2020版高中物理（新教材）人教必修第3冊(cè)：課時(shí)分層作業(yè)3 電場 電場強(qiáng)度

課時(shí)分層作業(yè)(三)電場電場強(qiáng)度(時(shí)間：40分鐘分值：100分)[合格基礎(chǔ)練]一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．關(guān)于電場強(qiáng)度，下列說法正確的是()A．在以點(diǎn)電荷為球心、r為半徑的球面上，各點(diǎn)的電場強(qiáng)度都相同B．正電荷周圍的電場強(qiáng)度一定比負(fù)電荷周圍的電場強(qiáng)度大C．若放入正電荷時(shí)，電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向向右，則放入負(fù)電荷時(shí)，該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向仍向右D．電荷所受到的靜電力很大，說明該點(diǎn)的電場強(qiáng)度很大C[電場強(qiáng)度是矢量，在以點(diǎn)電荷為球心、r為半徑的球面上，各點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小是相同的，但是方向不同，所以不能說電場強(qiáng)度相同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；判定場強(qiáng)大小的方法是在該處放置一試探電荷，根據(jù)E＝eq\f(F,q)來比較，與產(chǎn)生電場的場源電荷的正負(fù)沒有關(guān)系，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電場強(qiáng)度的方向與試探電荷無關(guān)，選項(xiàng)C正確；雖然電場強(qiáng)度的大小可以用E＝eq\f(F,q)來計(jì)算，但E＝eq\f(F,q)并不是電場強(qiáng)度的決定式，電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小是一個(gè)定值，與所放入的試探電荷及電荷的受力情況無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]2．用電場線能直觀、方便地比較電場中各點(diǎn)的場強(qiáng)大小與方向。如圖是靜電除塵集塵板與放電極間的電場線，A、B是電場中的兩點(diǎn)，則()A．EA＜EB，方向不同 B．EA＜EB，方向相同C．EA＞EB，方向不同 D．EA＞EB，方向相同C[根據(jù)電場線的疏密表示電場強(qiáng)度的大小，知EA＞EB。電場強(qiáng)度的方向?yàn)殡妶鼍€上該點(diǎn)的切線方向，可知，A、B兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向不同，故選項(xiàng)C正確，A、B、D均錯(cuò)誤。]3.(多選)如圖所示是一簇未標(biāo)明方向、由單一點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場線，虛線是一帶電粒子通過該電場區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)。若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受電場力作用，根據(jù)此圖可判斷出該帶電粒子()A．電性與場源電荷的電性相同B．在a、b兩點(diǎn)所受電場力大小Fa>FbC．在a、b兩點(diǎn)的速度大小va>vbD．在a、b兩點(diǎn)的動(dòng)能Eka<EkbBC[根據(jù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知，帶電粒子所受電場力的方向跟電場線共線，指向運(yùn)動(dòng)軌跡曲線彎曲的內(nèi)側(cè)，由此可知，帶電粒子與場源電荷電性相反，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；a點(diǎn)電場線比b點(diǎn)密，所以a點(diǎn)場強(qiáng)較大，帶電粒子在a點(diǎn)所受電場力較大，選項(xiàng)B正確；假設(shè)帶電粒子由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，所受電場力方向與速度方向之間的夾角大于90°，電場力做負(fù)功，帶電粒子的動(dòng)能減少，速度減小，即Eka>Ekb，va>vb，同理可分析帶電粒子由b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)時(shí)也有Eka>Ekb，va>vb，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。]4．如圖所示是在一個(gè)電場中A、B、C、D四點(diǎn)分別引入試探電荷時(shí)，測得的試探電荷的電荷量跟它所受靜電力的函數(shù)關(guān)系圖像，那么下列敘述正確的是()A．A、B、C、D四點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等B．A、B、C、D四點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小關(guān)系是ED>EA>EB>ECC．A、B、C、D四點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小關(guān)系是EA>EB>ED>ECD．無法確定這四個(gè)點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小關(guān)系B[題圖中給出了A、B、C、D四個(gè)位置上試探電荷所受靜電力大小與其電荷量的變化關(guān)系，由電場強(qiáng)度的定義式E＝eq\f(F,q)可知，F(xiàn)q圖像的斜率代表電場強(qiáng)度。斜率大的電場強(qiáng)度大，斜率小的電場強(qiáng)度小。故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤。]5.如圖所示，一電子沿等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線由A→O→B勻速運(yùn)動(dòng)，電子重力不計(jì)，則電子除受電場力外，所受的另一個(gè)力的大小和方向變化情況是()A．先變大后變小，方向水平向左B．先變大后變小，方向水平向右C．先變小后變大，方向水平向左D．先變小后變大，方向水平向右B[由電場的疊加原理，等量異種點(diǎn)電荷在其連線的中垂線上的電場強(qiáng)度在O點(diǎn)最大。離O點(diǎn)越遠(yuǎn)場強(qiáng)越小，但各點(diǎn)的場強(qiáng)方向是相同的，都是水平向右(如圖所示)。電子沿中垂線勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合力為零，電子受到的電場力方向與場強(qiáng)的方向相反，即水平向左，大小先變大后變小，因此另一個(gè)力先變大后變小，方向水平向右。]6．如圖所示，在光滑絕緣水平面上，三個(gè)帶電小球a、b和c分別位于邊長為l的正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上。a、b帶正電，電荷量均為q，c帶負(fù)電。整個(gè)系統(tǒng)置于方向水平的勻強(qiáng)電場中。已知靜電力常量為k。若三個(gè)小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則勻強(qiáng)電場電場強(qiáng)度的大小為()A．eq\f(\r(3)kq,3l2) B．eq\f(\r(3)kq,l2)C．eq\f(3kq,l2) D．eq\f(2\r(3)kq,l2)B[設(shè)小球c帶電荷量為Q，由庫侖定律可知小球a對(duì)小球c的庫侖引力為F＝keq\f(qQ,l2)，小球b對(duì)小球c的庫侖引力為F＝keq\f(qQ,l2)，兩個(gè)力的合力為2Fcos30°。設(shè)水平勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度的大小為E，對(duì)小球c，由平衡條件可得QE＝2Fcos30°，解得E＝eq\f(\r(3)kq,l2)，選項(xiàng)B正確。]二、非選擇題(14分)7.如圖所示，A為帶正電Q的金屬板，在金屬板右側(cè)用絕緣細(xì)線懸掛一質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球，小球受到水平向右的靜電力作用而使細(xì)線與豎直方向成θ角，且此時(shí)小球在金屬板的垂直平分線上距板r處，試求小球所在處的電場強(qiáng)度。(重力加速度為g)[解析]分析小球的受力情況，如圖所示，由平衡條件可得小球受到A板的庫侖力F＝mgtanθ小球所在處的電場強(qiáng)度E＝eq\f(F,q)＝eq\f(mgtanθ,q)因?yàn)樾∏驇д?，所以電場?qiáng)度的方向?yàn)樗较蛴摇答案]eq\f(mgtanθ,q)，方向水平向右[等級(jí)過關(guān)練]一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1．(多選)A、B是一條電場線上的兩個(gè)點(diǎn)，一帶負(fù)電的微粒僅在電場力作用下以一定初速度從A點(diǎn)沿電場線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，其速度—時(shí)間圖像如圖所示。則這一電場不可能是下列圖中的()ABCDBCD[負(fù)電荷受力方向和電場線方向相反，由v-t圖像可知，微粒做加速度不斷增大的減速運(yùn)動(dòng)，故A可能，B、C、D不可能。]2.如圖所示，O是半徑為R的正N邊形(N為大于3的偶數(shù))外接圓的圓心，在正N邊形的一個(gè)頂點(diǎn)A放置一個(gè)帶電荷量為＋2q的點(diǎn)電荷，其余頂點(diǎn)分別放置帶電荷量均為－q的點(diǎn)電荷(未畫出)。則圓心O處的場強(qiáng)大小為()A．eq\f(2kq,R2)B.eq\f(3kq,R2)C．eq\f(N－1kq,R2)D．eq\f(Nkq,R2)B[由對(duì)稱性及電場疊加原理可知，圓心O處的電場可等效為由正N邊形的頂點(diǎn)A放置的一個(gè)帶電荷量為＋2q的點(diǎn)電荷與過該點(diǎn)直徑的另一端的頂點(diǎn)放置的一個(gè)帶電荷量為－q的點(diǎn)電荷共同產(chǎn)生的，由點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度公式知圓心O處的場強(qiáng)大小為E＝eq\f(3kq,R2)，故選項(xiàng)B正確。]3．(2019·全國卷Ⅰ)如圖所示，空間存在一方向水平向右的勻強(qiáng)電場，兩個(gè)帶電小球P和Q用相同的絕緣細(xì)繩懸掛在水平天花板下，兩細(xì)繩都恰好與天花板垂直，則()A．P和Q都帶正電荷B．P和Q都帶負(fù)電荷C．P帶正電荷，Q帶負(fù)電荷D．P帶負(fù)電荷，Q帶正電荷D[對(duì)P、Q整體進(jìn)行受力分析可知，在水平方向上整體所受電場力為零，所以P、Q必帶等量異種電荷，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；對(duì)P進(jìn)行受力分析可知，勻強(qiáng)電場對(duì)它的電場力應(yīng)水平向左，與Q對(duì)它的庫侖力平衡，所以P帶負(fù)電荷，Q帶正電荷，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤。]4．如圖所示，三根均勻帶電的等長絕緣棒組成等邊三角形ABC，P為三角形的中心，當(dāng)AB、AC棒所帶電荷量均為＋q，BC棒帶電荷量為－2q時(shí)，P點(diǎn)場強(qiáng)大小為E，現(xiàn)將BC棒取走，AB、AC棒的電荷分布不變，則取走BC棒后，P點(diǎn)的場強(qiáng)大小為()A．eq\f(E,4)B．eq\f(E,3)C．eq\f(E,2)D．EB[根據(jù)電場疊加原理分析，AB棒和AC棒在P點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等，夾角為120°，兩者的合場強(qiáng)與分場強(qiáng)相等，BC棒在P點(diǎn)的場強(qiáng)等于AB棒的二倍，故取走BC棒后，P點(diǎn)的場強(qiáng)大小為eq\f(E,3)，B選項(xiàng)正確。]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(12分)如圖所示，空間中A、B、C三點(diǎn)的連線恰構(gòu)成一直角三角形，且∠C＝30°，AB＝L，在B、C兩點(diǎn)分別放置一點(diǎn)電荷，它們的電荷量分別是＋Q與－Q(靜電力常量為k)。求斜邊AC的中點(diǎn)D處的電場強(qiáng)度。[解析]連接BD，三角形ABD為等邊三角形，可得BD＝CD＝AB＝L。點(diǎn)電荷＋Q與－Q在D處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小均為E1＝keq\f(Q,L2)，方向如圖所示，二者之間夾角大小為60°。據(jù)電場的疊加原理可知，D處的電場強(qiáng)度為這兩個(gè)場強(qiáng)的矢量和，可解得E＝2E1cos30°＝2×eq\f(kQ,L2)×eq\f(\r(3),2)＝eq\f(\r(3)kQ,L2)，方向水平向右。[答案]eq\f(\r(3)kQ,L2)，方向水平向右6．(14分)電荷量為q＝1×10－4C的帶正電小物塊置于絕緣水平面上，所在空間存在沿水平方向且方向始終不變的電場，電場強(qiáng)度E的大小與時(shí)間t的關(guān)系和物塊速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。若重力加速度g取10m/s2，求：(1)物塊的質(zhì)量m；(2)物塊與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。[解析](1)由圖可知，前2s物塊做勻加速