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2018-2019物理新课堂同步选修3-1粤教版:课时分层作业3 电场强度

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            课时分层作业(三) 电场强度

                             [基础达标练]
                              (15 分钟 48  分)

     选择题(共    8 小题,每小题      6 分)
     1.关于电场,下列说法正确的是(  )
     A.电场是假想的,并不是客观存在的物质
     B.描述电场的电场线是客观存在的
     C.电场对放入其中的电荷有力的作用
     D.电场对放入其中的电荷是否有力的作用决定于电荷的电性
     C [电场是物质存在的一种形式,客观存在;而电场线是假想的线,实际
 上不存在.电场的性质是对放入其中的电荷有力的作用.]

     2.一个试探电荷       q,在电场中某点受到的电场力为               F,该点的场强为       E,
 下列选项中能正确反映          q、E、F   三者关系的是(  )


     C [本题考查的知识点是电场强度与电场本身、试探电荷的关系.电场强
 度 E 由电场本身决定,与试探电荷无关,即                 E 不与  F 成正比,也不与        q 成反比,
但  F 与 q 成正比.故正确答案为          C.]

     3.A 为已知电场中的一固定点,在              A 点放一电荷量为       q 的试探电荷,所受
电场力为     F,A  点的场强为     E,则(  )
     A.若在   A 点换上电荷量为-q         的试探电荷,A      点场强方向发生变化
     B.若在   A 点换上电荷量为        2q 的试探电荷,A      点的场强将变为       2E
     C.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
                    F
     D [电场强度     E=q是通过比值定义法得出的,其大小及方向与试探电荷无
 关,故放入任何电荷时电场强度的方向、大小均不变,故                         A、B、C    错误,D    正
确.]
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     4.如图各电场中,A、B         两点电场强度相同的是(  )


     C [电场线的疏密程度表示电场强度的大小,电场线的切线方向表示该点
 的场强方向,匀强电场是大小相等、方向也相同的电场.]

     5.如图  1­3­8 所示是表示在一个电场中          A、B、C、D     四点分别引入试探电荷
时,测得的试探电荷的电荷量跟它所受电场力的函数关系图象,那么下列叙述

正确的是(  )


                                  图 1­3­8
     A.这个电场是匀强电场

     B.A、B、C、D      四点的电场强度大小关系是            ED>EA>EB>EC

     C.A、B、C、D      四点的电场强度大小关系是            EA>EB>ED>EC
     D.无法确定这四个点的电场强度大小关系
     B [题图中给出了       A、B、C、D     四个位置上试探电荷的电荷量和它所受电

                                          F
 场力大小的变化关系,由电场强度的定义式                   E=q可知,F-q      图象的斜率大小
 代表电场强度.斜率大的电场强度大、斜率小的电场强度小.故选项                              B 正确,
 选项  A、C、D    错误.]

     6.某电场的电场线分布如图           1­3­9 所示,下列说法正确的是(  ) 
                                                  【导学号:52592014】


                                  图 1­3­9
     A.c 点的电场强度大于         b 点的电场强度
     B.若将一试探电荷+q         由  a 点静止释放,它将沿电场线运动到               b 点
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     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

     C [电场线的疏密表征了电场强度的大小,由题图可知                       EaEc,

Eb>Ed,Ea>Ec,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;电场线的切线方向为该点
电场强度的方向,a         点和  b 点的切线不在同一条直线上,故选项                D 错误.]

     7.如图  1­3­10 所示是某静电场的一部分电场线的分布情况,下列说法中正
 确的是(  )


                                 图  1­3­10
     A.这个电场可能是负点电荷的电场
     B.点电荷    q 在 A 点处受到的电场力比在           B 点处受到的电场力大
     C.负电荷在     B 点处受到的电场力的方向沿电场线的切线方向
     D.点电荷    q 在 A 点处的瞬时加速度比在           B 点处的瞬时加速度小(不计重力)
     B [电场线的疏密反映了电场强度的大小,而加速度的大小关键是看电场
 力的大小.负点电荷的电场线是从四周无限远处不同方向指向负点电荷的直线,

 故 A 错;电场线越密的地方场强越大,由题图知                   EA>EB,又由    F=qE,得

                        F

 FA>FB,故  B 正确;由     a=m知,a∝F,而       F∝E,EA>EB,所以      aA>aB,故  D 错;
 负电荷在    B 点受到的电场力的方向与           B 点电场强度的方向相反,故            C 错误.]

     8.点电荷   A 和 B,分别带正电和负电,电量分别为               4Q 和  Q,在   AB 连线上,
 如图  1­3­11 所示,电场强度为零的地方在(  )


                                 图  1­3­11
     A.A  和 B 之间                   B.B  左侧
     C.A  右侧                       D.A  的右侧及     B 的左侧
                               q
     B [根据点电荷电场公式          E=kr2可知,在     A 和 B 之间时,由于两个电荷产
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 生的电场方向相同,所以合电场一定不为零,故                     A 错误;如果在      B 的左侧,电
 荷 A 产生的电场强度向左,B          产生的电场强度向右,电场强度方向相反,但由

                                                        q
于  A 的电量大于     B 的电量,且     A 较远,由点电荷场强公式            E=kr2可知,在同一
 点电场强度大小可能相等,所以合场强可能为零,B                      正确;如果在       A 的右侧,
 两个电场方向一个向左,一个向右,但是距离                    A 较近,并且     A 的电荷量大,所
 以两个电场的矢量和不可能为零,C、D                 错误.]

                               [能力提升练]
                              (25 分钟 52  分)

     一、选择题(共      4 小题,每小题      6 分)
     1.(多选)某静电场中的电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受电场力作
用,其运动轨迹如图          1­3­12 中虚线所示,由      M 运动到    N,以下说法正确的是(  )


                                 图  1­3­12
     A.粒子必定带负电
     B.粒子在    M  点的加速度大于它在         N 点的加速度
     C.粒子在    M  点的加速度小于它在         N 点的加速度
     D.粒子在    M  点的动能小于它在        N 点的动能
     CD [根据粒子运动轨迹弯曲的情况,可以确定粒子受电场力的方向沿电
 场线方向,故此粒子带正电,A             选项错误.由于电场线越密,场强越大,粒子
 受电场力就越大,根据牛顿第二定律可知其加速度也越大,故此粒子在                               N 点加
 速度大,C    选项正确,B      选项错误.粒子从         M 点到  N 点,电场力做正功,根据
 动能定理得此粒子在         N 点动能大,故      D 选项正确.]

     2.一负电荷从电场中         A 点由静止释放,只受电场力作用,沿电场线运动
 到 B 点,它运动的速度—时间图象如图               1­3­13 所示.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(  )
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                                图  1­3­13


    C [由  v t 图知,负电荷的加速度越来越大,可知                 A→B  电场线越来越密,
负电荷仅在电场力作用下由静止释放一定逆着电场线运动,所以只有                              C 正确.]

    3.如图  1­3­14,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,则该三角形中心             O 点处的场强为(  )


                                图  1­3­14
     6kq
    A. a2 ,方向由  C 指向   O
     6kq
    B. a2 ,方向由  O 指向   C
      3kq
    C. a2 ,方向由   C 指向   O
      3kq
    D. a2 ,方向由   O 指向   C
    B [由图可知     O 点是三角形的中心,到三个电荷的距离为:r=

          2  3                                                q
a×sin60°×3=  3 a,三个电荷在      O 处产生的场强大小相等且均为:E=kr2,根
                                                          q

据场强的合成和几何知识得两个+q               在  O 处产生的合场强为:E1=kr2,再与-
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                                                         6q

q 在 O 处产生的场强合成,得到           O 点的合场强为:E        合=E+E1=ka2,方向由
O 指向  C,故   B 正确,ACD    错误.]

    4.如图  1­3­15 所示,M、N    为两个等量同种电荷,在其连线的中垂线上的
P 点放一静止的点电荷         q(负电荷),不计重力,下列说法中正确的是(  )


                                图  1­3­15
    A.点电荷在从      P 到  O 的过程中,加速度越来越大,速度也越来越大
    B.点电荷在从      P 到  O 的过程中,加速度越来越小,速度越来越大
    C.点电荷运动到       O 点时加速度为零,速度达到最大值
    D.点电荷越过      O 点后,速度越来越小,加速度越来越大,直到粒子速度
为零
    C [由等量同种电荷周围的电场线的分布可知,O                     点场强为零,从       O 点沿
着中垂线向无穷远处延伸,场强先增大后减小,所以点电荷在从                            P 到 O 的过程
中,加速度可能先增大后减小,选项                A、B  错;但负电荷所受         M、N  点电荷库
仑力的合力方向竖直向下,到             O 点一直加速,选项        C 对;同理点电荷越过
O 点后,速度越来越小,但加速度先增大后减小,选项                       D 错.]

    二、非选择题(2      小题,共    28 分)
    5. (14 分)在一个点电荷     Q 的电场中,Ox      坐标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        2 m 和  5 m.已知放在      A、B  两点的试探电荷受
到的电场力方向都跟         x 轴的正方向相同,电场力的大小跟试探电荷所带电荷量
大小的关系图象如图         1­3­16 中直线  a、b  所示,放在     A 点的试探电荷带正电,
放在  B 点的试探电荷带负电.求: 
                                                 【导学号:52592015】
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                                 图  1­3­16
     (1)B 点的电场强度的大小和方向.
     (2)试判断点电荷     Q 的电性,并确定点电荷           Q 位置坐标.
                                                 F   1

     【解析】 (1)由题图可得         B 点电场强度的大小        EB=q=0.4   N/C=2.5 N/C.
     因 B 点的试探电荷带负电,而受力指向               x 轴的正方向,故       B 点场强的方向
沿  x 轴负方向.
     (2)因 A 点的正电荷受力和        B 点的负电荷受力均指向          x 轴的正方向,故点电
 荷 Q 位于  A、B  两点之间,带负电.

                                     Q            Q
                                    -             -
     设点电荷    Q 的坐标为    x,则   EA=k x   2 2,EB=k 5   x 2
                             EA   5-x 2   40
                                   -
     由题图可得     EA=40 N/C,则EB= x      2 2=2.5
     解得  x=2.6 m 或 x=1 m(不符合题意舍去).

     【答案】 (1)2.5 N/C,方向沿        x 轴负方向
     (2)带负电,位置坐标       x=2.6 m
     6. (14 分)在场强为    E 的匀强电场中,取        O 点为圆心,r      为半径作一圆周,
 在 O 点固定一电荷量为+Q          的点电荷,a、b、c、d        为相互垂直的过圆心的两条
 直线和圆周的交点.当把一试探电荷+q                 放在   d 点恰好平衡时(如图       1­3­17 所示)
 .


                                 图  1­3­17
     (1)匀强电场场强     E 的大小、方向如何?

     (2)试探电荷+q    放在点    c 时,合力    Fc 的大小、方向如何?

     (3)试探电荷+q    放在点    b 时,合力    Fb 的大小、方向如何?
     【解析】 (1)对试探电荷进行受力分析如图所示,由题意可知:
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    Qq

F1=k r2 ,

F2=qE

                     Qq       Q

由于  F1=F2,所以    qE=k  r2 ,E=kr2,匀强电场方向沿        db 方向.
                                        Q
                        E1+E2    2    2
(2)试探电荷放在     c 点:Ec=    2    =   E=   kr2
               Qq
              2
所以  Fc=qEc=   k r2
方向与   ac 成 45°角斜向下.

                                     Q

(3)试探电荷放在     b 点:Eb=E2+E=2E=2kr2
               Qq

所以  Fb=qEb=2k  r2 ,方向沿   db 方向.
             Q
【答案】 (1)kr2 方向沿        db 方向
    Qq
(2) 2k r2  方向与 ac 方向成   45°角斜向下
    Qq
(3)2k r2  方向沿 db 方向
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