1、三电场电场强度和电场线(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.A为已知电场中的一固定点,在A点放一电量为q的电荷,所受电场力为F,A点的场强为E,则()A.若在A点换上-q的电荷,A点场强方向发生变化B.若在A点换上电量为2q的电荷,A点的场强将变为2EC.若在A点移去电荷q,A点的场强变为零D.A点场强的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关【解析】选D。电场强度E=是通过比值定义法得出的,电场强度取决于电场本身,与试探电荷无关,故在A点换上-q或2q,或把q移去,A点的场强都不变,故A、B、C错误,D正确。故选D。2.(2020巴蜀高二检测)关于电场线的说法,正
2、确的是()A.静电场的电场线是闭合的B.电场线的方向就是电荷受力的方向C.电场线越密的地方,同一电荷所受电场力越大D.在匀强电场中,正电荷只在电场力的作用下一定沿电场线运动【解析】选C。电场线是人们为了形象地描述电场而引入的线,是从正电荷或无穷远出发,终止于负电荷或无穷远,它不是闭合的曲线,故A错误;电场线的方向是正电荷所受电场力的方向,而与负电荷所受的电场力的方向相反,故B错误;电场线的疏密代表电场的强弱,故电场线越密的地方场强越强,同一电荷所受电场力越大,C正确;正电荷的运动轨迹由力和初速度决定,静止的电荷在匀强电场中受电场力的方向不变,沿直线运动,并不一定沿电场线运动,D错误。故选C。3
3、.如图所示,一电荷量为q的正点电荷位于电场中的A点,受到的电场力为F。若把该点电荷换为电荷量为2q的负点电荷,则A点的电场强度E为()A.,方向与F相反B.,方向与F相反C.,方向与F相同D.,方向与F相同【解析】选D。根据电场强度的物理意义:电场强度是反映电场本身性质的物理量,仅由电场本身决定,与试探电荷无关,可知,将该点电荷换为电荷量为2q的负点电荷,A点的场强大小仍然是,大小和方向均不变,故D正确,A、B、C错误。【加固训练】 关于电场线,下列说法中正确的是()A.电场线是电场中客观存在的物质B.电场中任意两条电场线都不会相交C.顺着电场线的方向电场强度越来越大D.初速度为零的点电荷,其
4、运动轨迹与电场线重合【解析】选B。电场是客观存在的,电场线是人为虚拟的,不是客观存在的线,故A错误;电场线的切线方向就是电场强度的方向,如果两条电场线在同一点相交,则有两个切线方向,而事实上电场中的每一点只有一个方向,故任意两条电场线都不会相交,故B正确;电场线的疏密代表电场的强弱,顺着电场线方向,电场线不一定越来越密,场强不一定越来越大,故C错误;初速度为零的正电荷在电场力作用下可能沿电场线运动,如电场线是直线时,正电荷沿电场线方向运动,故D错误。4.(2020泉州高二检测)如图所示,在直线MN上有一个点电荷,A、B是直线MN上的两点,两点的间距为L,场强大小分别为E和2E。则()A.该点电
5、荷一定在A点的左侧B.该点电荷一定在A点的右侧C.该点电荷一定在A、B点之间D.A点场强方向一定沿直线向左【解析】选B。由题可知,A、B两点的场强大小分别为E和2E,根据点电荷场强公式E=分析得知:该点电荷的位置应离A点远、离B点近,所以该点电荷一定在A点的右侧,故B正确,A、C错误。由于该点电荷的电性未知,无法确定A的场强方向,故D错误。故选B。【加固训练】 (多选)把质量为m的正点电荷q在电场中由静止释放,在它运动的过程中如果不计重力,下述说法正确的是()A.点电荷的运动轨迹必与电场线重合B.点电荷的速度方向,必与所在点的电场线的切线方向一致C.点电荷的加速度方向,必与所在点的电场线的切线
6、方向一致D.点电荷的受力方向,必与所在点的电场线的切线方向一致【解析】选C、D。把正点电荷q由静止释放,如果电场线为直线,点电荷将沿电场线方向运动,如果电场线为曲线,点电荷一定不沿电场线方向运动(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),A不正确;由于点电荷做曲线运动时,其速度方向与电场力方向不再一致(初始时刻除外),B不正确;而正点电荷的加速度方向,即点电荷所受电场力方向必与该点场强方向一致,即与所在点的电场线的切线方向一致,所以C、D正确。故选C、D。5.如图所示,16个电荷量均为+q(q0)的小球(可视为点电荷),均匀分布在半径为R的圆周上。若将圆周上P点的
7、一个小球的电量换成-2q,则圆心O点处的电场强度的大小为()A.B.C.D.【解析】选C。圆周上均匀分布的16个都是电荷量为+q的小球,由于圆周的对称性,圆心处场强为0,则知P处q在圆心处产生的场强大小为 E1=k,方向水平向左,可知其余15个+q在圆心处的场强E2=E1=k,方向水平向右,题干图中-2q在圆心处产生的场强大小 E3=k,方向水平向右。根据电场的叠加有:E2+E3=E,则得E=,故选C。6.图中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷+q、+q、-q,在该三角形中心O点处固定一电量为-2q的点电荷,则该电荷受到的电场力为 ()A.,方向由O指向CB.,方向由C指向O
8、C.,方向由C指向OD.,方向由O指向C【解析】选B。O点是三角形的中心,到三个电荷的距离为:r=asin60=a,三个电荷在O处产生的场强大小均为:E0=k根据对称性和几何知识得知:两个+q在O处产生的合场强为:E1=k再与-q在O处产生的场强合成,得到O点的合场强为:E=E1+E2=2k=,方向由O指向C。则该负电荷受到的电场力为:F=2Eq=,方向由C指向O;故选项B正确,A、C、D错误。二、计算题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(10分)如图所示,真空中带电荷量分别为+Q和-Q的点电荷A、B相距为r,则:(1)点电荷A、B在中点O产生
9、的场强分别为多大?方向如何?(2)两点电荷连线的中点O的场强为多大?(3)在两点电荷连线的中垂线上,距A、B两点都为r的O点的场强如何?【解析】(1)如图甲所示,A、B两点电荷在O点产生的场强方向相同,均由A到B。A、B两点电荷在O点产生的电场强度EA=EB=。(2)O点的场强为EO=EA+EB=,方向由A到B。(3)如图乙所示,EA=EB=,由矢量图所形成的等边三角形可知,O点场强EO=EA=EB=,方向与A、B的中垂线垂直,由A到B。答案:(1)均为方向由A到B(2)(3),方向由A到B8.(14分)如图所示,一根光滑绝缘细杆与水平面成=30的角倾斜固定,细杆的一部分处在场强方向水平向右的
10、匀强电场中,场强E=2104 N/C。在细杆上套有一个带电量为q=-1.7310-5 C、质量为m=310-2 kg的小球,现使小球从细杆的顶端A由静止开始沿杆滑下,并从B点进入电场,小球在电场中滑至最远处的C点。已知A、B间距离x1=0.4 m,g取10 m/s2。求:(1)小球在B点的速度vB。(2)小球进入电场后滑行的最大距离x2。【解析】(1)小球在AB段滑动过程中,由机械能守恒mgx1sin= m,代入数据解得vB=2 m/s。(2)小球进入匀强电场后,在电场力和重力的作用下,由牛顿第二定律可得加速度a2=-5 m/s2。小球进入电场后能滑行到最远处C点,B、C的距离为x2=0.4
11、m。答案:(1)2 m/s(2)0.4 m(15分钟40分)9.(7分)下列选项中的各圆环大小相同,所带电荷量已在图中标出,且电荷均匀分布,各圆环间彼此绝缘。坐标原点O处电场强度最大的是()【解析】选B。根据点电荷的电场强度公式E=,可得各圆环上的电荷在O点的电场强度大小,再根据矢量合成,求出合场强,最后比较它们的大小即可。由于电荷均匀分布,则各圆环上的电荷等效集中于圆环的中心,设圆的半径为r,则A图O点处的场强大小为EA=;将B图中正、负电荷产生的场强进行叠加,等效为两电荷场强方向间的夹角为90,则在O点的合场强EB=,方向沿x轴负方向;C图中两正电荷在O点的合场强为零,则C中的场强大小为E
12、c=,D图由于完全对称,易得合场强ED=0。故O处电场强度最大的是图B。故选B。10.(7分)两个等量正点电荷位于x轴上,关于原点O呈对称分布,下列能正确描述电场强度E随位置x变化规律的图是()【解析】选A。等量同种正点电荷的电场线如图中虚线,根据场强的叠加规则,两正点电荷中点处场强为零,靠近电荷处场强较强,点电荷周围的电场线是排斥状的,场强的方向用正负表示,故选A。11.(7分)(多选)(2020西安高二检测)两个带等量正电荷的点电荷,O点为两电荷连线的中点,a点在连线的中垂线上,若在a点由静止释放一个电子,如图所示,关于电子的运动,下列说法正确的是()A.电子在从a向O运动的过程中,加速度
13、越来越大,速度越来越大B.电子在从a向O运动的过程中,加速度越来越小,速度越来越大C.电子运动到O时,加速度为零,速度最大D.电子通过O后,速度越来越小,一直到速度为零【解析】选C、D。在等量同种电荷连线的中垂线上电场强度方向为Oa,电子从a点到O点运动的过程中,电场力方向aO,故加速度向下,与速度同向,故速度越来越大;但电场线的疏密情况不确定,O点上方的电场强度最大点位置不确定,故电场强度大小的变化情况不确定,则电荷所受电场力大小的变化情况也不确定,加速度变化情况无法判断,A、B错误;越过O点后,电子做减速运动,则点电荷运动到O点时速度最大,电场力为零,加速度为零,C正确;根据电场线的对称性可知,越过O点后,电子做减速运动,速度越来越小,一直到速度为零,D正确。12.(19分)如图所示,把一个倾角为的绝缘斜面固定在匀强电场中,电场方向水平向右,电场强度大小为E,有一质量为m、带电荷量为+q的物体以初速度v0,从A端滑上斜面恰好能沿斜面匀速运动,求物体与斜面间的动摩擦因数。【解析】物体受力情况如图所示,将各力沿斜面和垂直斜面两个方向进行正交分解,则沿斜面方向上:Ff+mgsin=qEcos垂直斜面方向上:mgcos+qEsin=FN其中Ff=FN由得:=。答案:关闭Word文档返回原板块
