高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-1第一章 静电场3 电场强度巩固练习

第一章　静电场

3　电场强度

基础过关练

题组一　电场的概念

1.下列说法中不正确的是 (　　)

A.只要有电荷存在,电荷周围就一定存在着电场

B.电场是一种物质,它与其他物质一样,是不依赖我们的感觉而客观存在的东西

C.电荷间的相互作用是通过电场产生的,电场最基本的特征是对处在它里面的电荷有力的作用

D.电场是人为设想出来的,其实并不存在

题组二　电场强度

2.(2020福建福州高二上月考)下列关于电场强度的说法中,正确的是 (　易错　)

A.由公式E=知,电场中某点的场强大小与放在该点的电荷所受静电力F的大小成正比,与电荷量q成反比

B.由公式E=知,电场中某点的场强方向,就是置于该点的电荷所受静电力的方向

C.由公式E=知,F是电荷q所受的静电力,E是电荷q产生的电场的场强

D.由F=qE可知,场强一定时,电荷所受静电力F的大小与电荷的电荷量q成正比

3.(2019江苏盐城高一下期末)下图中能正确反映放在电场中某处的试探电荷所受静电力F与电荷量q之间的函数关系的是              (　　)

题组三　点电荷的电场和电场强度的叠加

4.(2021四川成都外国语学校高二月考)在真空中某区域的电场由A、B两个场源电荷产生,A带正电(电荷量为+Q),B带负电(电荷量为-Q),A、B之间的距离为L,在A、B连线上距离A为处的场强的大小和方向为              (　　)

A.,指向B　　　　　　　　B.,指向A

C.,指向B　　　　　　　　D.,指向A

5.(2021陕西咸阳实验中学高二月考)如图,a、b、c、d、e、f为正六边形的顶点,O到各顶点的距离为R,在顶点a上放置一带电荷量为+Q的点电荷,其余顶点分别放置带电荷量均为-Q的点电荷。则正六边形的中心O处的场强大小为              (　　)

A.0　　　B.　　　C.　　　D.

题组四　电场线的特点及应用

6.(2021江苏如皋高二教学质量调研)电荷P产生的电场电场线分布如图所示,则              (　　)

A.电荷P带负电

B.电荷P带正电

C.a点的电场强度大于b点的电场强度

D.c、d两点的电场强度大小不同,方向相同

7.(2021宁夏大学附属中学高二月考)在如图各种电场中,A、B两点电场强度相同的是              (　　)

8.如图所示为某电场中的一条电场线,下列说法正确的是 (　　)

A.该电场一定是匀强电场

B.该电场一定是点电荷产生的电场

C.P点的电场强度一定比Q点的大

D.正电荷在P点受到的电场力方向沿着电场线方向

能力提升练

题组一　电场强度及其叠加

1.(2021安徽马鞍山含山中学高二月考,)在直角坐标系xOy中,M、N两点位于x轴上,G、H两点坐标如图。M、N两点各固定一负点电荷,一电荷量为Q的正点电荷置于O点时,G点处的电场强度恰好为零。静电力常量用k表示。若将该正点电荷移到G点,则H点处场强的大小和方向分别为              (　　)

A.,沿y轴正向　　　　　　　　B.,沿y轴负向

C.,沿y轴正向　　　　　　　　D.,沿y轴负向

2.(2021山东枣庄滕州第一中学高二月考,)如图所示,空间正四棱锥的底面边长和侧棱长均为a,水平底面的四个顶点处均固定着电荷量为+q的小球,顶点P处有一个质量为m的带电小球,在库仑力和重力的作用下恰好处于静止状态。若将P处小球的电荷量减半,同时加竖直方向的匀强电场,场强为E,此时P处小球仍能保持静止。重力加速度为g,静电力常量为k,则所加匀强电场的场强大小E等于              (　　)

A.　　　B.　　　C.　　　D.

3.(2019江西名校三模,)如图所示,正方形线框由边长为L的粗细均匀的绝缘棒组成,O是线框的中心,线框上均匀地分布着正电荷,现在线框上侧中点A处取下足够短的带电荷量为q的一小段,将其沿OA连线延长线向上移动的距离到B点处,若线框的其他部分的带电荷量与电荷分布保持不变,则此时O点的电场强度大小为              (　　)

A.k　　　B.k　　　C.k　　　D.k

题组二　电场线及其应用

4.(2021甘肃武威第六中学高二月考,)A、B是一条电场线上的两个点,一带正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,其速度-时间图象如图所示。则这一电场可能是              (　　)

5.(2021福建泉州南安侨光中学高二月考,)如图所示,M、N为两个等量同种电荷,在其连线的中垂线上的P点放一静止的负电荷q(点电荷),不计重力,下列说法中正确的是              (　　)

A.点电荷在从P到O的过程中,加速度越来越大,速度也越来越大

B.点电荷在从P到O的过程中,加速度越来越小,速度越来越大

C.点电荷运动到O点时加速度为零,速度达最大值

D.点电荷越过O点后,速度越来越小,加速度越来越大,直到速度为零

6.(2021陕西延安吴起中学高二月考,)如图所示,实线是匀强电场的电场线,虚线是某一带电粒子(只受静电力作用)通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上两点,则由此图做出的判断错误的是              (　　)

A.带电粒子带负电荷

B.带电粒子带正电荷

C.带电粒子所受静电力的方向向左

D.带电粒子做匀变速运动

答案全解全析

基础过关练

1.D　一般来说物质有两种存在形式,一种是以实物的形式存在,一种是以场的形式存在,如重力场、磁场。电场是电荷周围存在的一种特殊物质,电场对放入其中的电荷有力的作用,这种力叫做静电力,电荷间的相互作用是通过电场发生的,选项A、B、C说法正确,D说法错误。故选D。

2.D　E=是电场强度的定义式,E与F、q无关,不能说E与F成正比,与q成反比,选项A错误;电场中某点的场强方向,就是置于该点的正电荷所受静电力的方向,而与置于该点的负电荷所受静电力的方向相反,选项B错误;由公式E=知,F是电荷q所受的静电力,E不是电荷q产生电场的场强,而是场源电荷产生电场的场强,选项C错误;由E=得F=qE,可知E一定时,F与q成正比,选项D正确。

易错警示

对电场强度的理解

场强是从力的角度反映电场本身性质的物理量,其大小、方向由电场本身决定,与放不放试探电荷以及放入的试探电荷的电性、电荷量的多少均无关。电场中某一点的场强是唯一的,只决定于产生电场的场源电荷及空间位置,其中E=是场强的定义式,不能说E与F成正比,与q成反比。

3.B　根据电场强度由电场本身决定,与试探电荷无关,可知电场中某点的电场强度E是一定的,由F=qE知,E一定,则F与q成正比,F-q图线是过原点的倾斜直线,选项A、C、D错误,B正确。

4.A　A电荷在该点产生的电场强度为EA==,方向指向B;B电荷在该点产生的电场强度为EB==,方向指向B;根据场强叠加原理可知该点的场强的大小为E=EA+EB=,方向指向B,故选A。

5.D　根据对称性,可知b处和e处、c处和f处点电荷在O点处产生的场强大小相等、方向相反,相互抵消,所以O处的场强等于a处和d处两个点电荷产生的场强的叠加,因此O点的电场强度大小为E=Ea+Ed=+=,选项D正确。

6.B　电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷,所以电荷P带正电,故A错误,B正确;从电场线的分布情况可知,a点的电场线比b点稀疏,则a点的电场强度小于b点的电场强度,故C错误;因c点的电场线比d点密集,c、d两点的电场强度大小不同,电场线的切线方向表示电场强度的方向,c、d两点切线方向不同,所以c、d两点的电场强度方向不同,故D错误。故选B。

7.C　电场强度的大小通过电场线的疏密确定,题图A中A、B两点场强大小相同,方向不同,选项A错误;题图B中A、B两点场强大小不相同,方向相同,选项B错误;题图C中的电场是匀强电场,其中的A、B两点场强大小相同,方向相同,选项C正确;题图D中A、B两点场强大小不相同,方向也不同,选项D错误,故选C。

8.D　仅由一条电场线无法判断电场线的疏密,电场的强弱也无法判断,也不能确定是什么电场,A、B、C错误;正电荷受到的电场力方向沿着电场线方向,D正确。

能力提升练

1.B　因正点电荷Q在O点时,G点的场强为零,可知两负电荷在G点形成的电场的合场强与正电荷Q在G点产生的场强等大反向,大小为E合=k,若将正点电荷移到G点,则正点电荷在H点的场强为E1=k=,因两负电荷在G点的场强与在H点的场强等大反向,则H点的合场强为E=E合-E1=,方向沿y轴负向,故选B。

2.D　设P处的带电小球电荷量为Q,则P点小球受到底面每个小球的库仑力大小为F=,根据几何关系,正四棱锥的侧棱与竖直方向的夹角为45°,由平衡条件有4× cos 45°=mg,若将P处小球的电荷量减半,则底面四个小球对P点小球的库仑力的合力为F'=,当外加匀强电场后,再次平衡,则有+E=mg,解得E=,故D正确。

3.C　取下一小段后,线框上的电荷在O点产生的场强等效于与A点关于O点对称的电荷量为q的电荷在O点产生的场强,故线框在O点产生的场强为E1==,方向沿OA方向,B点的电荷在O点产生的场强为E2=,方向沿AO方向,由场强的叠加原理可知O点的电场强度大小E=E1-E2=,选项C正确。

4.D　由图象可知,微粒速度在逐渐减小,图线的斜率在逐渐增大,故此带正电的微粒做加速度越来越大的减速直线运动,所受电场力越来越大,电场线分布越来越密集;因为此带正电的微粒做减速直线运动,所以受力方向与运动方向相反,正电荷受电场力的方向与电场强度方向相同,所以电场线方向由B指向A,故A、B、C错误,D正确。

5.C　由等量同种正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延伸,场强先增大后减小,由于不能确定P点与中垂线上场强最大的点的相对位置,所以点电荷在从P到O的过程中,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,点电荷在O点所受电场力的合力为零,加速度为零,速度达到最大,故C正确,A、B错误;同理,点电荷越过O点后,加速度可能先增大后减小,也有可能一直增大,速度越来越小直到为零,D错误。故选C。

6.B　带电粒子受到的静电力指向轨迹的凹侧,所以方向水平向左,而电场线方向向右,故带电粒子一定带负电,A、C正确,B错误;由于粒子受到的静电力F=qE是恒力,故带电粒子做匀变速运动,D正确。本题选错误的,故选B。