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1、電場的力的性質(zhì)
【隨堂檢測】
1.在電場中某一點放一試探電荷q,它受到的靜電力為F,則該點的電場強度為E=,那么下列說法正確的是( )
A.若移去試探電荷,則該點的電場強度為0
B.若該點放一電荷量為2q的試探電荷,則該點的電場強度為2E
C.若該點放一電荷量為2q的試探電荷,則該點的電場強度為
D.若該點放一電荷量為2q的試探電荷,則該點的電場強度為E
解析:選D.電場強度是用試探電荷受力的方法定義的,公式E=中,雖然有試探電荷的電荷量q,但更換試探電荷時,F(xiàn)與q的比值不變,電場強度由電場本身決定.故選項D正確.
2.(2017·11月浙江選考)電場線的形狀可以用實驗來模擬
2、,把頭發(fā)屑懸浮在蓖麻油里,加上電場,頭發(fā)屑就按照電場的方向排列起來,如圖所示.關(guān)于此實驗,下列說法正確的是( )
A.a(chǎn)圖是模擬兩等量同種電荷的電場線
B.b圖一定是模擬兩等量正電荷的電場線
C.a(chǎn)圖中的A、B應接高壓起電裝置的兩極
D.b圖中的A、B應接高壓起電裝置的兩極
答案:C
3.(2019·麗水高二月考)四種電場的電場線如圖所示.一正電荷q僅在靜電場力作用下由M點向N點做加速運動,且加速度越來越大.則該電荷所在的電場是圖中的( )
解析:選D.由正電荷q僅在靜電力的作用下由M點向N點做加速運動,故由M向N的方向為電場線的方向,故B錯誤;加速度越來越大,即電場
3、線越來越密,故A、C錯誤,D正確.
4.(2019·臺州調(diào)研)如圖所示,M、N為兩個等量同種正電荷Q,在其連線的中垂線上任意一點P自由釋放一個負電荷q,不計重力影響,關(guān)于點電荷q的運動下列說法正確的是( )
A.從P→O的過程中,加速度越來越大,速度也越來越大
B.從P→O的過程中,加速度越來越小,到O點速度達到最大值
C.點電荷越過O點時加速度為零,速度達到最大值
D.點電荷越過O點后,速度越來越小,加速度越來越大,直到速度為零
解析:選C.如圖所示,根據(jù)電場疊加原理知:O點場強為零,從O點沿中垂線向外,場強先變大后變?。c電荷從P→O的過程中,靜電力可能是先變大后變小,加
4、速度隨之先變大后變?。灰部赡莒o電力一直變小,加速度一直變小,關(guān)鍵是P點位置的不確定性.不過,在到達O點之前,靜電力一直表現(xiàn)為引力,速度一定是一直變大的,在O點時加速度是零,速度最大,該電場關(guān)于直線MN對稱,電荷越過O點后的運動也不一定是單調(diào)變化的.有些粗心的同學容易認為從P→O電荷距離兩個場源電荷越來越近,靜電力就會越來越大而錯選A.其實,點電荷與場源電荷的兩個靜電力確實是變大的,只是兩個靜電力的合力未必變大,這要看電場的矢量合成情況.
【課后達標檢測】
一、選擇題
1.(2019·紹興高三選考適應考試)關(guān)于電場、電場強度、電場線,下列說法中不正確的是( )
A.電場是電荷周圍客觀存
5、在的物質(zhì)
B.電場線是為了形象描述電場而假想的曲線
C.電場線不可能相交
D.電場中某點電場強度的大小與放入該點的試探電荷的電荷量有關(guān)
答案:D
2.(2019·浙江黃巖選考適應考試)如圖所示,一電子沿等量異種電荷的中垂線由A→O→B勻速飛過,電子重力不計,僅受電場力和另一個力,則電子所受另一個力的大小和方向變化情況是( )
A.先變大后變小,方向水平向左
B.先變大后變小,方向水平向右
C.先變小后變大,方向水平向左
D.先變小后變大,方向水平向右
答案:B
3.(多選)如圖所示,半徑為r的硬橡膠圓環(huán)上,帶有均勻分布的負電荷,單位長度的電荷量為q,其圓心O處的合場強為
6、零.若在圓環(huán)頂部截去長度為l(l?r)的一小段AB,則剩余部分在圓心O產(chǎn)生的場強( )
A.大小為
B.方向為豎直向下
C.方向為豎直向上
D.大小和方向無法判斷
答案:AB
4.(2019·金華質(zhì)檢)如圖所示,一電場的電場線分布關(guān)于y軸(沿豎直方向)對稱,O、M、N是y軸上的三個點,且OM=MN.P點在y軸右側(cè),MP⊥MN.則O、M、N、P四點中電場強度最大的是( )
A.O點 B.M點
C.N點 D.P點
解析:選A.電場線的疏密程度表示場強大小,由此可知場強最大的點為O點,故選A.
5.(多選)(2019·浙江省名??记把簩?如圖所示,在真空
7、中一條豎直向下的電場線上有a、b兩點.一帶電質(zhì)點在a處由靜止釋放后沿電場線向上運動,到達b點時速度恰好為零.則下列說法正確的是( )
A.該帶電質(zhì)點一定帶正電荷
B.該帶電質(zhì)點一定帶負電荷
C.a(chǎn)點的電場強度大于b點的電場強度
D.質(zhì)點在b點所受到的合力一定為零
解析:選BC.帶電質(zhì)點由a點釋放后向上運動,可知合力方向向上,而質(zhì)點所受重力豎直向下,故電場力一定豎直向上,與電場線方向相反,故該質(zhì)點一定帶負電,A錯,B對;帶電質(zhì)點到b點時速度又減為零,可知向上運動過程中,合力先向上再向下,因重力不變電場力減小,知a點的場強大于b點,C對,D錯.
6.如圖所示,邊長為a的正三角形ABC
8、的三個頂點分別固定三個點電荷+q、+q、-q,則該三角形中心O點處的場強為( )
A.,方向由O指向C B.,方向由C指向O
C.,方向由C指向O D.,方向由O指向C
解析:選A.O點是三角形的中心,到三個電荷的距離為r=×a×sin 60°=a,三個電荷在O處產(chǎn)生的場強大小均為E0=k,根據(jù)對稱性和幾何知識得知:兩個+q在O處產(chǎn)生的合場強為E1=k,再與-q在O處產(chǎn)生的場強合成,得到O點的合場強為E=E1+E0=2k=2k=,方向由O指向C,故選項A正確.
7.(2019·麗水檢測)如圖為真空中兩點電荷A、B形成的電場中的一簇電場線,已知該電場線關(guān)于虛線對稱,O點為A、B
9、電荷連線的中點,a、b為其連線的中垂線上對稱的兩點,則下列說法正確的是( )
A.A、B可能是帶等量異號的正、負電荷
B.A、B可能是帶不等量的正電荷
C.a(chǎn)、b兩點處無電場線,故其電場強度可能為零
D.同一試探電荷在a、b兩點處所受電場力大小相等,方向一定相反
解析:選D.從電場線向外且對稱可知,A、B點電荷帶等量正電荷,A、B選項錯誤;根據(jù)電場的疊加,a點處的電場強度向上,b點處的電場強度向下,且由于對稱性可知,兩點電場強度大小相等,因此將同一試探電荷放在a、b兩點處所受電場力大小相等,C錯誤,D正確.
8.(2019·湖州質(zhì)檢)兩點電荷形成電場的電場線分布如圖所示,A、B是
10、電場線上的兩點,下列判斷正確的是( )
A.A、B兩點的電場強度大小不等,方向相同
B.A、B兩點的電場強度大小相等,方向不同
C.左邊電荷帶負電,右邊電荷帶正電
D.兩電荷所帶電荷量相等
解析:選C.電場線的疏密代表場強的強弱,電場線越密,代表電場越強,電場方向為電場線的切線方向,故從圖中可以看出A點、B點電場強度大小和方向均不同,故A、B錯誤;電場線從正電荷指向負電荷,故C正確;右邊電荷周圍的電場線密集,故此電荷的電荷量較大,故D錯誤.
9.如圖,M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點,O點為半圓弧的圓心,∠MOP=60°.電荷量相等、符號相反的兩個點電荷分別置于M、N
11、兩點,這時O點電場強度的大小為E1;若將N點處的點電荷移至P點,則O點的場強大小變?yōu)镋2,E1與E2之比為( )
A.1∶2 B.2∶1 C.2∶ D.4∶
解析:選B.依題意,每個點電荷在O點產(chǎn)生的場強為,則當N點處的點電荷移至P點時,O點場強如圖所示,合場強大小為E2=,則=,B正確.
10.(2019·衢州檢測)兩個等量點電荷P、Q在真空中產(chǎn)生的電場線(方向未畫出)如圖所示,一電子在A、B兩點所受的電場力分別為FA和FB,則它們的大小關(guān)系為( )
A.FA=FB B.FA>FB
C.FA<FB D.無法確定
解析:選B.從電場線的疏密判
12、斷,A點的電場強度比B點的電場強度大,故EA>EB.根據(jù)電場力F=qE知,F(xiàn)A>FB,故B正確,A、C、D錯誤.
二、非選擇題
11.(2019·舟山質(zhì)檢)在一個點電荷Q的電場中,Ox坐標軸與它的一條電場線重合,如圖甲所示坐標軸上A、B兩點的坐標分別為2.0 m和5.0 m.放在A、B兩點的試探電荷受到的電場力方向都跟x軸的正方向相同,電場力的大小跟試探電荷所帶電量的關(guān)系圖象如圖乙中直線a、b所示,放在A點的電荷帶正電,放在B點的電荷帶負電.求:
(1)B點的電場強度的大小和方向.
(2)試判斷點電荷Q的電性,并說明理由.
(3)點電荷Q的位置坐標.
解析:(1)由圖可知
13、,B點的電場強度EB==2.5 N/C,方向指向x軸負方向.同理A點的電場強度EA=40 N/C,方向指向x軸正方向.
(2)放在A、B兩點的試探電荷受到的電場力方向都跟x軸的正方向相同,而正電荷所受電場力與電場強度方向相同,負電荷所受電場力與電場強度方向相反.若點電荷在A的左側(cè)或在B的右側(cè),正負電荷所受電場力方向不可能相同,所以點電荷Q應位于A、B兩點之間,根據(jù)正負電荷所受電場力的方向,知該點電荷帶負電.
(3)設(shè)點電荷Q的坐標為x m,由點電荷的電場E=k,可知==
解得x=2.6(另解x=1舍去)
所以點電荷Q的位置坐標為2.6 m.
答案:(1)2.5 N/C 方向指向x軸負
14、方向 (2)負電荷 理由:若點電荷在A的左側(cè)或在B的右側(cè),正負電荷所受電場力方向不可能相同,所以點電荷Q應位于A、B兩點之間,根據(jù)正負電荷所受電場力的方向,知該點電荷帶負電. (3)2.6 m
12.(2019·杭州高二檢測)如圖所示,一質(zhì)量為m=1.0×10-2kg,帶電量為q=1.0×10-6C的小球,用絕緣細線懸掛在水平向右的勻強電場中,假設(shè)電場足夠大,靜止時懸線向左與豎直方向成37°角.小球在運動過程中電量保持不變,重力加速度g取10 m/s2.
(1)求電場強度E的大?。?
(2)若在某時刻將細線突然剪斷,求經(jīng)過1 s時小球的速度大小v及方向.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
解析:(1)由平衡條件得小球所受電場力
F=mgtan θ,
所以小球所在處的電場強度的大小:
E==
=N/C=7.5×104 N/C.
(2)細線剪斷后,小球的合力
F合==1.25mg
根據(jù)牛頓第二定律,小球的加速度:
a==1.25g=12.5 m/s2.
所以1 s時小球的速度大小v=at=12.5 m/s,速度方向沿原細線方向向下,即方向與豎直方向成37°角,斜向左下.
答案:(1)7.5×104 N/C (2)12.5 m/s 方向與豎直方向成37°角,斜向左下
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