内容正文:
题组1 电场和电场强度
1.(多选)关于电场,下列叙述正确的是( )
A.电场的方向和放在该点的正试探电荷的受力方向相同
B.正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电场强
C.电荷所受静电力大,该点电场强度一定大
D.在电场中某点放入试探电荷q,该点的电场强度大小为E=,取走q后,该点电场强度不变
解析:选AD。电场的方向就是电场强度的方向,与正电荷受力方向相同,与负电荷受力方向相反,故A正确; 正电荷周围的电场不一定比负电荷周围的电场强,B错误;根据E=可知,电荷所受静电力大,该点电场强度不一定大,C错误;电场中某点的电场强度是由电场本身决定的,与试探电荷无关,则在电场中某点放入试探电荷q,该点的电场强度大小E=,取走q后,该点电场强度不变,D正确。
2.下列关于电场强度的说法正确的是( )
A.负电荷在电场中某点受到静电力的方向跟该点的电场强度的方向相反
B.电场强度的方向总跟静电力的方向一致
C.电荷在电场中某点受到的静电力越大,该点的电场强度就越大
D.在电场中某点不放电荷,该点电场强度一定为零
解析:选A。物理学中规定:正电荷所受静电力的方向与电场强度的方向相同,则负电荷在电场中某点受到静电力的方向跟该点的电场强度的方向相反,A正确,B错误;电荷在电场中某点受到的静电力越大,可能是由于电荷量较大,C错误;电场中某位置的电场强度与是否放置电荷无关,D错误。
题组2 点电荷的电场及电场强度的叠加
3.(2025·河南省部分学校期中)如图所示,电场强度为E的匀强电场中,固定一带电金属小球P,此时M点电场强度恰好为0,P、M连线与电场线平行。将一与小球P完全相同且不带电的金属小球Q与金属小球P接触后,移到无穷远处,则M点的电场强度大小为( )
A.E B.
C. D.
解析:选B。设带电金属小球P原来带电量为q,根据题意有E=,接触后,小球P的电荷量为,则小球P在M点的电场强度大小E1==,则M点的合电场强度大小E′=E-E1=。
4.(2025·河南驻马店市期末)地球是一个带电体,且电荷均匀分布于地球表面。若地球所带电荷量为Q、半径为R,认为地球所带电荷量集中于地球中心,静电力常量为k,则地球表面附近的电场强度大小为( )
A. B.
C. D.
解析:选C。根据点电荷的电场强度公式可得,地球表面附近的电场强度大小E=。
5.(2025·河南信阳市期中)如图所示,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,∠MOP = 60°。电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点,这时O点电场强度的大小为E1;若将N点处的点电荷移至P点,则O点电场强度的大小变为E2,则E2与E1之比为( )
A.1∶2 B.2∶1
C.2∶ D.4∶
解析:选A。设两电荷带电量大小均为q,则O点的电场强度E1=2,若将N点处的点电荷移至P点,则O点电场强度的大小E2=2cos 60°=,则=。
题组3 电场线的理解和应用
6.(2025·山西省合格考)某一区域的电场线分布如图所示,电场中三个点A、B、C的电场强度大小分别为EA、EB、EC,由图可知( )
A.EA>EB>EC B.EB>EA>EC
C.EC>EA>EB D.EC>EB>EA
解析:选B。电场线的疏密反映电场强度大小,因B点电场线最密集,C点电场线最稀疏,可知B点电场强度最大,C点电场强度最小,即EB>EA>EC。
7.(2025·江苏省合格考)如图所示,一点电荷先后置于如图所示的电场中的A、B两点,则该点电荷在这两点所受的静电力FA、FB的大小和方向关系为( )
A.FA>FB,方向相同
B.FA>FB,方向相反
C.FA<FB,方向相同
D.FA<FB,方向相反
解析:选A。A、B两点电场强度大小关系是EA>EB,因为静电力F=Eq,所以该点电荷在A、B两点所受静电力FA>FB,又因为A、B两点在同一条电场线上,所以点电荷所受静电力方向相同,故B、C、D错误,A正确。
8.(2025·天津河北区合格考模拟)关于电场强度和电场力,下列说法正确的是( )
A.匀强电场中电场强度处处相同,所以任何电荷在其中受力都相同
B.若在电场中的某点不放试探电荷,则该点的电场强度为0
C.真空中两个静止的点电荷之间的库仑力大小为F,若仅将两个点电荷之间距离减小为原来的一半,则它们之间的库仑力大小变为4F
D.由电场强度公式E=可知,电场强度的大小与试探电荷的电荷量q成反比
解析:选C。匀强电场中电场强度处处相同,正电荷受力方向与电场强度方向相同,负电荷受力方向与电场强度方向相反,故A错误;某点的电场强度大小与试探电荷无关,故某点不放试探电荷,该点的电场强度可能不为0,故B错误;由库仑定律F=k可知,若仅将两个点电荷之间距离减小为原来的一半,它们之间的库仑力大小F′=k=4k=4F,故C正确;电场强度公式E=是比值定义法,电场强度的大小与试探电荷的电荷量q无关,故D错误。
9.(10分)【教材经典P24第6题】在一个点电荷Q的电场中,让x轴与它的一条电场线重合,坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.3 m和0.6 m,如图甲所示。在A、B两点分别放置试探电荷,其受到的静电力跟试探电荷的电荷量的关系,如图乙中直线a、b所示。
(1)求A点和B点的电场强度的大小和方向。(6分)
(2)点电荷Q所在位置的坐标是多少?(4分)
解析:(1)由电场强度的定义式可得EA==40 N/C,方向沿x轴正方向。EB==2.5 N/C,方向沿x轴正方向。
(2)由于点电荷在两点产生的电场强度方向相同,且A点电场强度大于B点电场强度,所以场源电荷必定在A点的左侧。设场源电荷的坐标为x,EA=k,EB=k,解得x=0.2 m。
答案:(1)见解析 (2)0.2 m
10.(12分)如图所示,真空中有一等边三角形ABC,边长d=0.30 m。在A点固定一电荷量q1=+3.0×10-6 C的点电荷,静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,求:
(1)点电荷q1产生的电场在C处的电场强度E1的大小;(4分)
(2)在B点固定另一个q2=-3.0×10-6 C的点电荷,则C处合电场强度E的大小及方向;(4分)
(3)在(2)问的基础上,试探电荷q3=+5.0×10-7 C放在C处受到的静电力F的大小。(4分)
解析:(1)由点电荷电场强度公式有E1=k
代入数据得E1=3×105 N/C。
(2)点电荷q2产生的电场在C处的电场强度大小E2=E1
根据平行四边形定则有E=2E1cos 60°
代入数据得E=3×105 N/C
方向水平向左。
(3)电荷q3在C处受到的静电力F=q3E
代入数据得F=0.15 N。
答案:(1)3×105 N/C (2)3×105 N/C 水平向左 (3)0.15 N
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