C向N点运动的过程中,下列关于小球C的说法可能正确的是( )A.速度先增大,再减小B.速度一直增大C.加速度先增大再减小,过O点后,加速度先减小再增大D.加速度先减小,再增大45.(2022·全国·高二课时练习)如图所示,在等量负点电荷连线的中垂线上取A、B、C、D四点,B、D关于O点对称,A、B、C、D四点的电场强度EA、EB、EC、ED大小关系正确的是( )A.一定有EA>EB,EB=EDB.一定有EA>EB,EB
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