1、3 电场强度课时过关能力提升基础巩固1 某电场中有一点 P,下列说法正确的是()A.若放在 P 点的电荷的电荷量减半,则 P 点的电场强度减半B.若 P 点没有检验电荷,则 P 点电场强度为零C.若 P 点电场强度越大,则同一电荷在 P 点受到的静电力越大D.P 点电场强度方向为放在该点的电荷的受力方向解析:本题检验对公式的理解。电场强度 E 与 F、q 无关,不管电场中某点是否有检验电荷或检验电荷的电荷量有多大,对电场本身都无影响,所以 A、B 均不对;静电力 F 与 E、q 成正比,当 q一定时,E 越大,F 越大,所以 C 对;电场强度方向与正电荷在该点所受静电力的方向相同,与负电荷所受
2、静电力的方向相反,所以 D 不对。答案:C2 关于电场线的说法中,正确的是()A.电场线的方向,就是电荷受力的方向B.正电荷只受静电力作用则一定沿电场线运动C.电场线越密的地方,同一电荷所受静电力越大D.静电场的电场线有可能是闭合的解析:正电荷的受力方向沿着电场线的切线方向,负电荷的受力方向沿着电场线切线的反方向,并且电场线不一定和电荷的运动轨迹重合,所以 A、B 错;电场线的疏密程度表示电场强度大小,同一电荷所受静电力与电场强度成正比,所以 C 对;静电场的电场线从正电荷或无穷远出发,到无穷远或负电荷结束,且不闭合,所以 D 错。答案:C3 下列关于电场强度的说法正确的是()A.公式 E 只
3、 用于 中点电荷 的电场B.由公式 E 可 电场中某点的电场强度 电荷在电场中该点所受的静电力 正 C.在公式F=中 是点电荷 的电场在点电荷 的电场强度大 是点电荷 的电场在点电荷 电场强度的大 D.由公式 E 可 在离点电荷非常近的地方 0),电场强度 E 可达无穷大解析:电场强度的定义式 E 适用于任何电场,故 A 错;电场中某点的电场强度由电场本身决定,而与电场中该点是否有试探电荷或引入试探电荷所受的静电力无关(试探电荷所受静电力与其所带电荷量的比值仅反映该点电场强度的大小,但不能决定电场强度的大小),故 B 错;点电荷间的相互作用力是通过电场产生的,故 C 对;公式E 是点电荷产生的
4、电场中某点电场强度的计算式,当 r0 时,所谓“点电荷”已不存在,该公式已不适用,故 D 错。答案:C4 右图是在一个电场中 a、b、c、d 四点分别引入检验电荷时,测得的检验电荷的电荷量跟它所受电场力的函数关系图象,那么下列叙述正确的是()A.这个电场是匀强电场B.a、b、c、d 四点的电场强度大 关系是 EdEaEbEcC.a、b、c、d 四点的电场强度大 关系是 EaEbEdEcD.无法确定这四个点的电场强度大 关系解析:题图中给出了 a、b、c、d 四个位置上电荷量和所受静电力大小的变化关系,由电场强度的定义式 E 可知,斜率的绝对值较大的对应的电场强度较大,该电场不是匀强电场,故 B
5、 正确,A、C、D 错误。答案:B5(多选)四种电场中均有 a、b 两点,两点的电场强度相同的是()A.甲图:点电荷等距的 a、b 两点B.乙图:等量异种电荷连线的中垂线上 连线等距的 a、b 两点C.丙图:等量同种电荷连线的中垂线上 连线等距的 a、b 两点D.丁图:匀强电场中的 a、b 两点答案:BD6 如图所示,M、N 为两个等量的带正电的点电荷,在其连线的中垂线上的 P 点由静止释放一个点电荷 A(负电荷),不计重力,下列说法正确的是()A.点电荷 A 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 A 在从 P 到 O 的过程中,加速度越来越,速度越来越 C.点
6、电荷 A 运动到 O 点时加速度为零,速度达到最大值D.点电荷 A 超过 O 点后,速度越来越,加速度越来越大,直到速度为零解析:因为中垂线上半部分的各点电场强度的矢量和方向相同,均为 O 指向 P,而 O 至无穷远处电场强度先增大、后减小,电场强度最大的位置有可能在 OP 之间,也可能在 OP 的延长线上,所以点电荷 A 从 P 至 O 一直加速,到 O 时 v 最大,而加速度的大小变化不确定,即只有 C 正确。答案:C7 如图所示,A、B、C、D、E 是半径为 r 的圆周上等间距的五个点,在这些点上各固定一个点电荷,除 A 点 的电荷量为-q 外,其余各点 的电荷量均为+q,则圆心 O (
7、)A.电场强度大 为 方向沿 方向B.电场强度大 为 方向沿 方向C.电场强度大 为 方向沿 方向D.电场强度大 为 方向沿 方向解析:A 处放一个-q 的点电荷与在 A 处同时放一个+q 和-2q 的点电荷的效果相当。因此可以认为 O 处的电场强度是五个+q 和一个-2q 的点电荷产生的电场强度合成的,五个+q 处于对称位置上,在圆心 O 处产生的合电场强度为 0,所以 O 点的电场强度相当于 A 处放一个-2q 的点电荷,在 O 处产生的电场强度。故选 C。答案:C8 如图所示,长 l=1 m 的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电 球,球静止在水平向右的匀强电场中,绳 竖直方向
8、的夹角=37。已 球的电荷量为 q=1.010-6 C,匀强电场的电场强度为 E=3.0103 N/C,重力加速度 g 取 10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8。求:(1)球所受电场力 F 的大;(2)球的质量 m;(3)将电场撤去,球回到最低点时速度 v 的大。解析:(1)F=qE=3.010-3 N。(2)由 37得 m=4.010-4 kg。(3)由 mgl(1-cos 37)得v -m/s。答案:(1)3.010-3 N(2)4.010-4 kg(3)2.0 m/s9 一检验电荷 Q1,其所带的电荷 q=410-9 C,在电场中 P 点受到的静电力 F=610-7
9、 N。求:(1)P 点的电场强度大;(2)没有检验电荷时 P 点的电场强度大;(3)放一电荷量为 q=1.210-6 C 的点电荷 Q2 在 P 点,受到的静电力 F是多大?解析:本题主要应用电场强度定义式计算,但必须先理解电场强度的含义。(1)E -N/C=1.5102 N/C。(2)电场强度跟检验电荷无关,所以电场强度仍是 1.5102 N/C。(3)F=qE=1.210-61.5102 N=1.810-4 N。答案:(1)1.5102 N/C(2)1.5102 N/C(3)1.810-4 N能力提升1 下列选项中的各 圆环大 相同 所带电荷量已在图中标出 且电荷均匀分布 各 圆环间彼此绝
10、缘。坐标原点 电场强度最大的是 解析:将圆环分割成微元,根据对称性和矢量叠加,D 项 O 点的电场强度为零,C 项等效为第二象限内电荷在 O 点产生的电场,大小与 A 项中的相等,B 项正、负电荷在 O 点产生的电场强度大小相等,方向互相垂直,合电场强度的大小是其中一个的 倍,也是 A、C 项电场强度大小的 倍,因此 B 项正确。答案:B2(多选)如图所示,带箭头的直线是某电场中的一条电场线,在这条线上有 A、B 两点,用 EA、EB 表示 A、B 两 的电场强度,则()A.A、B 两 的电场强度方向相同B.因为 A、B 在一条电场线上,且电场线是直线,所以 EA=EBC.电场线从 A 指向
11、B,所以 EAEBD.不 A、B 附近电场线的分布情况,EA、EB 的大 不能确定解析:电场线的切线方向即电场强度方向,所以 A 正确;电场线的疏密程度表示电场强度大小,只有一条电场线的情况下不能判断电场强度大小,所以 B、C 错误,D 正确。答案:AD3(多选)把质量为 m 的正点电荷 Q 在电场中从静止释放,在它运动过程中如果不计重力,下列说法正确的是()A.点电荷运动轨迹必 电场线重合B.点电荷的速度方向必定和所在点的电场线的切线方向一致C.点电荷的加速度方向必定 所在点的电场线的切线方向一致D.点电荷的受力方向必 所在点的电场线的切线方向一致解析:正点电荷 Q 由静止释放,如果电场线为
12、直线,电荷将沿电场线运动,但电场线如果是曲线,电荷一定不沿电场线运动(因为如果沿电场线运动,其速度方向与受力方向重合,不符合曲线运动的条件),故 A 不正确;由于点电荷做曲线运动时,其速度方向与静电力方向不再一致(初始时刻除外),故 B 不正确;而点电荷的加速度方向,也即电荷所受静电力方向必与该点电场强度方向一致,即与所在点的电场线的切线方向一致,故 C、D 正确。答案:CD4如图所示,一电子沿等量异种电荷的中垂线由 AOB 匀速飞过,电子重力不计,则电子所受除电场力外的另一个力的大 和方向变化情况是()A.先变大后变,方向水平向左B.先变大后变,方向水平向右C.先变 后变大,方向水平向左D.
13、先变 后变大,方向水平向右解析:等量异种电荷电场线分布如图(a)所示,由图中电场线的分布可以看出,从 A 到 O,电场线由疏到密,从 O 到 B,电场线由密到疏,所以从 AOB,电场强度应由小变大,再由大变小,而电场强度方向沿电场线切线方向,为水平向右,如图(b)所示。由于电子处于平衡状态,所受合外力必为零,故另一个力应与电子所受电场力大小相等、方向相反。电子受的电场力与电场强度方向相反,即水平向左,电子从AOB 过程中,电场力由小变大,再由大变小,故另一个力方向应水平向右,其大小先变大后变小。故正确选项为 B。答案:B5直角坐标系 xOy 中,M、N 两点位于 x 轴上,G、H 两点坐标如图
14、所示。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 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 电场强度的大 和方向分别为()A 沿 轴正向 沿 轴负向C 沿 轴正向 沿 轴负向解析:+Q 置于 O 点时在 G 点处产生的电场强度为 E1=因G 点处电场强度 EG=0,故 M、N两点处的负点电荷在 G 处产生的电场强度大小 E2=E1=由对称性可知,两负点电荷在 H 点处产生的电场强度大小为 E2=方向沿y 轴负向;将+Q 移到 G 点,其在 H 点处产生的电场强度 E1=方向沿y 轴正向,故 H 点的电场强度 EH=E2
15、-E1 方向沿y 轴负向,B 项正确。答案:B6 如图所示,A、B、C 三点为一直角三角形的三个顶点,B=30。现在 A、B 两点放置两点电荷 qA、qB,测得 C 点电场强度的方向 AB 平行,则 qA 带 电,qAqB=。解析:放在 A 点和 B 点的点电荷在 C 点产生的电场强度方向在 AC 和 BC 的连线上,因 C 点电场强度方向与 BA 方向平行,故放在 A 点的点电荷和放在 B 点的点电荷产生的电场强度方向只能如图所示,由 CA 和由 BC,故 qA 带负电,qB 带正电,且EB=2EA,即 又由几何关系|BC|=2|AC|,所以 qAqB=18。答案:负 187 在一个点电荷
16、Q 的电场中,Ox 坐标轴 它的一条电场线重合,坐标轴上 A、B 两点的坐标分别为 2.0 m 和 5.0 m。放在 A、B 两点的 电荷受到的电场力方向都跟 x 轴的正方向相同,电场力的大 跟 电荷所带的电荷的关系图像如图中直线 a、b 所示,放在 A 点的电荷带正电,放在 B 点的电荷带负电。(1)求 B 点的电场强度的大 和方向;(2)判断点电荷 Q 的电性,并说明理由。解析:(1)由题图可知,B 点的电场强度EB N/C=2.5 N/C。因 B 带负电,受力向右,所以 EB 的方向指向 x 轴的负方向。同理 A 点的电场强度 EA=40 N/C,方向指向 x 轴的正方向。(2)因为 A
17、 点电荷带正电,B 点电荷带负电,二者受力方向又相同,所以点电荷 Q 必须放于 A、B 两点之间,且 Q 只有带负电时,才会使得 A、B 两点电荷受力均沿 x 轴正方向。答案:(1)2.5 N/C 沿 x 轴负方向(2)见解析8 如图所示,一质量为 m=1.010-2 kg,带的电荷为 q=1.010-6 C 的 球,用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中,假设电场足够大,静止时悬线向左,竖直方向 37角。球在运动过程中电荷量保持不变,重力加速度 g 取 10 m/s2。(1)求电场强度 E;(2)若在某时刻将细线突然剪断,求经过 1 s 时 球的速度大 v 及方向。(sin 37=0.6,cos 37=0.8)解析:(1)由平衡条件得小球所受电场力 F=mgtan,所以小球所在处的电场强度 E -N/C=7.5104 N/C。(2)细线剪断后,小球的合力F合 根据牛顿第二定律,小球的加速度a 合 m/s2。所以 1 s 时小球的速度大小 v=at=12.5 m/s,速度方向沿原细线方向向下,即方向与竖直方向成37角,斜向左下。答案:(1)7.5104 N/C(2)12.5 m/s 方向 竖直方向 37角,斜向左下
