2019高中物理 第二章 電場(chǎng)與示波器 2.1 探究電場(chǎng)的力的性質(zhì)練習(xí)（含解析）滬科選修3-1.docx

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探究電場(chǎng)的力的性質(zhì) 一、選擇題（一） 1.(多選)由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E=Fq可知,在電場(chǎng)中的同一點(diǎn) (　　) A.電場(chǎng)強(qiáng)度E跟F成正比,跟q成反比 B.無(wú)論試探電荷電荷量如何變化,Fq始終不變 C.電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,則在該點(diǎn)的電荷受到的靜電力一定為零 D.一個(gè)不帶電的小球在P點(diǎn)受到的靜電力為零,則P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定為零 解析:電場(chǎng)強(qiáng)度是由電場(chǎng)本身所決定的物理量,是客觀存在的,與放不放試探電荷無(wú)關(guān)。電場(chǎng)的基本性質(zhì)是它對(duì)放入其中的電荷有靜電力的作用,F=Eq。若電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E=0,那么F=0,若小球不帶電q=0,F也一定等于零,選項(xiàng)B、C正確。電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量,是描述電場(chǎng)本身性質(zhì)的物理量。 答案:BC 2.如圖是表示在一個(gè)電場(chǎng)中A、B、C、D四點(diǎn)分別引入試探電荷時(shí),測(cè)得的試探電荷的電荷量跟它所受電場(chǎng)力的函數(shù)關(guān)系圖像,那么下列敘述中正確的是(　　) A.這個(gè)電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng) B.A、B、C、D四點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系是ED>EB>EA>EC C.A、B、C、D四點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系是EA>EB>ED>EC D.無(wú)法確定這四點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系 解析:對(duì)圖像問(wèn)題要著重理解它的物理意義,對(duì)于電場(chǎng)中給定的位置,放入的試探電荷的電荷量不同,它受到的靜電力不同。但是靜電力F與試探電荷的電荷量q的比值Fq即電場(chǎng)強(qiáng)度E是不變的量,因?yàn)镕=qE,所以F跟q的關(guān)系圖線(xiàn)是一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn),該直線(xiàn)斜率的大小即表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,由此可得ED>EB>EA>EC,選項(xiàng)B正確。 答案:B 3.如圖所示是靜電場(chǎng)的一部分電場(chǎng)線(xiàn)分布,下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.這個(gè)電場(chǎng)可能是負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng) B.點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)處受到的靜電力比在B點(diǎn)處受到的靜電力大 C.點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)處的瞬時(shí)加速度比在B點(diǎn)處的瞬時(shí)加速度小(不計(jì)重力) D.負(fù)電荷在B點(diǎn)處受到的靜電力的方向沿B點(diǎn)切線(xiàn)方向 解析:因?yàn)?孤立)負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)是自四周無(wú)窮遠(yuǎn)處從不同方向指向負(fù)電荷的球?qū)ΨQ(chēng)分布,而圖中的電場(chǎng)線(xiàn)分布不具備這種特點(diǎn),所以它不可能是負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;因電場(chǎng)線(xiàn)越密處電場(chǎng)強(qiáng)度越大,故由題圖知電場(chǎng)強(qiáng)度EA>EB,又因點(diǎn)電荷q在電場(chǎng)中所受靜電力F=qE,F∝E,故靜電力FA>FB,選項(xiàng)B正確;由牛頓第二定律知,加速度a=Fm,a∝F,而FA>FB,故aA>aB,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;因“B點(diǎn)切線(xiàn)方向”即B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向,而負(fù)電荷所受靜電力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案:B 4.一負(fù)電荷從電場(chǎng)中A點(diǎn)由靜止釋放,只受靜電力作用,沿電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí),它運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖所示,則A、B兩點(diǎn)所在區(qū)域的電場(chǎng)分布情況可能是下圖中的(　　) 解析:由負(fù)電荷的v-t圖像可知:負(fù)電荷做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng),則說(shuō)明負(fù)電荷從A向B運(yùn)動(dòng)時(shí)受到與運(yùn)動(dòng)方向相同且不斷增大的靜電力的作用,故一定有EAEB>EC B.EB>EA>EC C.EA>EC>EB D.EC>EB>EA 解析:導(dǎo)體殼處于靜電平衡狀態(tài),內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度為零,故EB=0,由電場(chǎng)線(xiàn)的分布疏密可判斷出A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度,選項(xiàng)C正確。 答案:C 6.AB和CD為圓上兩條相互垂直的直徑,圓心為O。將電荷量分別為+q和-q的兩點(diǎn)電荷放在圓周上,其位置關(guān)于AB對(duì)稱(chēng)且距離等于圓的半徑,如圖所示。要使圓心處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,可在圓周上再放一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)電荷Q,則該點(diǎn)電荷Q(　　) A.應(yīng)放在A點(diǎn),Q=2q B.應(yīng)放在B點(diǎn),Q=-2q C.應(yīng)放在C點(diǎn),Q=-q D.應(yīng)放在D點(diǎn),Q=-q 解析:由平行四邊形定則得出+q和-q在O點(diǎn)產(chǎn)生的合電場(chǎng)強(qiáng)度水平向右,大小等于其中一個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。要使圓心處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,則應(yīng)在C點(diǎn)放一個(gè)電荷量Q=-q的點(diǎn)電荷,故選項(xiàng)C正確。 答案:C 7.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,有一質(zhì)量為m、所帶電荷量為q的帶電小球靜止在O點(diǎn),然后從O點(diǎn)自由釋放,其運(yùn)動(dòng)軌跡為一直線(xiàn),直線(xiàn)與豎直方向的夾角為θ,如圖所示,那么關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小,下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.唯一值是mgtanθq B.最大值是mgtanθq C.最小值是mgsinθq D.不可能是mgq 解析:帶電小球在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受到重力mg和電場(chǎng)力qE的作用。由平行四邊形定則可知,依據(jù)一個(gè)分力(mg)的大小、方向和合力的方向,可以作無(wú)數(shù)多個(gè)平行四邊形,如圖所示。在這無(wú)數(shù)個(gè)平行四邊形中,mg是一個(gè)固定的邊,其另一個(gè)鄰邊qE只有與合力F垂直時(shí)才能取得最小值,此時(shí)qE=mgsinθ,E=mgsinθq,選項(xiàng)C正確。 答案:C 二、非選擇題（一） 8.如圖所示,分別在A、B兩點(diǎn)放置點(diǎn)電荷Q1=+210-14 C和Q2=-210-14 C。在AB的垂直平分線(xiàn)上有一點(diǎn)C,且AB=AC=BC=610-2 m。求: (1)C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度; (2)如果有一個(gè)電子靜止在C點(diǎn),它所受的靜電力的大小和方向如何。 解析:(1)本題所研究的電場(chǎng)是點(diǎn)電荷Q1和Q2所形成的電場(chǎng)的合電場(chǎng)。因此C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是由Q1在C處電場(chǎng)強(qiáng)度E1C和Q2在C處的電場(chǎng)強(qiáng)度E2C的合電場(chǎng)強(qiáng)度。根據(jù)E=kQr2得 E1C=kQ1r12=9.0109210-14(610-2)2N/C=0.05N/C 方向如圖所示。同理求得E2C=kQ2r12=0.05N/C,方向如圖所示。 根據(jù)平行四邊形定則作出E1C和E2C的合電場(chǎng)強(qiáng)度如圖所示。 △CE1CEC是等邊三角形,故EC=E1C=0.05N/C,方向與AB平行指向右。 (2)電子在C點(diǎn)所受的力的大小為 F=qEC=1.610-190.05N=0.810-20N 因?yàn)殡娮訋ж?fù)電,所以方向與EC方向相反。 答案:(1)0.05 N/C,方向與AB平行指向右 (2)0.810-20 N ,方向與EC方向相反 9.如圖,A為帶正電荷Q的金屬板,沿金屬板的垂直平分線(xiàn)在距離板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(chǎng)力作用而偏轉(zhuǎn)θ角后靜止。設(shè)小球是用絕緣絲線(xiàn)懸掛于O點(diǎn),求小球所在處的電場(chǎng)強(qiáng)度。 解析:分析小球的受力如圖所示,由平衡條件得 F電=mgtanθ 由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式得,小球所在處的電場(chǎng)強(qiáng)度 E=F電q=mgtanθq 由于小球帶正電,所以小球所在處的電場(chǎng)強(qiáng)度方向?yàn)樗较蛴摇? 答案:mgtanθq 三、選擇題（二） 1.(多選)如圖所示,在真空中把一原來(lái)不帶電的絕緣導(dǎo)體向帶負(fù)電的小球P緩緩靠近(不相碰),下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.B端的感應(yīng)電荷越來(lái)越多 B.導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越大 C.導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度恒大于N點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度 D.導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M、N兩點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度相等 解析:在絕緣導(dǎo)體向帶電小球移動(dòng)過(guò)程中,導(dǎo)體中電荷受到外電場(chǎng)的作用力變大,使電荷不斷定向移動(dòng),故選項(xiàng)A正確。由于導(dǎo)體緩慢移動(dòng),所以移動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)體可視為總是處于靜電平衡狀態(tài),其內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)等于零,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。要使合電場(chǎng)強(qiáng)度等于零,感應(yīng)電荷在M、N兩端的電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)與帶電小球A在M、N兩端產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,方向相反,由E=kQr2可知選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案:AC 2.如圖所示,在光滑絕緣的水平面上有帶異種電荷的小球A、B,把它們置于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,保持相對(duì)靜止并共同向右做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。設(shè)A、B的電荷量絕對(duì)值分別為QA、QB,則下列判斷正確的是(　　) A.小球A帶正電,小球B帶負(fù)電,且QA>QB B.小球A帶正電,小球B帶負(fù)電,且QAQB D.小球A帶負(fù)電,小球B帶正電,且QA

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