内容正文:
第1章 静电力与电场强度
第3节 电场与电场强度
基础过关练
题组一 对电场及电场强度的理解
1.(多选)下列关于电场的说法正确的是 ( )
A.电场不是客观存在的物质,是为了研究静电力而假想出来的
B.两电荷之间的相互作用与距离无关
C.电场是客观存在的物质,但不是由分子、原子等实物粒子组成的
D.电场的基本性质是对放入其中的电荷产生力的作用
2.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.无论放入的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,放入该点的电荷受到的静电力不一定为零
D.试探电荷在该点受到的静电力的方向就是该点的电场强度方向
3.在电场中某点放一电荷量为-2.4×10-7 C的负电荷,该电荷受到的电场力为4.8×10-5 N,方向水平向东,则该点的电场强度大小和方向分别为 ( )
A.2×102 N/C 水平向东
B.2×10-2 N/C 水平向东
C.2×102 N/C 水平向西
D.2×10-2 N/C 水平向西
4.真空中有一电场,在电场中P点放一电荷量为4×10-9 C的正试探电荷,它受到的电场力大小为2×10-5 N。求:
(1)P点的电场强度的大小;
(2)若把试探电荷取走,P点的电场强度的大小;
(3)若在P点放一个电荷量为4×10-9 C的负电荷,其受到的电场力的大小。
题组二 对电场线的理解及应用
5.(多选)关于电场线的特征,下列说法中正确的是 ( )
A.如果某空间中的电场线是曲线,那么在同一条电场线上各处的场强不相同
B.如果某空间中的电场线是直线,那么在同一条电场线上各处的电场强度相同
C.如果空间中只存在一个孤立的点电荷,那么这个空间中的任意两条电场线都不相交;如果空间中存在两个以上的点电荷,那么这个空间中有许多电场线相交
D.电场中任意两条电场线都不相交
6.如图所示,带箭头的直线是一个正点电荷电场中的一条电场线,电场线上有A、B两点,用EA、EB分别表示两处的电场强度大小,则 ( )
A.EA>EB B.EA<EB
C.EA=EB D.无法确定
7.两个静止的带电粒子A、B在电场中受到的电场力方向如图所示,下列判断正确的是 ( )
A.A、B都带正电
B.A、B都带负电
C.A所在处的电场强度比B所在处的小
D.A所在处的电场强度比B所在处的大
8.如图所示是几种典型的电场线分布示意图,其中正确的是 ( )
9.如图为金属球放入匀强电场后电场线的分布情况。设该电场中A、B两点的电场强度大小分别为EA、EB,则 ( )
A.EA=EB,A、B两点电场方向相同
B.EA<EB,A、B两点电场方向相同
C.EA>EB,A、B两点电场方向不同
D.EA<EB,A、B两点电场方向不同
10.如图所示为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线,已知该电场线关于虚线对称,O点为A、B电荷连线的中点,a、b为其连线中垂线上对称的两点,则下列说法正确的是 ( )
A.A、B可能带等量异种电荷
B.A、B可能带不等量的正电荷
C.a、b两点处无电场线,故其电场强度可能为零
D.同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等,方向一定相反
题组三 电场线与带电粒子的运动轨迹
11.将一电子从电场中A点由静止释放,沿电场线运动到B点,它运动的v-t图像如图,不考虑电子重力的影响,则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下列选项中的 ( )
12.某电场的电场线分布如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.c点的电场强度大于b点的电场强度
B.若将一正电荷由a点静止释放,它将沿电场线运动到b点
C.b点的电场强度大于d点的电场强度
D.a点和b点的电场强度的方向相同
能力提升练
题组一 对电场、电场强度、电场线的理解与应用
1.电场中某区域的电场线分布如图1所示。a、b是电场中的两点,分别用Ea、Eb表示a、b两点电场强度的大小,用Fa、Fb表示点电荷q分别处于a、b两点时受到电场力的大小。图2则是放在电场中a、b处试探电荷所受电场力的大小与其电荷量间的函数关系图像,下列判断中正确的是 ( )
A.Ea、Fa都和q成正比
B.a点的电场强度比b点的大
C.图2中P图线与位于b点的试探电荷相对应
D.若在b点放置负电荷,则b点的电场强度方向从b指向a
2.(多选)如图所示,两个带等量正电荷的小球A、B(可视为点电荷),被固定在光滑绝缘的水平面上。P、N是小球A、B的连线的中垂线上两点,且PO=ON。现将一个电荷量很小的带负电的小球C(可视为质点),由P点静止释放,在小球C向N点运动的过程中,关于小球C的速度图像,可能正确的是 ( )
3.如图所示,一电子在电场力和外力F作用下沿等量异种点电荷的中垂线由A→O→B匀速飞过,电子重力不计,则电子所受外力F的大小和方向变化情况是 ( )
A.先变大后变小,方向水平向左
B.先变大后变小,方向水平向右
C.先变小后变大,方向水平向左
D.先变小后变大,方向水平向右
题组二 电场线与带电粒子的运动轨迹
4.图中实线为真空中某一点电荷形成的电场线,一电子的运动轨迹如图中虚线所示,其中a、b是轨迹上的两点。若电子在两点间运动的速度不断增大,则下列判断中正确的是 ( )
A.形成电场的点电荷电性为正
B.电子可能是从a点运动到b点
C.电子在两点间运动的加速度一定减小
D.调整电子初速度的大小和方向,电子可能做匀速圆周运动
5.某静电场的电场线如图中实线所示,虚线是某个带电粒子在仅受电场力作用下的运动轨迹,下列说法正确的是 ( )
A.粒子一定带负电荷
B.粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度
C.粒子在M点的动能大于它在N点的动能
D.粒子一定从M点运动到N点
答案与分层梯度式解析
第1章 静电力与电场强度
第3节 电场与电场强度
基础过关练
1.CD
2.B
3.C
5.AD
6.A
7.D
8.C
9.D
10.D
11.A
12.C
1.CD 电场是客观存在的物质,A错误,C正确;电场的基本性质是对放入其中的电荷产生力的作用,电荷间的相互作用与距离有关,B错误,D正确。
2.B 电场中某点电场强度,与形成电场的场源电荷和空间位置有关,与试探电荷无关,其方向是正电荷在该点的受力方向,故B正确,A、D错误;由F=Eq可知,F和E、q成正比,C错误。
3.C 该点的电场强度大小E==2×102 N/C,方向与负电荷受力方向相反,即水平向西。故选C。
4.答案 (1)5×103 N/C (2)5×103 N/C (3)2×10-5 N
解析 (1)P点的电场强度大小为
E===5×103 N/C。
(2)某点处的场强与试探电荷无关,故把试探电荷取走,P点的电场强度大小仍为5×103 N/C
(3)在P点放一个电荷量为4×10-9 C的负电荷,其受到的电场力大小为F'=Eq'=5×103×4×10-9 N=2×10-5 N
5.AD 根据电场线的特点可判断A、D正确。
6.A 根据正点电荷的电场线的分布规律,电场线由场源电荷指向无穷远,可知A点更靠近点电荷,EA>EB,故选A。
7.D 根据正电荷在电场中所受电场力与电场强度方向相同,负电荷在电场中所受电场力与电场强度方向相反,可知A带负电,B带正电,故A、B错误;根据电场线的疏密程度可知A所在处的电场强度比B所在处的大,故D正确,C错误。
8.C 电场线从正电荷或无穷远处出发,到负电荷或无穷远终止,故只有C正确。
9.D 电场线的疏密表示电场强度的大小,由题图可知,EA<EB,又电场方向为电场线的切线方向,A、B两点的电场方向不同,故选D。
10.D 根据题图中的电场线分布可知,A、B带等量的正电荷,选项A、B错误;a、b两点处虽然没有画电场线,但其电场强度一定不为零,选项C错误;由题图可知,a、b两点处电场强度大小相等,方向相反,同一试探电荷在a、b两点处所受电场力一定大小相等,方向相反,选项D正确。
11.A v-t图像中,图线切线的斜率表示加速度,由图像可知,图线斜率为正且逐渐减小,则电子的加速度沿运动方向,且逐渐减小,电子做加速度减小的加速运动,根据牛顿第二定律有eE=ma,可知电场强度越来越小,电场线越来越稀疏,电子所受电场力方向与电场方向相反,电场方向由B指向A。故选A。
12.C 电场线的疏密可以表示电场强度的大小,由题图可知Ec<Eb,Eb>Ed,故选项C正确,选项A错误;由于电场线是曲线,由a点静止释放的正电荷不可能沿电场线运动,故选项B错误;电场线上某点的切线方向为该点电场强度的方向,a点和b点处的电场强度不在同一方向上,故选项D错误。
能力提升练
1.C
2.AB
3.B
4.C
5.B
1.C 某点电场强度决定于电场本身,而与检验电荷无关,A错误;电场线的疏密表示电场强度的大小,由此可知a点的电场强度比b点的小,B错误;图2中F-q图线的斜率表示电场强度的大小,图2中P图线与位于b点的试探电荷相对应,C正确;电场中某点的电场强度大小和方向由电场本身决定,与检验电荷的存在与否无关,因此若在b点放置负电荷,b点的电场强度方向不变,仍是从a指向b,D错误。故选C。
2.AB 由等量正点电荷周围的电场线分布可知,O点场强为零,从O点沿着A、B连线的中垂线向无穷远处,场强先增大后减小,小球C沿A、B连线的中垂线由P点向N点运动,PO段电场力做正功,速度增加,ON段电场力做负功,速度减小,O点速度最大。如果从P点到O点场强一直变小,则加速度一直变小,如果从P点到O点场强先变大后变小,则加速度先变大后变小,故选A、B。
3.B 等量异种点电荷的电场线分布如图(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A→O→B,电场强度先变大再变小,而电场强度方向始终水平向右,如图(b)所示。由于电子处于平衡状态,所受合外力必为零,故外力F应与电子所受电场力大小相等,方向相反,电子受到的电场力与场强方向相反,即水平向左,电子从A→O→B过程中,电场力先变大再变小,故外力F的方向应水平向右,其大小应先变大后变小,选项B正确。
4.C 电子受力方向指向轨迹凹侧,可知形成电场的点电荷电性为负,A错误;由于电子在两点间运动的速度不断增大,因此一定是从b点向a点运动,B错误;从b到a,电场强度逐渐减小,根据牛顿第二定律,可知电子加速度逐渐减小,C正确;由于场源电荷与电子相互排斥,因此电子不可能做匀速圆周运动,D错误。
5.B 根据运动轨迹可知,粒子所受的电场力指向右上方,则粒子一定带正电荷,选项A错误;因为M点处电场线较N点处稀疏,则M点场强较小,粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度,选项B正确;从M点到N点,电场力做正功,动能增大,则粒子在M点的动能小于它在N点的动能,选项C错误;由运动轨迹不能确定粒子一定是从M点运动到N点,选项D错误。
方法技巧 (1)确定电场方向:根据电场强度的方向为电场线的切线方向来确定;
(2)确定带电粒子的受力方向:正电荷所受电场力方向与电场方向相同,负电荷所受电场力方向与电场方向相反;
(3)确定带电粒子的运动轨迹:带电粒子的运动轨迹向受力方向弯曲。
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