1、第2章电场与示波器 2.1探究电场的力的性质一、选择题1、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,则在该点的电荷受到的静电力一定为零D.一个不带电的小球在P点受到的静电力为零,则P点的场强一定为零解析:电场强度是由电场本身所决定的物理量,是客观存在的,与放不放试探电荷无关。电场的基本性质是它对放入其中的电荷有静电力的作用,F=Eq。若电场中某点的场强E=0,那么F=0,若小球不带电q=0,F也一定等于零,选项B、C正确。场强是描述电场强弱和方向的物理量,是描述电场本身性质的物理
2、量。答案:BC2、如图是表示在一个电场中A、B、C、D四点分别引入试探电荷时,测得的试探电荷的电荷量跟它所受电场力的函数关系图像,那么下列叙述中正确的是()。A.这个电场是匀强电场B.A、B、C、D四点的电场强度大小关系是EDEAEBECC.A、B、C、D四点的电场强度大小关系是EAEBEDECD.无法确定这四点的电场强度大小关系解析:对图像问题要着重理解它的物理意义,对于电场中给定的位置,放入的试探电荷的电荷量不同,它受到的静电力不同。但是静电力F与试探电荷的电荷量q的比值即场强E是不变的量,因为F=qE,所以F跟q的关系图线是一条过原点的直线,该直线斜率的大小即表示场强的大小,由此可得:E
3、DEBEAEC,选项B正确。答案:B3、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.这个电场可能是负点电荷的电场B.点电荷q在A点处受到的静电力比在B点处受到的静电力大C.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)D.负电荷在B点处受到的静电力的方向沿B点切线方向解析:因为(孤立)负点电荷的电场线是自四周无穷远处从不同方向指向负电荷的球对称分布,而图中的电场线分布不具备这种特点,所以它不可能是负点电荷的电场,选项A错误;因电场线越密处场强越大,故由图知场强EAEB。又因点电荷q在电场中所受静电力F=qE,FE,故静电力FAFB,选项B正确;由牛顿第二定
4、律知,加速度a=,aF,而FAFB,故aAaB,选项C错误;因“B点切线方向”即B点场强方向,而负电荷所受静电力的方向与场强方向相反,选项D错误。答案:B4、(2010宁阳模拟)一负电荷从电场中A点由静止释放,只受静电力作用,沿电场运动到B点时,它运动的vt图像如图所示,则A、B两点所在区域的电场分布情况可能是下图中的()。解析:由负电荷的vt图像可知:负电荷做加速度增大的加速运动,则说明负电荷从A向B运动时受到与运动方向相同且不断增大的静电力的作用,故一定有EAEBEC B.EBEAEC C.EAECEBD.ECEBEA解析:导体壳处于静电平衡状态,内部场强为零,故EB=0,由电场线的分布疏
5、密可判断出A点场强大于C点场强,选项C正确。答案:C6、AB和CD为圆上两条相互垂直的直径,圆心为O。将电荷量分别为+q和-q的两点电荷放在圆周上,其位置关于AB对称且距离等于圆的半径,如图所示。要使圆心处的电场强度为零,可在圆周上再放一个适当的点电荷Q,则该点电荷Q()。A.应放在A点,Q=2qB.应放在B点,Q=-2qC.应放在C点,Q=-qD.应放在D点,Q=-q解析:由平行四边形定则得出+q和-q在O点产生的合场强水平向右,大小等于其中一个点电荷在O点产生的场强的大小。要使圆心处的电场强度为零,则应在C点放一个电荷量Q=-q的点电荷,故选项C正确。答案:C7、(2011蚌埠高二考试)在
6、匀强电场中,有一质量为m、带电荷量为q的带电小球静止在O点,然后从O点自由释放,其运动轨迹为一直线,直线与竖直方向的夹角为,如图所示,那么关于匀强电场的场强大小,下列说法中正确的是()。A.唯一值是B.最大值是C.最小值是D.不可能是解析:带电小球在匀强电场中受到重力mg和电场力qE的作用。由平行四边形定则可知,依据一个分力(mg)的大小、方向和合力的方向,可以作无数多个平行四边形,如图所示。在这无数个平行四边形中,mg是一个固定的边,其另一个邻边qE只有与合力F垂直时才能取得最小值,此时qE=mgsin ,E=,选项C正确。 答案:C二、非选择题8、如图所示,分别在A、B两点放置点电荷Q1=
7、+210-14 C和Q2=-210-14 C。在AB的垂直平分线上有一点C,且AB=AC=BC=610-2 m。求:(1)C点的场强;(2)如果有一个电子静止在C点,它所受的静电力的大小和方向如何。解析:(1)本题所研究的电场是点电荷Q1和Q2所形成的电场的合电场。因此C点的场强是由Q1在C处场强E1C和Q2在C处的场强的合场强。根据E=k得:=k=9.0109 N/C=0.05 N/C方向如图所示。同理求得:E2C=k=0.05 N/C,方向如图所示。根据平行四边形定则作出和的合场强如图所示。CEC是等边三角形,故EC=0.05 N/C,方向与AB平行指向右。(2)电子在C点所受的力的大小为
8、F=qEC=1.610-190.05 N=0.810-20 N因为电子带负电,所以方向与EC方向相反。答案:(1)0.05 N/C,方向与AB平行指向右(2)0.810-20 N ,方向与EC方向相反9、如图,A为带正电荷Q的金属板,沿金属板的垂直平分线在距离板r处放一质量为m、电荷量为q的小球,小球受水平向右的电场力作用而偏转角后静止。设小球是用绝缘丝线悬挂于O点,求小球所在处的电场强度。点拨: 在这道题目中,带电金属板的大小和形状与两带电体之间的距离相比是不能忽略的,故不可以认为带电小球所在处的场强为E=。解析:分析小球的受力如图所示,由平衡条件得F电=mgtan 由电场强度的定义式得,小球所在处的电场强度E=由于小球带正电,所以小球所在处的电场强度方向为水平向右。答案: