内容正文:
9.3 电场 电场强度(分层作业)
目录
【A 基础达标题】
一、电场
二、电场强度的定义、单位与方向
三、点电荷的电场与均匀球体等效
四、电场线的性质
五、典型电场的电场线分布
六、匀强电场
七、电场中的平衡与场强求解
【B 能力提升题】
【C 拓展培优题】
【A 基础达标题】
一、电场
1.(24-25高一下·重庆·期中)公元前600年左右,古希腊学者泰勒斯发现摩擦过的琥珀可以吸引轻小物体,这是静电现象最早的发现。下列关于静电场的相关概念说法中正确的是( )
A. 点电荷是自然界中客观存在的最小带电体
B. 电场是一种客观存在的物质
C. 开普勒利用油滴实验测定了元电荷的数值
D. 可用公式直接计算两相距很近的带电大金属球之间的库仑力
【答案】B
【详解】A.点电荷是理想化模型,并非最小带电体,故A错误;
B.电场由电荷产生,是客观存在的物质,具有能量等物质属性,故B正确;
C.密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值,而非开普勒,故C错误;
D.当两金属球相距很近时,电荷分布不再均匀,库仑定律不再适用,故D错误。
故选B。
2.西汉末年,我国已有对静电现象的记载。下列说法正确的是( )
A. 摩擦起电的本质是创造了电荷
B. 带电体的电荷量可以是任意的
C. 电荷量较小的带电体都可以视为点电荷
D. 电场虽然看不见摸不着,但也是客观存在的一种物质
【答案】D
【详解】A.摩擦起电的本质是电荷的转移,而非创造电荷,电荷守恒定律指出电荷不能被创造或消灭,故A错误;
B.所有带电体的电荷量必须是元电荷的整数倍,因此电荷量不能是任意的,故B错误;
C.点电荷是理想化模型,能否视为点电荷取决于带电体的形状和大小是否可忽略,与电荷量大小无关,故C错误;
D.电场是客观存在的物质,其存在可通过电场力等现象证实,故D正确。
故选D。
二、电场强度的定义、单位与方向
3.(26-27高二上·内蒙古呼和浩特·阶段检测)关于静电场场强的概念,下列说法正确的是( )
A. 电场中某一点的场强方向与放入该点的正试探电荷的受力方向相同
B. 由可知,某电场的场强E与q成反比,与F成正比
C. 正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反,所以某一点场强方向与放入试探电荷的正负有关
D. 电场中某点不放试探电荷时,该点场强为0
【答案】A
【详解】A.物理学明确规定,电场中某一点的场强方向与放入该点的正试探电荷的受力方向相同,故A正确;
B.是场强的比值定义式,场强由电场本身性质决定,与试探电荷的电荷量、试探电荷受到的电场力均无关,故B错误;
C.场强是电场的固有属性,方向由电场本身决定,与试探电荷的正负无关,正负试探电荷在同一点受力方向相反是电荷电性差异导致的,故C错误;
D.场强由电场本身决定,与是否放入试探电荷无关,不放试探电荷时该点场强也不会变为0,故D错误。
故选A。
4.(25-26高二上·福建福州第七中·月考)把带电量为的正试探电荷A放入电场中某点时,它所受到的电场力为,方向水平向右,则该点的场强是 ,方向 ;如果在该点放入一个带电量为的试探电荷B,则该点的场强是 ;该试探电荷B受到的电场力大小为 N,方向 。
【答案】① ② 水平向右 ③ ④ ⑤ 水平向左
【详解】[1][2]该点的场强
场强方向与正电荷在该点所受电场力方向相同,因此该点场强方向水平向右。
[3]电场中某点的场强与在该点放入的试探电荷无关。因此该点的场强为。
[4][5]该试探电荷B受到的电场力
场强方向与负电荷在该点所受电场力方向相反,该点场强方向水平向右,因此试探电荷B所受电场力水平向左。
5.(25-26高二上·福建漳州·月考)如图所示,电场中有A、B两点,一个电荷量为2×10-8C的负试探电荷在A点受到的静电力大小为4×10-8N,方向由A指向B,则A点的电场强度大小为 N/C,方向 (填“由A指向B”或“由B指向A”)。若在A点改放一个电荷量为4×10-8C的正试探电荷,则A点的电场强度大小为 N/C。
【答案】① 2 ② 由B指向A ③ 2
【详解】[1]由题可知,A点的电场强度
[2]由于正电荷的受力方向与电场方向相同,负电荷的受力方向与电场方向相反,因此A点的场强方向为由B指向A。
[3]电场强度的大小由场源决定的,与试探电荷无关,因此若在A点改放一个电荷量为4×10-8C的正试探电荷,则A点的电场强度大小为
6.如图所示,是一个电场中a,b,c,d四点引入试探电荷时,测得的试探电荷电荷量跟它所受电场力的函数关系图像,那么下述说法正确的是( )
A. a,b,c,d四点的场强大小关系是
B. a,b,c,d四点的场强大小关系是
C. a,b,c,d四点的场强大小关系是
D. 这电场是匀强电场(电场中各点的场强大小和方向都相同)
【答案】A
【详解】由可知图像的斜率大小等于场强的大小,由各点图像斜率大小关系可知各点场强大小关系为,各点场强不完全相同,电场为非匀强电场。
故选A。
三、点电荷的电场与均匀球体等效
7.(25-26高二上·河北宁晋县·月考)真空中点电荷的电场:
(1)场强公式:
(2)方向:如果以电荷量为Q的点电荷为中心作一个球面,当Q为正电荷时,E的方向沿半径 ;当Q为负电荷时,E的方向沿半径 。(均选填“ 向内”或“ 向外”)
【答案】(1) (2)① 向外 ② 向内
【详解】(1)小问详解: 真空中点电荷的场强公式为
(2)小问详解: [1][2]如果以电荷量为Q的点电荷为中心作一个球面,当Q为正电荷时,E的方向沿半径向外;当Q为负电荷时,E的方向沿半径向内。
8.(25-26高二上·宁夏中卫中宁县·月考)点电荷是最简单的场源电荷,如图为描述某负点电荷产生静电场的电场线。a、b为同一条电场线上的两个点,a点到场源电荷的距离为r,b点到场源电荷的距离为2r。其电场强度大小分别为Ea、Eb。将一试探电荷置于a点,试探电荷所受静电力大小为F,则该试探电荷在b点所受静电力的大小为( )
A. 2F
B. 4F
C.
D.
【答案】D
【详解】根据
可知b点到场源电荷的距离是a点到场源电荷的距离的2倍,则该试探电荷在b点所受静电力的大小为。
故选D。
9.如图所示,感应起电机可使正对的两小球带上等量异种电荷。两带电小球可视为点电荷,若保持两小球所带电荷量不变,将两小球间的距离增大,则两小球连线中点的电场强度大小将( )
A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 无法确定
【答案】B
【详解】设两个等量异种点电荷电荷量大小为Q,两球间距为2r,则连线中点到每个电荷距离是r,且等量异种点电荷在其连线中点产生的场强方向相同,故中点合场强为
可知电荷量Q不变,两小球距离增大,合场强E减小。
故选B。
四、电场线的性质
10.(2026·山西太原·一模)如图所示,将细短的头发碎屑悬浮在蓖麻油中,在平行电极板间施加恒定电场。经过一段时间,头发碎屑沿电场强度的方向排列起来,显示出电场线的分布情况。下列说法正确的是( )
A. 该实验说明电场线会相交
B. 该实验说明电场线是真实存在的
C. 左侧电极板一定带正电,右侧电极板一定带负电
D. 电场的强弱可以用电场线的疏密程度来描述
【答案】D
【详解】A.该实验说明电场线不会相交,故A错误;
B.该实验说明电场线不是真实存在的,是人们为了形象描述电场的特点而人为假想引进的曲线,故B错误;
C.因不知道头发碎屑带电性情况,故无法确定左、右侧电极板,哪一侧带正电,故C错误;
D.电场的强弱可以用电场线的疏密程度来描述,故D正确。
故选D。
11.(24-25高一下·辽宁葫芦岛六校协作)(多选)法拉第采用了画电场线的方法来形象地描述电场,下列关于电场线的说法正确的是( )
A. 电场线在电场中不相交
B. 电场线是客观存在于电场中的
C. 在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线较密
D. 匀强电场中的电场线可以用不平行的多根直线来表示
【答案】AC
【详解】AB.电场线是人为假想的,不是客观存在的;电场线在电场中不相交,故A正确,B错误;
C.在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线较密,电场强度较小的地方电场线较疏,故C正确;
D.匀强电场中的电场线一定是均匀分布的平行直线,故D错误。
故选AC。
五、典型电场的电场线分布
12.(25-26高一下·甘肃武威第六中·期末)如图所示,把头发碎屑悬浮在蓖麻油里,加上电场模拟正电荷的电场线,其中、两点的电场强度分别记为、,则( )
A. 电场线是真实存在的
B. 图中没有头发碎屑的地方电场强度为零
C. ,方向相同
D. ,方向不同
【答案】D
【详解】A.电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线,客观上并不真实存在,故A错误;
B.电场线是为了形象描述电场的强弱和方向而引入的假想曲线,没有头发碎屑的地方也有电场存在,其电场强度不一定为零,故B错误;
CD.头发碎屑悬浮在蓖麻油里,加上电场后头发碎屑会顺着电场强度的方向排列开来,以此模拟电场线的分布,由图可知,点电荷产生的电场线是以电荷为中心呈辐射状向外分布的,电场线越密的地方电场强度越大,由于点比点更靠近中心点电荷,所以点处的电场线比点处更密,则有,方向不同,故C错误,D正确。
故选D。
13.(25-26高二上·四川蓬溪县·质量检测)诗人写道:“不论平地与山尖,无限风光尽被占。采得百花成蜜后,为谁辛苦为谁甜。”一只蜜蜂给一朵花带上正电荷后,蜜蜂飞走了。另一只蜜蜂带同样数量的正电荷飞近了花朵。图中电场线最能表示蜜蜂和花之间的电场的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】花朵和靠近它的蜜蜂均带正电,且电荷量相等。电场线从正电荷出发并延伸到无穷远,等量同种正电荷周围的电场线关于两电荷连线及其中垂线对称,两电荷之间的电场线不相连。
故选C。
14.(25-26高二上·贵州遵义区县一中联考·期中)某片积雨云层和避雷针间电场的电场线分布如图所示,P、M、N是电场中三点,则P、M、N三点的电场强度大小关系为( )
A.
B.
C.
D. 无法判断
【答案】B
【详解】电场线越密集,场强越大,所以。
故选B。
15.(25-26高二上·上海杨浦区·月考)(多选)闪电产生的电场十分强大,下列关于电场的说法中错误的是( )
A. 电场只是一个模型,实际上并不存在
B. 电场中电场线不是人为画出的,而是实际存在的
C. 电场的基本性质就是对放入其中的电荷有力的作用,自然界只存在两种电荷
D. 电场线一定是闭合的
【答案】ABD
【详解】A.电场本身是客观存在的物质,故A错误;
B.电场线是人为引入的假想曲线,用于描述电场的分布,实际并不存在,故B错误;
C.电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用,且自然界仅存在正、负两种电荷,故C正确,不符合题意,不选;
D.静电场中,电场线起始于正电荷,终止于负电荷,并非闭合曲线,故D错误。
故选ABD。
六、匀强电场
16.(25-26高二上·天津静海区·月考)下列表示匀强电场的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】A.该电场线从正点电荷出发呈辐射状,是正点电荷产生的电场,故A错误;
B.该电场线指向负点电荷呈汇聚状,是负点电荷产生的电场,故B错误;
C.该电场线由正电荷出发终止于负电荷,电场线分布不均匀,是等量异种点电荷产生的电场,故C错误;
D.电场线平行且等间距,符合匀强电场的电场线特点,是匀强电场,故D正确。
故选D。
17.(25-26高一·江苏·质量监测)某静电除尘装置的原理如图所示,放电极接高压电源负极,集尘极接高压电源正极,两极间形成强电场。尘埃颗粒在放电极附近带上负电,在电场力作用下向集尘极运动。忽略边缘效应和尘埃的重力,下列说法正确的是( )
A. A点的电场强度与尘埃的带电量成反比
B. 图中A点的电场强度大于B点的电场强度
C. 图中A处带电尘埃的电场力一定大于B处带电尘埃的电场力
D. 在向集尘极运动过程中,带电粉尘的运动轨迹可能与某条弯曲的电场线重合
【答案】B
【详解】A.电场中某一点的电场强度与试探电荷的电荷量无关,故A错误;
B.根据电场线的疏密程度可知图中A点的电场强度大于B点的电场强度,故B正确;
C.不清楚A处带电尘埃的带电量与B处带电尘埃的带电量大小关系,无法比较A处带电尘埃的电场力与B处带电尘埃的电场力的大小,故C错误;
D.只有电场线是直线时,运动轨迹才与电场线重合,若电场线是曲线,运动轨迹与电场线不重合,故D错误。
故选B。
七、电场中的平衡与场强求解
18.如图所示,用30cm长的绝缘细线将质量为4×10-3kg的带电小球P悬挂于O点,当空间中有水平向右、大小为1×104N/C的匀强电场时,小球偏离竖直方向37°角后处于静止状态。求小球的电性、带电量和细线的拉力。(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
【答案】正电,3×10-6C,5×10-2N
【详解】对小球进行受力分析如图所示
电场力方向水平向右,由此可知小球带正电。小球静止时,由平衡条件可得
qE=mgtan37°
解得
q=3×10-6C
细线的拉力
19.(25-26高二上·天津武清区·月考)如图所示,金属板所带电荷量为+Q、质量为m的金属小球所带电荷量为+q,当小球静止后,悬挂小球的绝缘轻质细线与竖直方向间的夹角为α,小球与金属板中心O恰好在同一条水平线上,且距离为L。重力加速度为g,静电力常量为k。求:
(1)小球受到绝缘细线拉力的大小;
(2)小球所受静电力的大小;
(3)金属板在小球处产生的电场强度。
【答案】(1) (2) (3),方向水平向右
【详解】(1)小问详解: 对小球受力分析,竖直方向由平衡条件
可得小球受到绝缘细线拉力的大小
(2)小问详解: 由平衡条件可知小球所受静电力的大小为
(3)小问详解: 根据场强的定义式可知金属板在小球处产生的电场强度大小为
方向水平向右。
20.在真空中O点放一个点电荷,电荷量为Q=+1.0×10-9 C,直线MN通过O点,O、M的距离r=30 cm,M点放一个电荷量为q=-1.0×10-10 C的试探电荷,如图所示。求:
(1)q在M点受到的作用力;
(2)M点的电场强度;
(3)拿走q后M点的电场强度。
【答案】(1)1.0×10-8 N,沿MO指向Q;(2)100 N/C,沿OM背离Q;(3)100 N/C,沿OM背离Q
【详解】根据题意,Q是场源电荷,q为试探电荷,为了方便,只用电荷量的绝对值计算。力和电场强度的方向可通过电荷的正、负判断。
(1)电荷q在电场中M点所受到的作用力是电荷Q通过它的电场对q的作用力,根据库仑定律得
FM=k=9.0×109×N=1.0×10-8 N
因为Q为正电荷,q为负电荷,库仑力是吸引力,所以力的方向沿MO指向Q。
(2)解法一:M点的电场强度
EM=N/C=100 N/C
其方向沿OM背离Q,因为它的方向与负电荷所受静电力的方向相反。
解法二:将
FM=k
代入
EM=
得
EM==9.0×109× N/C=100 N/C
其方向沿OM背离Q。
(3)电场强度是反映电场的力的性质的物理量,它是由形成电场的场源电荷Q决定的,与试探电荷q是否存在无关。从M点拿走试探电荷q,该处电场强度大小仍为100 N/C,方向沿OM背离Q。
21.(25-26高二上·陕西西安·月考)下列说法中正确的是( )
A. 电场中某点的电场强度方向即试探电荷在该点的受力方向
B. 公式和适用于任意电场
C. 在真空中以点电荷为圆心,半径为r的球面上,电场强度处处相同
D. 根据可知,电场中某点的电场强度与试探电荷的受力大小及带电荷量无关
【答案】D
【详解】A.电场中某点的电场强度方向与正试探电荷在该点的受力方向相同,与负试探电荷的受力方向相反,A错误;
B.公式是电场强度的定义式,适用于所有电场;是真空中点电荷场强的决定式,仅适用于真空中点电荷产生的电场,不适用于其他电场,B错误;
C.电场强度是矢量,在真空中以点电荷为圆心、半径为的球面上,各点场强大小相等,但方向沿径向向外(正点电荷)或向内(负点电荷),方向各不相同,因此电场强度不是处处相同,C错误;
D.是比值定义式,电场中某点的电场强度由电场本身的性质决定,与试探电荷的受力大小、带电荷量均无关,D正确。
故选D。
【B 能力提升题】
22.(25-26高二上·四川眉山东坡区·月考)在x轴上,坐标原点x=0处放置一个电荷量为+Q的点电荷,在x=4cm处放置一个电荷量为-9Q的点电荷,则在x轴上哪些区间的场强方向是指向x轴的正方向的( )
A. (0,∞)
B. (-∞,-2cm)(0,4cm)
C. (4cm,∞)
D. (-∞,0)(4cm,6cm)
【答案】B
【详解】根据电场的叠加原理可知合场强为零的点应在两个点电荷的连线上的左侧,设其到O点的距离为x,则有
解得x=0.02m=2cm
故合场强为零的点的坐标为(-2cm,0)。
根据电场的叠加原理可知,在x轴上和范围内,合场强沿x轴正方向。
故选B。
23.(25-26高一下·湖北咸宁·期末)如图所示,、、是正三角形的三个顶点。在、处各放置一个等量同种点电荷,此时处电场强度的大小为;若仅改变处电荷的电性,不改变其电荷量大小,此时处电场强度的大小为,则的大小为( )
A. 1
B.
C.
D. 2
【答案】C
【详解】设三角形的边长为l,电荷带电量大小为q,则开始时C点的场强为
A处的电性改变后C点的场强
可知
故选C。
24.(多选)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的强弱。图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线,图乙是场中的一些点:O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上相对O对称的两点,B、C和A、D也相对O对称。则( )
A. B、C两点场强大小和方向都相同
B. A、D两点场强大小相等,方向相反
C. E、O、F三点比较,O点场强最弱
D. B、O、C三点比较,O点场强最弱
【答案】AD
【详解】AB.根据等量异种点电荷的电场特点可知,两电荷连线中点对称的点电场强度大小相等,方向相同。B与C、A与D、E与F电场强度大小相等,方向相同,故A正确,B错误;
C.两电荷连线中垂线上关于O点对称的点,中点O点场强最大,向两侧场强逐渐减小,故C错误;
D.两电荷连线上关于O点对称的点,中点O点场强最小,故D正确。
故选AD。
25.(25-26高二上·河南濮阳·月考)如图所示,绝缘轻绳悬挂一个带正电小球,小球质量为,所带电荷量为,为使小球静止时绝缘绳与竖直方向成,可在空间加一匀强电场(,,取)。
(1)当所加的匀强电场沿水平方向时,求该匀强电场的大小;
(2)若所加的匀强电场最小,求该匀强电场的大小和方向。
【答案】(1);(2),方向垂直轻绳斜向右上方
【详解】(1)对小球进行受力分析,如图所示
根据共点力平衡条件
解得
(2)根据平行四边形定则,可以将三个力放到同一个矢量三角形中,显然,只有当电场力与绳垂直时,电场力最小
解得
方向垂直轻绳斜向右上方
【C 拓展培优题】
26.(2024·江苏·高考真题)在静电场中的A、B两点放置试探电荷,其受到的静电力F与试探电荷的电荷量q的关系,分别如图中直线、所示。、两点的电场强度之比为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】设图像的横坐标单位长度电荷量为,纵坐标单位长度的力大小为根据
可知图像斜率表示电场强度,由图可知
可得
故选D。
27.(2025·湖北·高考真题)(多选)如图所示,在xOy平面内有一以O点为中心的正五边形,顶点到O点的距离为R。在正五边形的顶点上顺时针方向依次固定电荷量为q、2q、3q、4q、5q的正点电荷,且电荷量为3q的电荷在y轴正半轴上。静电力常量为k,则O点处的电场强度( )
( )
A. 方向沿x轴负方向
B. 方向与x轴负方向成夹角斜向下
C. 大小为
D. 大小为
【答案】AD
【详解】由题意可知,如图
将五个点电荷等效成
五个点电荷与O点距离为R,设
则O点场强大小为
代入可得
方向沿x轴负方向;
故选AD。
28.(25-26高三上·山东烟台·期中)(多选)电鳗瞬时放电时可产生高压,电流通过水介质传导足以击晕大型猎物或敌人。电鳗瞬时放电时周围的电场可简化为两个点电荷产生的电场如图,图中描述A、B两个点电荷电场的部分电场线,下列说法正确的是( )
A. A带正电,B带负电
B. A的电荷量大于B的电荷量
C. 在M点由静止释放一个带正电的粒子,仅在静电力的作用下,粒子会沿电场线运动到N点
D. 除无穷远处外,B的左侧还有一处的电场强度为0
【答案】ABD
【详解】A.电场线是从正电荷出发,终止于负电荷。电场线从A出发,部分终止于B,所以A带正电,B带负电,故A正确;
B.由图可知,电荷A附近的电场线比电荷B附近的电场线密,则电荷A附近的场强必比电荷B附近的场强大,A的电荷量大于B的电荷量,故B正确;
C.由于M点和N点在同一条电场线上且电场线为曲线,所以该粒子仅在静电力作用下不可能沿电场线运动,故C错误;
D.由于A带正电,B带负电,且A的电荷量大于B的电荷量,根据点电荷场强公式结合场强叠加原理可知,除无穷远处外,B的左侧还有一处的电场强度是0,故D正确。
故选ABD。
29.(25-26高二上·吉林东辽县·月考)某静电除尘装置由带电的金属圆筒Q和带电的电极P组成,其横截面上的电场线分布及方向如图所示,A、B、M、N四点到P距离相等,下列说法正确的是( )
A. A、B两点电场强度相同
B. C点的电场强度比B点大
C. 金属圆筒Q带正电,电极P带负电
D. 带正电的粉尘在M点和N点,所受电场力相同
【答案】C
【详解】A.电场线分布的密集程度表示电场的强弱,根据图示可知,A点位置电场线分布比B点密集,则A点位置电场强度比B点位置电场强度大一些,由于电场强度方向沿电场线切线方向,可知,A、B两点电场强度方向相反,即A、B两点电场强度不相同,故A错误;
B.由于C点位置电场线分布比B点稀疏,则C点的电场强度比B点小,故B错误;
C.电场线起源于正电荷(或无穷远),终止于负电荷(或无穷远),根据图示可知,金属圆筒Q带正电,电极P带负电,故C正确;
D.根据对称性可知,M点和N点大小相等,但电场强度方向不相同,可知,带正电的粉尘在M点和N点,所受电场力不相同,故D错误。
故选C。
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9.3 电场 电场强度(分层作业)
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【A 基础达标题】
一、电场
二、电场强度的定义、单位与方向
三、点电荷的电场与均匀球体等效
四、电场线的性质
五、典型电场的电场线分布
六、匀强电场
七、电场中的平衡与场强求解
【B 能力提升题】
【C 拓展培优题】
【A 基础达标题】
一、电场
1.(24-25高一下·重庆·期中)公元前600年左右,古希腊学者泰勒斯发现摩擦过的琥珀可以吸引轻小物体,这是静电现象最早的发现。下列关于静电场的相关概念说法中正确的是( )
A. 点电荷是自然界中客观存在的最小带电体
B. 电场是一种客观存在的物质
C. 开普勒利用油滴实验测定了元电荷的数值
D. 可用公式直接计算两相距很近的带电大金属球之间的库仑力
2.西汉末年,我国已有对静电现象的记载。下列说法正确的是( )
A. 摩擦起电的本质是创造了电荷
B. 带电体的电荷量可以是任意的
C. 电荷量较小的带电体都可以视为点电荷
D. 电场虽然看不见摸不着,但也是客观存在的一种物质
二、电场强度的定义、单位与方向
3.(26-27高二上·内蒙古呼和浩特·阶段检测)关于静电场场强的概念,下列说法正确的是( )
A. 电场中某一点的场强方向与放入该点的正试探电荷的受力方向相同
B. 由可知,某电场的场强E与q成反比,与F成正比
C. 正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反,所以某一点场强方向与放入试探电荷的正负有关
D. 电场中某点不放试探电荷时,该点场强为0
4.(25-26高二上·福建福州第七中·月考)把带电量为的正试探电荷A放入电场中某点时,它所受到的电场力为,方向水平向右,则该点的场强是 ,方向 ;如果在该点放入一个带电量为的试探电荷B,则该点的场强是 ;该试探电荷B受到的电场力大小为 N,方向 。
5.(25-26高二上·福建漳州·月考)如图所示,电场中有A、B两点,一个电荷量为2×10-8C的负试探电荷在A点受到的静电力大小为4×10-8N,方向由A指向B,则A点的电场强度大小为 N/C,方向 (填“由A指向B”或“由B指向A”)。若在A点改放一个电荷量为4×10-8C的正试探电荷,则A点的电场强度大小为 N/C。
6.如图所示,是一个电场中a,b,c,d四点引入试探电荷时,测得的试探电荷电荷量跟它所受电场力的函数关系图像,那么下述说法正确的是( )
A. a,b,c,d四点的场强大小关系是
B. a,b,c,d四点的场强大小关系是
C. a,b,c,d四点的场强大小关系是
D. 这电场是匀强电场(电场中各点的场强大小和方向都相同)
三、点电荷的电场与均匀球体等效
7.(25-26高二上·河北宁晋县·月考)真空中点电荷的电场:
(1)场强公式:
(2)方向:如果以电荷量为Q的点电荷为中心作一个球面,当Q为正电荷时,E的方向沿半径 ;当Q为负电荷时,E的方向沿半径 。(均选填“ 向内”或“ 向外”)
8.(25-26高二上·宁夏中卫中宁县·月考)点电荷是最简单的场源电荷,如图为描述某负点电荷产生静电场的电场线。a、b为同一条电场线上的两个点,a点到场源电荷的距离为r,b点到场源电荷的距离为2r。其电场强度大小分别为Ea、Eb。将一试探电荷置于a点,试探电荷所受静电力大小为F,则该试探电荷在b点所受静电力的大小为( )
A. 2F
B. 4F
C.
D.
9.如图所示,感应起电机可使正对的两小球带上等量异种电荷。两带电小球可视为点电荷,若保持两小球所带电荷量不变,将两小球间的距离增大,则两小球连线中点的电场强度大小将( )
A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 无法确定
四、电场线的性质
10.(2026·山西太原·一模)如图所示,将细短的头发碎屑悬浮在蓖麻油中,在平行电极板间施加恒定电场。经过一段时间,头发碎屑沿电场强度的方向排列起来,显示出电场线的分布情况。下列说法正确的是( )
A. 该实验说明电场线会相交
B. 该实验说明电场线是真实存在的
C. 左侧电极板一定带正电,右侧电极板一定带负电
D. 电场的强弱可以用电场线的疏密程度来描述
11.(24-25高一下·辽宁葫芦岛六校协作)(多选)法拉第采用了画电场线的方法来形象地描述电场,下列关于电场线的说法正确的是( )
A. 电场线在电场中不相交
B. 电场线是客观存在于电场中的
C. 在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线较密
D. 匀强电场中的电场线可以用不平行的多根直线来表示
五、典型电场的电场线分布
12.(25-26高一下·甘肃武威第六中·期末)如图所示,把头发碎屑悬浮在蓖麻油里,加上电场模拟正电荷的电场线,其中、两点的电场强度分别记为、,则( )
A. 电场线是真实存在的
B. 图中没有头发碎屑的地方电场强度为零
C. ,方向相同
D. ,方向不同
13.(25-26高二上·四川蓬溪县·质量检测)诗人写道:“不论平地与山尖,无限风光尽被占。采得百花成蜜后,为谁辛苦为谁甜。”一只蜜蜂给一朵花带上正电荷后,蜜蜂飞走了。另一只蜜蜂带同样数量的正电荷飞近了花朵。图中电场线最能表示蜜蜂和花之间的电场的是( )
A.
B.
C.
D.
14.(25-26高二上·贵州遵义区县一中联考·期中)某片积雨云层和避雷针间电场的电场线分布如图所示,P、M、N是电场中三点,则P、M、N三点的电场强度大小关系为( )
A.
B.
C.
D. 无法判断
15.(25-26高二上·上海杨浦区·月考)(多选)闪电产生的电场十分强大,下列关于电场的说法中错误的是( )
A. 电场只是一个模型,实际上并不存在
B. 电场中电场线不是人为画出的,而是实际存在的
C. 电场的基本性质就是对放入其中的电荷有力的作用,自然界只存在两种电荷
D. 电场线一定是闭合的
六、匀强电场
16.(25-26高二上·天津静海区·月考)下列表示匀强电场的是( )
A.
B.
C.
D.
17.(25-26高一·江苏·质量监测)某静电除尘装置的原理如图所示,放电极接高压电源负极,集尘极接高压电源正极,两极间形成强电场。尘埃颗粒在放电极附近带上负电,在电场力作用下向集尘极运动。忽略边缘效应和尘埃的重力,下列说法正确的是( )
A. A点的电场强度与尘埃的带电量成反比
B. 图中A点的电场强度大于B点的电场强度
C. 图中A处带电尘埃的电场力一定大于B处带电尘埃的电场力
D. 在向集尘极运动过程中,带电粉尘的运动轨迹可能与某条弯曲的电场线重合
七、电场中的平衡与场强求解
18.如图所示,用30cm长的绝缘细线将质量为4×10-3kg的带电小球P悬挂于O点,当空间中有水平向右、大小为1×104N/C的匀强电场时,小球偏离竖直方向37°角后处于静止状态。求小球的电性、带电量和细线的拉力。(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
19.(25-26高二上·天津武清区·月考)如图所示,金属板所带电荷量为+Q、质量为m的金属小球所带电荷量为+q,当小球静止后,悬挂小球的绝缘轻质细线与竖直方向间的夹角为α,小球与金属板中心O恰好在同一条水平线上,且距离为L。重力加速度为g,静电力常量为k。求:
(1)小球受到绝缘细线拉力的大小;
(2)小球所受静电力的大小;
(3)金属板在小球处产生的电场强度。
20.在真空中O点放一个点电荷,电荷量为Q=+1.0×10-9 C,直线MN通过O点,O、M的距离r=30 cm,M点放一个电荷量为q=-1.0×10-10 C的试探电荷,如图所示。求:
(1)q在M点受到的作用力;
(2)M点的电场强度;
(3)拿走q后M点的电场强度。
21.(25-26高二上·陕西西安·月考)下列说法中正确的是( )
A. 电场中某点的电场强度方向即试探电荷在该点的受力方向
B. 公式和适用于任意电场
C. 在真空中以点电荷为圆心,半径为r的球面上,电场强度处处相同
D. 根据可知,电场中某点的电场强度与试探电荷的受力大小及带电荷量无关
【B 能力提升题】
22.(25-26高二上·四川眉山东坡区·月考)在x轴上,坐标原点x=0处放置一个电荷量为+Q的点电荷,在x=4cm处放置一个电荷量为-9Q的点电荷,则在x轴上哪些区间的场强方向是指向x轴的正方向的( )
A. (0,∞)
B. (-∞,-2cm)(0,4cm)
C. (4cm,∞)
D. (-∞,0)(4cm,6cm)
23.(25-26高一下·湖北咸宁·期末)如图所示,、、是正三角形的三个顶点。在、处各放置一个等量同种点电荷,此时处电场强度的大小为;若仅改变处电荷的电性,不改变其电荷量大小,此时处电场强度的大小为,则的大小为( )
A. 1
B.
C.
D. 2
24.(多选)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的强弱。图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线,图乙是场中的一些点:O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上相对O对称的两点,B、C和A、D也相对O对称。则( )
A. B、C两点场强大小和方向都相同
B. A、D两点场强大小相等,方向相反
C. E、O、F三点比较,O点场强最弱
D. B、O、C三点比较,O点场强最弱
25.(25-26高二上·河南濮阳·月考)如图所示,绝缘轻绳悬挂一个带正电小球,小球质量为,所带电荷量为,为使小球静止时绝缘绳与竖直方向成,可在空间加一匀强电场(,,取)。
(1)当所加的匀强电场沿水平方向时,求该匀强电场的大小;
(2)若所加的匀强电场最小,求该匀强电场的大小和方向。
【C 拓展培优题】
26.(2024·江苏·高考真题)在静电场中的A、B两点放置试探电荷,其受到的静电力F与试探电荷的电荷量q的关系,分别如图中直线、所示。、两点的电场强度之比为( )
A.
B.
C.
D.
27.(2025·湖北·高考真题)(多选)如图所示,在xOy平面内有一以O点为中心的正五边形,顶点到O点的距离为R。在正五边形的顶点上顺时针方向依次固定电荷量为q、2q、3q、4q、5q的正点电荷,且电荷量为3q的电荷在y轴正半轴上。静电力常量为k,则O点处的电场强度( )
( )
A. 方向沿x轴负方向
B. 方向与x轴负方向成夹角斜向下
C. 大小为
D. 大小为
28.(25-26高三上·山东烟台·期中)(多选)电鳗瞬时放电时可产生高压,电流通过水介质传导足以击晕大型猎物或敌人。电鳗瞬时放电时周围的电场可简化为两个点电荷产生的电场如图,图中描述A、B两个点电荷电场的部分电场线,下列说法正确的是( )
A. A带正电,B带负电
B. A的电荷量大于B的电荷量
C. 在M点由静止释放一个带正电的粒子,仅在静电力的作用下,粒子会沿电场线运动到N点
D. 除无穷远处外,B的左侧还有一处的电场强度为0
29.(25-26高二上·吉林东辽县·月考)某静电除尘装置由带电的金属圆筒Q和带电的电极P组成,其横截面上的电场线分布及方向如图所示,A、B、M、N四点到P距离相等,下列说法正确的是( )
A. A、B两点电场强度相同
B. C点的电场强度比B点大
C. 金属圆筒Q带正电,电极P带负电
D. 带正电的粉尘在M点和N点,所受电场力相同
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