高中物理《必修第三册》课后习题 3.第一课时　电场　电场强度

3.电场电场强度第一课时电场电场强度合格考达标练1.(2021河南鹤壁高中段考)如图所示,在一半径为R的圆周上均匀分布有N个绝缘带电小球(可视为质点)无间隙排列,其中A点的小球带电荷量为+4q,其余小球带电荷量为+q,此时圆心O点的电场强度大小为E,现仅撤去A点的小球,则O点的电场强度()A.大小为E,方向沿AO连线斜向下B.大小为E2,方向沿AOC.大小为E3,方向沿AOD.大小为E4,方向沿AO答案C解析假设圆周上均匀分布的都是电荷量为+q的小球,根据对称性及电场的叠加原理知圆心O处电场强度为0,所以圆心O点的电场强度大小等效于A点处电荷量为+3q的小球在O点产生的电场强度大小,有E=3kqR2,方向沿AO连线斜向下;除A点小球外,其余带电荷量为+q的小球在O点处产生的合电场强度大小等于在A处带电荷量为+q的小球在圆心O点产生的电场强度的大小,方向相反,A处电荷量为+q的小球在圆心O点产生的电场强度大小为E3,方向沿AO连线斜向下,则其余带电荷量为+q的小球在O点处产生的电场强度大小为E3,方向沿AO连线斜向上,故仅撤去A点的小球,O点的电场强度大小为E3,方向沿AO连线斜向上,C项正确2.在同一电场中的A、B、C三点分别引入检验电荷时,测得的检验电荷的电荷量和它所受静电力的函数图像如图所示,则此三点的电场强度大小EA、EB、EC的关系是()A.EA>EB>ECB.EB>EA>ECC.EC>EA>EBD.EA>EC>EB答案C解析根据F=Eq可知,F-q图线的斜率等于电场强度,由图线可知C的斜率最大,B的斜率最小,此三点的电场强度大小EA、EB、EC的关系是EC>EA>EB,故选项C正确。3.如图所示,真空中O点有一点电荷,在它产生的电场中有A、B两点,A点的电场强度大小为EA,方向与AB连线成60°角,B点的电场强度大小为EB,方向与AB连线成30°角。关于A、B两点电场强度大小EA、EB的关系,以下结论正确的是()A.EA=33EBB.EA=13C.EA=3EB D.EA=3EB答案D解析由题图可知,rB=3rA,再由E=kQr2可知,EAEB4.点电荷A和B,分别带正电和负电,电荷量大小分别为4Q和Q,如图所示,在A、B连线上,电场强度为零的地方在()A.A和B之间B.A的右侧C.B的左侧D.A的右侧及B的左侧都有可能答案C解析因为电荷量QA>QB,据E=kQr2知,在A的右侧两电荷产生的电场强度总是EA>EB,合电场强度不可能为零,选项B、D错误;A、B间两电荷产生的电场强度方向均由A→B,合电场强度不可能为零,故选项A错误;只有在B的左侧才能找到EA和EB方向相反,大小相等的位置5.如图所示,A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点,∠B=30°,现在A、B两点放置两点电荷qA、qB,测得C点电场强度的方向与AB平行,则qA带电,qA∶qB=。

答案负1∶8解析如图所示,放在A点和B点的点电荷在C处产生的电场强度方向分别在AC和BC的连线上,因C点电场强度方向与BA方向平行,故放在A点的点电荷和放在B点的点电荷产生的电场强度方向只能如图所示,故qA带负电,qB带正电,且EB=2EA,即kqBBC2=2kqAAC2,又由几何关系知BC=2AC,所以qA6.(2021山东潍坊一中高二月考)如图所示,A为带正电(电荷量为Q)的金属板,沿金属板的垂直平分线,在距板r处有一质量为m、电荷量为q的小球,小球用绝缘丝悬挂于O点,受水平向右的电场力作用偏转θ角而静止。试求小球所在处的电场强度。(已知重力加速度为g)答案mgtanθ解析对小球受力分析如图所示,由平衡条件得F电=mgtanθ所以小球所在处的电场强度E=F由题意得小球带正电,故电场强度方向水平向右。等级考提升练7.(多选)由电场强度的定义式E=Fq可知,在电场中的同一点(A.电场强度E跟F成正比,跟q成反比B.无论试探电荷所带的电荷量如何变化,FqC.电场中某点的电场强度为零,则在该点的电荷受到的静电力一定为零D.一个不带电的小球在P点受到的静电力为零,则P点的电场强度一定为零答案BC解析电场强度是由电场本身所决定的物理量,是客观存在的,与放不放试探电荷无关。电场的基本性质是它对放入其中的电荷有静电力的作用,F=Eq。若电场中某点的电场强度E=0,那么F=0,若小球不带电q=0,F也一定等于零,选项B、C正确。8.(多选)如图甲所示,直线AB是某点电荷电场中过点电荷的一条直线。图乙是放在该直线上a、b两点的电荷所受静电力大小与电荷量间的函数图像。由此可以判定()A.场源可能是正电荷,位置在点a左侧B.场源可能是正电荷,位置在点b右侧C.场源可能是负电荷,位置在点a左侧D.场源可能是负电荷,位置在点b右侧答案AC解析由电场强度的定义式E=Fq得知:F-q图像的斜率表示电场强度大小,a的斜率大于b的斜率,说明a处的电场强度大于b处的电场强度,电场是由点电荷产生的,说明a距离场源较近,即场源位置在点a左侧,由于静电力的方向不能确定,故场源电荷可能是正电荷,也可能是负电荷。故A、C正确,B、D9.如图所示,一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点,a和b间、b和c间、c和d间的距离均为R,在a点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷。已知b点处的电场强度为零,则d点处的电场强度大小为(静电力常量为k)()A.k3qR2 BC.kQ+qR2 答案B解析由题意,b点处的电场强度为零说明点电荷和圆盘在b点产生的电场强度等大反向,即圆盘在距离为R的b点产生的电场强度大小为kqR2,故圆盘在距离为R的d点产生的电场强度大小也为kqR2,点电荷在d点产生的电场强度大小为kq(3R)2,方向与圆盘在d点产生的电场强度方向相同,d10.AB、CD为圆的两条相互垂直的直径,圆心为O,将带电荷量分别为+q、-q的两点电荷放在圆周上关于AB对称且相距等于圆的半径的位置,如图所示。要使圆心处的电场强度为零,可在圆周上再放一个带适当电荷量的点电荷,则该点电荷()A.可放在C点,带电荷量为-qB.可放在D点,带电荷量为-qC.可放在A点,带电荷量为2qD.可放在D点,带电荷量为-2q答案A解析两个点电荷在O点产生的电场强度大小都为E=kqr2,利用几何知识可知两个电场强度的方向成120°角,根据平行四边形定则,合电场强度大小为E'=E=kqr2,方向水平向右,则需要放的点电荷在O点产生的电场强度大小应为kqr2,方向水平向左,所以该点电荷可在D点,带电荷量为+q;可在C点,带电荷量为-q,选项A正确,选项11.下列选项中的各14圆环大小相同,所带电荷量已在图中标出,且电荷均匀分布,各14圆环间彼此绝缘。坐标原点O处电场强度最大的是(答案B解析A选项中坐标原点O处电场强度是14带电圆环产生的;B选项中坐标原点O处电场强度是第一象限14带正电圆环和第二象限14带负电圆环叠加产生的,坐标原点O处电场强度大小大于14带电圆环产生的电场;C选项中第一象限14带正电圆环和第三象限14带正电圆环产生的电场相互抵消,所以坐标原点O处电场强度是第二象限14带负电圆环产生的;D选项中第一象限14带正电圆环和第三象限14带正电圆环产生的电场相互抵消,第二象限14带负电圆环和第四象限12.(2020上海卷)以下图示中P表示质子,e表示电子,间距D>d,其中O点的电场强度最大的排布方式是()答案C解析O点的电场强度与电荷量、电荷正负及间距有关,由E=kQr2知,A中O点电场强度是两电荷产生电场的电场强度的差值;B中O点电场强度是两电荷产生电场的电场强度的和,但最左侧电荷距离O点间距大;C中O点电场强度是两电荷产生电场的电场强度的和;D中O点电场强度是两电荷产生电场的电场强度的差值。故选项C中13.(2021山东安丘实验中学月考)如图所示,一带负电、电荷量为q=5×10-3C、质量为m=0.1kg的小物块处于一倾角为θ=37°的光滑绝缘斜面上,当整个装置处于一水平向左的匀强电场中时,小物块恰处于静止状态。(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)(1)求电场强度大小;(2)若从某时刻开始,电场强度减小为原来的一半,求小物块下滑距离L=1.5m时的速度大小。答案(1)150N/C(2)3m/s解析(1)小物块受力如图所示由受力平衡得:qE-FNsinθ=0①mg-FNcosθ=0②由①②式得E=mg代入数据得E=150N/C。(2)由牛顿第二定律得mgsinθ-Eq2cosθ=ma③v2=2aL④由③④式得v=gL代入数据得v=3m/s。14.(2021山西太原期中)如图甲所示,在O点放置一个带电荷量为+Q的点电荷,以O为原点,沿Ox方向建立坐标轴,A、B为坐标轴上两点,其中A点的坐标为0.90m。测得放在A、B两点的试探电荷受到的电场力大小F与其电荷量q的关系如图乙中a、b所示。已知静电力常量k=9.0×109N·m2/C2,求:(1)A点的电场强度大小与点电荷的电荷量Q;(2)B点的坐标值。答案(1)4×104N/C3.