2024-2025學年高中物理第一章靜電場3電場強度練習含解析新人教版選修3-1

PAGE7-電場強度基礎(chǔ)夯實一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題)1．(2024·廣東省臺山市華僑中學高二上學期期中)關(guān)于電場強度有下列說法，正確的是(A)A．電場中某點的電場強度在數(shù)值上等于單位電荷在該點所受的電場力B．電場強度的方向總是跟電場力的方向一樣C．在點電荷Q旁邊的隨意一點，假如沒有把摸索電荷q放進去，則這一點的電場強度為零D．依據(jù)公式E＝eq\f(F,q)可知，電場強度跟電場力成正比，跟放入電場中的電荷的電量成反比解析：依據(jù)公式E＝eq\f(F,q)，可知電場中某點的電場強度在數(shù)值上等于單位電荷在該點所受的電場力，選項A正確；電場強度的方向總是跟正電荷所受的電場力方向一樣，選項B錯誤；電場中某點的電場強度由電場本身確定，與是否放入摸索電荷無關(guān)，與摸索電荷所受的電場力和摸索電荷的電量無關(guān)，選項C、D錯誤；故選A。2．光滑絕緣水平面上有一帶正電的小球正在做勻速直線運動，當小球運動到a點時突然加上一個平行水平面的電場，發(fā)覺小球沿曲線abc運動且速率漸漸增大，則下列關(guān)于所加電場在b點的電場強度方向合理的是(虛線是曲線在b點的切線)(C)解析：由題意知，小球原來只受重力和支持力作用，加上電場后，小球運動狀態(tài)的變更僅由電場力引起，因小球帶正電，所受電場力方向(指向軌跡凹側(cè))與電場強度方向一樣，又因小球速率是增加的，所以電場力方向與速度方向夾角應(yīng)小于90°，C對。3．靜電除塵器是目前普遍采納的一種高效除塵器。某除塵器模型的收塵板是很長的條形金屬板，圖中直線ab為該收塵板的橫截面。工作時收塵板帶正電，其左側(cè)的電場線分布如圖所示；粉塵帶負電，在電場力作用下向收塵板運動，最終落在收塵板上。若用粗黑曲線表示原來靜止于P點的帶電粉塵顆粒的運動軌跡，下列4幅圖中可能正確的是(忽視重力和空氣阻力)(A)解析：依據(jù)力和運動的關(guān)系知，當粒子運動至電場中某一點時，運動速度與受力如圖所示，又據(jù)曲線運動學問知粒子運動軌跡夾在合外力與速度之間，可判定粉塵顆粒的運動軌跡如A選項中圖所示。4．下列選項中的各eq\f(1,4)圓環(huán)大小相同，所帶電荷量已在圖中標出，且電荷勻稱分布，各eq\f(1,4)圓環(huán)間彼此絕緣。坐標原點O處電場強度最大的是(B)解析：由電場強度的疊加原理，易判B中O處電場強度最大。5．(2024·貴州省凱里市第一中學高二上學期期中)如圖所示，實線為方向未知的三條電場線，從電場中的M點，以相同速度垂直于電場線方向飛出a、b兩個帶電粒子，他們僅在電場力的作用下運動軌跡如圖中的虛線所示，則(BD)A．a(chǎn)肯定帶負電，b肯定帶正電B．兩個粒子的動能均增大C．a(chǎn)的速度將減小，b的速度將增大D．a(chǎn)的加速度將減小，b的加速度將增大解析：依據(jù)兩粒子的偏轉(zhuǎn)方向，可知兩粒子帶異種電荷，但無法確定其詳細電性，故A錯誤；由粒子受力方向與速度方向的關(guān)系，可推斷電場力對兩粒子均做正功，兩粒子的速度、動能均增大，故B正確，C錯誤；從兩粒子的運動軌跡推斷，a經(jīng)過的電場的電場線漸漸變得稀疏，b經(jīng)過的電場的電場線漸漸變密，說明a的加速度減小，b的加速度增大，故D正確。6．法拉第首先提出用電場線形象生動地描繪電場，如圖所示為點電荷a、b所形成電場的電場線分布圖(箭頭未標出)。在M點處放置一個電荷量大小為q的負摸索點電荷，受到的電場力大小為F，以下說法正確的是(AB)A．由電場線分布圖可知M點處的場強比N點處場強小B．a(chǎn)、b為異種電荷，a的電荷量小于b的電荷量C．M點處的場強大小為eq\f(F,q)，方向與所受電場力方向相同D．假如M點處的點電荷電量變?yōu)?q，該處場強將變?yōu)閑q\f(F,2q)解析：依據(jù)電場線的疏密程度可判A、B正確；M點的場強大小為eq\f(F,q)，方向與電場力方向相反，C錯；場強大小與檢驗電荷電量大小無關(guān)，D錯。二、非選擇題7．如圖所示，絕緣細線一端固定于O點，另一端連接一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電小球，要使帶電小球靜止時細線與豎直方向夾角為α，可在空間加一勻強電場，則當所加的勻強電場沿著什么方向時可使場強最?。孔钚〉膱鰪姸啻?？這時細線對小球的拉力多大？解析：如圖所示，帶電小球除受電場力外，還受自身的重力和細線的拉力，而重力的切向分力mgsinα有使小球擺下的效果，為了使小球靜止，電場力至少要平衡掉這個力，即電場力方向與水平方向成α角偏向右上方。F＝qEmin＝mgsinα，所以Emin＝eq\f(mgsinα,q)。細線對小球的拉力T＝mgcosα。實力提升一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題)1．(2024·上海市金山中學高二上學期期中)如圖是表示在同一點電荷電場中a、b、c、d四點分別引入檢驗電荷時，測得的檢驗電荷的電荷量跟它所受電場力的函數(shù)關(guān)系圖象，那么下列敘述正確的是(D)A．這個電場是勻強電場B．a(chǎn)、b、c、d四點的場強大小關(guān)系是Ea＞Eb＞Ec＞EdC．a(chǎn)、b、c、d四點的場強方向相同D．a(chǎn)、b、c、d四點肯定在同始終線上解析：由F－q圖象的斜率大小等于場強的大小得知，四點的場強大小關(guān)系是Ea＞Ec＞Eb＞Ed。所以此電場是非勻強電場，故A、B錯誤；由F－q圖象的斜率正負反映場強的方向得知，a、b、d三條直線的斜率均為正值，說明三點的場強方向均為正方向，方向相同，而c圖線的斜率是負值，說明c點的場強方向為負方向。故C錯誤；因力分別沿正方向和反方向，則說明四點肯定在同始終線上；故D正確，故選D。2．(2024·黑龍江省龍東南七校高二上學期期末聯(lián)考)如圖所示，質(zhì)量為m，帶正電的滑塊，沿絕緣斜面勻速下滑，當滑至豎直向下的勻強電場區(qū)時，滑塊的運動狀態(tài)為(A)A．接著勻速下滑 B．將加速下滑C．減速下滑 D．上述三種狀況都有可能發(fā)生解析：設(shè)斜面的傾角為θ，滑塊沒有進入電場時，依據(jù)平衡條件得：mgsinθ＝f，N＝mgcosθ，又f＝μN得mgsinθ＝μmgcosθ，即sinθ＝μcosθ當滑塊進入電場時，設(shè)滑塊受到的電場力大小為F，依據(jù)正交分解得(mg＋F)sinθ＝μ(mg＋F)cosθ即受力仍平衡，所以滑塊仍做勻速運動，故選A。3．(2024·江西省新余市高二上學期期末)a、b兩個帶電小球的質(zhì)量均為m，所帶電荷量分別為＋3q和－q，兩球間用絕緣細線連接，a球又用長度相同的絕緣細線懸掛在天花板上，在兩球所在的空間有方向向左的勻強電場，電場強度為E，平衡時細線都被拉緊。則平衡時可能位置是(D)解析：a球帶正電，受到的電場力水平向左，b球帶負電，受到的電場力水平向右。以整體為探討對象，整體所受的電場力大小為2qE，方向水平向左，分析受力如圖，則上面繩子應(yīng)向左偏轉(zhuǎn)。設(shè)上面繩子與豎直方向的夾角為α，則由平衡條件得tanα＝eq\f(2qE,2mg)＝eq\f(qE,mg)以b球為探討對象，受力如圖。設(shè)ab間的繩子與豎直方向的夾角為β，則由平衡條件得tanβ＝eq\f(qE,mg)得到α＝β，所以依據(jù)幾何學問可知，b球在懸點的正下方，故D正確，ABC錯誤。4．AB和CD為圓上兩條相互垂直的直徑，圓心為O。將電量分別為＋q和－q的兩點電荷放在圓周上，其位置關(guān)于AB對稱且距離等于圓的半徑，如圖所示。要使圓心處的電場強度為零，可在圓周上再放一個適當?shù)狞c電荷Q，則該點電荷(CD)A．應(yīng)放在A點，Q＝2q B．應(yīng)放在B點，Q＝－2qC．應(yīng)放在C點，Q＝－q D．應(yīng)放在D點，Q＝q解析：先將＋q、－q在O點產(chǎn)生的場強合成，因為＋q、－q與O點構(gòu)成等邊三角形，可求出合場強E0方向水平向右，大小E0＝E1＝E2，如圖所示。欲使圓心O處的電場強度為零，所放置的點電荷Q在O點產(chǎn)生的場強方向必需水平向左，且大小也為E0。若在A點和B點放置點電荷Q，則它產(chǎn)生的場強只能沿豎直方向，達不到目的。若在C點放置點電荷Q，則必為負電荷，且Q＝－q，選項C對。若在D點放置點電荷Q，則必為正電荷，且Q＝q，選項D對。二、非選擇題5．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，電場強度E的大小與時間t的關(guān)系和物塊速度v與時間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摩擦因數(shù)μ。答案：(1)1kg(2)0.2解析：(1)由圖可知，前2s物塊做勻加速直線運動，由牛頓其次定律有qE1－μmg＝ma，2s后物體做勻速直線運動，由力的平衡條件有qE2＝μmg。聯(lián)立解得q(E1－E2)＝ma。由圖可得E1＝3×104N/C，E2＝2×104N/C，a＝1m/s2，代入數(shù)據(jù)可得m＝1kg。(2)μ＝qE2/mg＝eq\f(2×104N/C×1×10－4C,1kg×10N/kg)＝0.26．(2024·廣東省臺山僑中高二上學期期中)如圖所示，一帶電量為＋q、質(zhì)量為m的小球，從距地面高2h處以肯定的初速度水平拋出，在距拋出點水平距離為s處有根管口比小球大的豎直細管，細管的上口距地面高為h，為了使小球能無碰撞地落進管口通過管子，可在管子上方整個區(qū)域內(nèi)加一水平向左的勻強電場，求：(1)小球的初速度；(2)應(yīng)加電場的場強；(3)小球落地時的動能。答案：(1)v0＝Seq\r(\f(2g,h))(2)E＝eq\f(mgs,hq)方向水平向左(3)Ek＝2mgh解析：(1)要使小球無碰撞地通過管口，則當它到達管口時，速度方向為豎直向下，而小球水平方向僅受電場力，做勻減速運動到零，豎直方向為自由落體運動。從拋出到管口，在豎直方向有：h＝eq\f(1,2)gt2解得：t＝eq\r(\f(2h,g))在水平方向有：