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课时跟踪检测(三) 静电场 电场强度和电场线
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1.关于静电力和电场强度,以下说法正确的是 ( )
A.一点电荷分别处于电场中的A、B两点,该电荷受到的静电力更大的地方,场强也更大
B.在负点电荷激发的电场中,越靠近点电荷的地方,场强越小
C.在电场强度的定义式E=中,q是指产生电场的电荷
D.一检验电荷在以一个点电荷为球心、半径为r的球面上各点所受静电力相同
2.(2025·陕晋宁青高考)某同学绘制了四幅静电场的电场线分布图,其中可能正确的是 ( )
3.如图所示,A、B、C三点的连线构成一个等腰直角三角形,∠A是直角。在B点放置一个电荷量为+Q的点电荷,测得A点的电场强度大小为E。若保留B点的电荷,在C点放置一个电荷量为-Q的点电荷,则A点的电场强度大小等于 ( )
A.0 B.E C.E D.2E
4.如图甲所示,x轴上有一固定的场源点电荷(未画出)及a、b两点,在a点放入带正电的试探电荷,规定静电力的正方向沿x轴正向,得到试探电荷受到的静电力F随其电荷量q变化的图像如图乙中的a图线所示,将该试探电荷放到b点可得图乙中的b图线。关于场源点电荷的说法正确的是 ( )
A.带正电,位于a、b两点之间
B.带负电,位于a、b两点之间
C.带正电,位于a点左边
D.带负电,位于b点右边
5.如图所示,真空中A、B、C三点构成边长为2 m 的等边三角形,两电荷量均为2×10-6 C的负点电荷分别固定于A、B两点。静电力常量k=9×109 N·m2/C2。下列说法正确的是 ( )
A.O点电场强度的方向为由C点指向O点
B.C点电场强度的方向为由C点指向O点
C.O点电场强度的大小为9×103 N/C
D.C点电场强度的大小为9×103 N/C
6.正点电荷电场分布如图,A、B是电场线上的两个点,且A处于B和点电荷连线上的中点上。关于A、B两点的电场强度EA、EB大小的关系,下列说法正确的是 ( )
A.EA=EB B.EA<EB C.EA>EB D.2EA=EB
7.如图所示,带电金属小球固定在电场强度为E的匀强电场的P点,P、M两点共线,且与电场线平行,若M点的电场强度恰好为0,则带电金属小球在M点产生的电场强度为 ( )
A.0 B.-E C.E D.E
8.如图所示,在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中,用一绝缘丝线系一带电小球,小球的质量为m、电荷量为q,为保证当丝线与竖直方向的夹角为θ=60°时,小球处于平衡状态,则匀强电场的电场强度大小不可能为 ( )
A. B. C. D.
9.如图所示,在一半径为R的圆周上均匀分布有N个绝缘带电小球(可视为质点),小球无间隙排列,其中A点的小球带电荷量为+4q,其余小球带电荷量为+q,此时圆心O点的电场强度大小为E,现仅撤去A点的小球,则O点的电场强度为 ( )
A.大小为E,方向沿AO连线斜向下
B.大小为,方向沿AO连线斜向下
C.大小为,方向沿AO连线斜向上
D.大小为,方向沿AO连线斜向上
10.(多选)如图所示,在水平向右、大小为E的匀强电场中,在O点固定一电荷量为Q的正电荷,A、B、C、D为以O为圆心、半径为r的同一圆周上的四点,B、D连线与电场线平行,A、C连线与电场线垂直。则 ( )
A.B点的电场强度大小为E-k
B.D点的电场强度大小E-k
C.C点的电场强度大小为
D.A、C两点的电场强度相同
11.(2024·贵州高考)如图,A、B、C三个点位于以O为圆心的圆上,直径AB与弦BC间的夹角为30°。A、B两点分别放有电荷量大小为qA、qB的点电荷时,C点的电场强度方向恰好沿圆的切线方向,则等于 ( )
A. B. C. D.2
12.(8分)如图所示,等腰直角三角形三个顶点A、B、C分别固定有三个点电荷-q、+q、+2q(q>0)。已知直角边长为L,静电力常量为k。求斜边中点O的电场强度。
13.(12分)如图,等边三角形△ABC位于竖直平面内,AB边水平,顶点C在AB边上方,3个点电荷分别固定在三角形的三个顶点上。已知AB边中点M处的电场强度方向竖直向下,BC边中点N处的电场强度方向竖直向上,A点处点电荷的电荷量的绝对值为q,求:
(1)B点处点电荷的电荷量的绝对值并判断3个点电荷的正负;(5分)
(2)C点处点电荷的电荷量。(7分)
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课时跟踪检测(三)
1.选A 根据电场力公式F=qE,对于同一点电荷,在电场中受到的静电力更大的地方,场强也更大,A正确;场强的大小和场强的方向无关,越靠近负点电荷的地方,场强越大,B错误;电场强度定义式中的q指的不是产生电场的电荷,而是电场中受到静电力的电荷,C错误;一检验电荷在以一个点电荷为球心、半径为r的球面上各点所受静电力大小相同,方向不同,D错误。
2.选B 静电场中电场线不相交、不闭合,故B正确,A、C错误;若电场线相互平行,应等间距,故D错误。
3.选C 正电荷Q在A点产生的场强为E,沿BA方向,负电荷Q在A点产生的场强也为E,方向沿AC方向,根据场强的叠加可知E合==E,故选C。
4.选B 由图像可知,图线的斜率表示电场强度,试探电荷在a、b两点的电场强度方向相反,所以场源点电荷位于a、b两点之间。又因为试探电荷带正电且在a点处静电力沿x轴正向,所以场源点电荷带负电,故选B。
5.选B 两等量的负点电荷的中点,O点电场强度为零,A、C错误;两等量的负点电荷的中垂线上的点的电场强度方向指向两等量的负点电荷的中点,故C点电场强度的方向为由C点指向O点,电场强度大小为EC=2kcos 30°=×103 N/C,B正确,D错误。
6.选C 电场线疏密表示电场的强弱,所以EA>EB,故C正确,A、B错误;由点电荷场强公式E=k,由于rB=2rA,所以EA=4EB,故D错误。
7.选B 由于M点的电场强度为0,可知带电金属小球在M点产生的电场强度与匀强电场的电场强度等大反向,即带电金属小球在M点产生的电场强度为-E。故选B。
8.选B 小球受重力、静电力与拉力处于平衡,由于重力大小和方向均不变,拉力方向不变,由三角形定则可得当静电力与绳子拉力垂直时匀强电场的电场强度取最小值,则有Eminq=mgsin 60°,解得Emin=,因此电场强度的取值范围为E ≥。故选B。
9.选C 假设圆周上均匀分布的都是电荷量为+q的小球,由于圆周的对称性,根据电场的叠加原理知,圆心O处电场强度为零,所以圆心O点的电场强度大小等效于A点处电荷量为+3q的小球在O点产生的场强,则有E=k,方向沿AO连线斜向下;A处带电荷量为+q的小球在圆心O点产生的场强大小为E1=k=,方向沿AO连线斜向下;其余带电荷量为+q的所有小球在O点处产生的合场强为E2=E1=,方向沿AO连线斜向上;故仅撤去A点的小球,O点的电场强度为,方向沿AO连线斜向上,故C正确。
10.选BC 点电荷在B点产生的场强与匀强电场在B点的场强方向相同,因此B点合场强为EB=E+k,A错误;点电荷在D点产生的场强与匀强电场在D点的场强方向相反,因此D点合场强为ED=E-k,B正确;点电荷在C点产生的场强与匀强电场在C点的场强方向恰好垂直,根据矢量合成,可得C点合场强为EC=,C正确;A、C两点的电场强度大小相等,但方向不同,D错误,故选B、C。
11.选B 根据题意可知两电荷为异种电荷,假设qA为正电荷,qB为负电荷,两电荷在C点的场强如图,设圆的半径为r,根据几何知识可得rAC=r,rBC=r,tan 60°=,同时有EA= ,EB=,联立解得=。故选B。
12.解析:点电荷q在距其r处产生的场强大小为E=k
则A、B两点的点电荷在O点产生的合场强为EAB=k,方向由O指向A
C点的点电荷在O点产生的场强EC=k,方向由C指向O
根据矢量的叠加原理,可知O点的合场强为EO=k,方向竖直向上。
答案:k,方向竖直向上
13.解析:(1)因为M点的电场强度竖直向下,则C为正电荷,根据场强的叠加原理,可知A、B两点的电荷在M点的电场强度大小相等,方向相反,则B点处点电荷的电荷量的绝对值为q,电性与A相同,又N点的电场强度竖直向上,故A、B两处的点电荷在N点的电场强度有向上的分量,可得A处电荷在N点的场强垂直BC沿AN连线指向右上方,如图甲所示,可知A处电荷为正电荷,所以A、B、C均为正电荷。
(2)对N点的电场进行分解,如图乙所示,由几何关系
EA'=EBC·tan 30°
即=
其中AN=BN=CN
解得qC=q。
答案:(1)q A、B、C均为正电荷 (2)q
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