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1、2022年高二物理 第13單元45分鐘過關(guān)檢測(訓(xùn)練22 電場 電場強度)(有解析) 大綱人教版第二冊
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1.電場中有一點P,下列說法中正確的是( )
A.若放在P點的電荷的電荷量減半,則P點處場強減半
B.若P點沒有檢驗電荷,則P點的場強為零
C.P點的場強越大,則同一電荷在P點受到的電場力越大
D.P點的場強方向與該點放置檢驗電荷的帶電性質(zhì)有關(guān)
答案:C
解析:為了知道電場中某點的場強,我們可以把一個檢驗電荷放于該點,其受到的電場力F與自身電荷量q的比值可反映該點電場的強弱,但這個比值對這一點來講是個定值,即該點的場強由電場本身決定,與檢驗電
2、荷大小、正負、有無都無關(guān)系.所以A、B選項錯誤.
選項C考查電場力公式F=E·q,當q一定時,E越大,F(xiàn)就越大.
選項D考查場強方向的判定.判斷某點場強方向,我們可以在該點放置帶正電或負電的檢驗電荷,分析出檢驗電荷受力方向,再確定該點場強方向.其實該點場強方向與檢驗電荷的正負、有無都無關(guān)系.所以D選項錯誤.
2.在由一個點電荷產(chǎn)生的電場中,在離該點電荷距離為r的一點上,電荷量為q的檢驗電荷所受電場力為F,則離該點電荷距離為r處的場強大小為( )
A.F/q B.Fr02/qr2 C.F0/qr D.Fr0
3、2/qr
答案:B
解析:由庫侖定律F=k有:Q=
Q在r處場強大小E==·=,故B對.
3.下面關(guān)于電場線的論述正確的是(只考慮電場) …( )
A.電場上任一點的切線方向就是點電荷在該點運動的方向
B.電場線上任一點的切線方向就是正電荷在該點的加速度方向
C.電場線彎曲的地方是非勻強電場,電場線為直線的地方是勻強電場
D.只要初速度為零,正電荷必將在電場中沿電場線方向運動
答案:B
解析:電場線是一組形象描述電場強弱和方向的假想曲線.電場線上任一點的切線方向是正電荷在該點所受電場力的方向,只考慮電場時即其加速度方向,但不一定是其運動方向,只有電場線為直線且
4、帶電粒子初速度為零或初速度方向與場強方向平行時,其軌跡才與電場線重合,一般情況下電荷是不能沿電場線方向運動的.只有均勻分布的平行直線的電場線才是勻強電場.故選B.
4.在孤立的點電荷的電場中,下列說法正確的是……( )
A.電場中電場線越密的地方場強越強 B.不存在兩條平行的電場線
C.找不到兩個電場強度完全相同的點 D.沿著電場線的方向場強越來越小
解析:孤立的點電荷的電場,其電場線是以點電荷為中心的輻射狀的直線,則A、B、C對.但對正點電荷和負點電荷,其電場線的指向正相反,對負點電荷形成的電場,沿電場線方向場強越來越大,故D錯.
5.兩個固定的異號
5、點電荷,電荷量給定但大小不等,用E1和E2分別表示兩個點電荷產(chǎn)生的電場強度的大小,則在通過兩點電荷的直線上,E1=E2的點( )
A.有三個,其中兩處合場強為零 B.有三個,其中一處合場強為零
C.只有兩個,其中一處合場強為零 D.只有一個,該處合場強不為零
答案:C
解析:E1和E2分別表示兩個點電荷產(chǎn)生的電場強度的大小,分析討論時顯然要用到點電荷產(chǎn)生的電場強度公式E=k,q1和q2把直線分為三個區(qū)間,所以,我們可以按這三個區(qū)間分別討論.
設(shè)兩個異號電荷的電荷量分別為q1、q2,且q1>q2,如圖所示,按題意可分三個區(qū)間討論.
①直線上
6、q1的外側(cè),任何一點到q1和q2的距離r1q2,由E=k,可知E1>E2,不存在E1=E2的點.
②在q1與q2之間的連線上,離q2較近(即r1>r2)處存在一點,使得k=k.
即E1=E2.兩點電荷在該點處產(chǎn)生的場強方向相同,合場強為2E1或2E2.
③直線上q2的外側(cè),r1>r2,q1>q2,根據(jù)E=k,可知E1和E2有可能相等,但方向相反,合場強為零.
6.如圖所示,點電荷Q產(chǎn)生的電場中有一a點,現(xiàn)在在a點放一電荷量為q=+2×10-8 C的檢驗電荷,它受到的電場力為7.2×10-5 N,方向水平向左.則:
(1)點電荷Q在a點產(chǎn)生的場強大小為E=____
7、________,方向____________.
(2)若在a點換上另一帶電荷量為q′=-4×10-8 C的檢驗電荷,它受到的電場力大小為_________________,方向為___________________;此時點電荷Q在a點產(chǎn)生的場強大小為E=__________________.
(3)若將檢驗電荷從a點移走,則a點的場強大小為____________________.
答案:(1)3.6×103 N/C 方向向左
(2)-14.4×10-5 N 水平向右 3.6×103 N/C
(3)3.6×103 N/C[]
解析:根據(jù)電場強度的定義式:E=可得:E=
8、N/C=3.6×103 N/C,電場的方向與正電荷在該處受力方向一致,所以其方向為:水平向左.
(2)a點的電場是由點電荷Q產(chǎn)生的,因此此電場的分布由電荷Q來決定,只要Q不發(fā)生變化,a點的場強就不發(fā)生變化,與有無試探電荷以及試探電荷的電性無關(guān).
由E=得:
F=Eq=3.6×103×(-4)×10-8 N=-14.4×10-5 N,[Z#xx#k]
方向水平向右.
(3)電場強度不變.
7.在勻強電場中,將一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球由靜止釋放,其運動軌跡為一直線,直線與豎直方向的夾角為θ.則電場強度的最小值應(yīng)____________.
答案:mgsinθ/q
解析:依
9、題意,小球所受合外力必與直線重合,欲使電場強度最小,則受力分析如圖:
qEmin=mgsinθ
Emin=mgsinθ/q.
8.如圖所示,A、B兩個帶電小球可看成點電荷,用兩根等長的絕緣細線懸掛起來,在水平方向的勻強電場作用下,A、B保持靜止,懸線都沿豎直方向.已知QA=1.0×10-8 C,A、B相距3 cm,則該電場的場強為____________,方向為____________.
答案:1.0×105 N/C 水平向左
解析:依題意,A、B均靜止,A帶正電荷,則B必帶負電荷,且所加勻強電場的方向為水平向左.
qAE=k=qBE
E=kqA/r2=9.0×109×1
10、.0×10-8/(0.03)2 N/C=1.0×105 N/C.
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9.一個單擺的擺球質(zhì)量為m,擺球帶有電荷量為q的負電荷,在沒有電場時,單擺做簡諧運動,周期為T.若在擺動過程中,突然在單擺周圍加一個場強大小為mg/q、方向豎直向下的勻強電場,則擺球的運動可能變?yōu)椋? )
A.靜止不動 B.勻速直線運動
C.圓周運動 D.周期小于T的簡諧運動
答案:AC
解析:突然加一大小為mg/q、方向豎直向下的勻強電場,對負電荷q有:mg=qE,若
11、此時單擺的速度為零,則擺球在此平衡力作用下靜止不動;若此時單擺有速度,則擺球?qū)⒃诶K的張力作用下做圓周運動.故選A、C.
10.把質(zhì)量為M的正點電荷放在電場中無初速度釋放,電荷只受電場力作用,則以下說法正確的是( )
A.點電荷的運動軌跡一定和電場線重合
B.點電荷的速度方向總是與所在處的電場線方向一致
C.點電荷的加速度方向總是與它所在處的電場線的切線方向重合
D.點電荷將沿電場線切線方向拋出,做拋物線運動
答案:C
解析:僅當電場線為直線、電荷的初速度為零或者初速度方向和場強方向在一條直線上,且只受電場力時,點電荷的加速度方向才與電場線的切線方向重合.
11.如圖所示,
12、A為帶正電荷Q的金屬板,沿金屬板的垂直平分線、在距板r處放一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球,小球受水平向右的電場力偏轉(zhuǎn)θ角而靜止,小球用絕緣絲線懸掛于O點.試求小球所在處的電場強度.
答案:E=,方向水平向右
解析:分析小球的受力如圖所示,由平衡條件得
F=mg·tanθ,且小球帶正電.
所以,小球所在處的電場強度E==.
小球帶正電荷,因此電場強度方向水平向右.
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12.如圖所示,M、N為兩個等量同種電荷,在其連線的中垂線上的P點放一個靜止的點電荷q(負電荷),當把該點電荷釋放,它只在電場力作用下運動時,下列說法正確的是( )
13、A.點電荷在從P到O的過程中,加速度越來越大,速度越來越大
B.點電荷在從P到O的過程中,加速度越來越小,速度越來越大
C.點電荷運動到O點時加速度為零,速度達最大值
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
答案:C
解析:要判斷點電荷q由P到O過程中,加速度和速度的變化情況,必須先分析q所受電場力的變化情況,也即要分析清楚MN中垂線上場強的變化情況.此題我們?nèi)舨捎媒馕龅霓k法判斷場強的變化將會非常繁雜,其實只要分析判斷出幾個特殊點的場強情況,問題即可得解.
由于M、N為兩個等量同種電荷,O點的場強為零,又距O無限遠的地方場強也為零,而中垂線上其他點的
14、場強不會為零;顯然,沿中垂線從O到無限遠,存在一場強最大的點,場強必先增大后減小.若點電荷的初始位置在場強最大點的下方,負的點電荷q由P到O的過程中,加速度一直減小,到達O點時加速度為零,速度達最大值;若負的點電荷q的初始位置在場強最大點的上方,它由P向O運動的過程中,加速度先增大后減小,速度一直增大,到達O點時速度最大,所以,選項C對,A、B錯.當負電荷q越過O點后,由電場分布的對稱性可知,q所受電場力和運動的加速度有可能先增大后減小,選項D錯.綜上所述,本題的正確選項為C.
13.研究表明:地球表面的電場強度不為零.設(shè)地球表面電場強度的平均值為E(N/C),則地球表面每平方米所帶電荷量為
15、多少?(靜電力常量為k)
答案:q=(C/m2)
解析:乍看起來,此題似乎不可想象,已知電場強度E,求電荷量問題,本節(jié)只涉及到兩個公式:一是點電荷產(chǎn)生的電場的場強公式E=k;二是電場強度的定義式.本題既不是點電荷的電場,也不存在試探電荷q,看起來用常規(guī)的思維方法似乎行不通.不妨設(shè)想地球是個規(guī)則球體,地球表面所帶的電荷是均勻分布的,則地球可以看作是一個孤立的帶電球體.這時,地球外面(包括地球表面)的電場,可以等效為一個點電荷在該區(qū)域所形成的電場,這個點電荷位于地球球心處,點電荷所帶電荷量與地球表面所帶的電荷量相等,那么,地球表面處的電場強度就等于這個點電荷在該處所產(chǎn)生電場的電場強度,基于以
16、上分析,我們可作如下解答.
設(shè)地球表面所帶電荷量為Q,地球半徑為R,則地球表面處的電場強度為E=k,得Q=
所以地球表面上每單位面積上的電荷量為q== C/m2
在解該題時注意應(yīng)用“等效”思想.
14.在真空中O點放一個點電荷Q=+1.0×10-9 C,直線MN通過O點,OM的距離r=30 cm,M點放一個點電荷q=-1.0×10-10 C,如圖所示.求:
(1)q在M點受到的作用力;
(2)M點的場強.
答案:(1)1.0×10-8 N,沿MO指向Q
(2)1.0×102 N/C,沿OM連線指向N
解析:(1)由庫侖定律可得q在M點受到的作用力大小為:
F=k=9×109× N=1.0×10-8 N,
方向沿MO指向Q.
(2)M點的場強E== N/C=1.0×102 N/C,方向沿OM連線指向N.其實E的大小也可以由電場強度的定義式E=k求得.