2019-2020学年高中物理人教版选修3-1同步作业与测评:1.3 电场强度 Word版含解析.pdf
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1、 第三节 电场强度 1.试探电荷(检验电荷) 用来检测电场是否存在及其强弱分布情况的电荷,是研究电场的工具。 2场源电荷 激发或产生我们正在研究的电场的电荷,是电场的来源。 3电场强度 (1)定义:放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量的比值叫 做该点的电场强度。 (2)公式:E 。 F q (3)单位:牛/库,符号N/C。 (4)方向:规定为正电荷在该点受的电场力的方向。 (5)物理意义:电场强度是反映电场本身的力的性质的物理量,其大小表示 电场的强弱。 4电场线 为了形象描述电场而假想的一条条有方向的曲线。曲线上每点的切线 10 11 的方向表示该点的电场强度的方向。 5电场线的特
2、点 (1)电场线从正电荷或无限远出发,终止于负电荷或无限远。 12 13 14 15 (2)电场线在电场中不相交。 (3)电场强度较大的地方,电场线较密;电场强度较小的地方,电场线较 16 17 疏。 (4)电场线上任一点顺着电场线的切线方向,就表示该点电场强度的方向。 18 (5)电场线不是实际存在的曲线,是为了形象描述电场而假想的。 6匀强电场 (1)定义:各点电场强度的大小相等、方向相同的电场。 19 20 (2)匀强电场的电场线:间隔相等的平行直线。 21 考点一 1.关于电场,下列叙述中 正确的是( ) A对 点电荷激发的电场,以点电荷为球心、r 为半径的球面上,各点的电场强度都 相
3、同 B正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大 C在电场中某点放入试探电荷 q,该点的电场强度为 E ,取走 q 后,该点 F q 电场强度不为零 D试探电荷所受电场力很大,该点电场强度一定很大 答案 C 解析 电场强度是矢量,不仅有大小,而且有方向,以点电荷 Q 为球心、半 径为 r 的球面上,电场强度的大小 Ek相同,但方向不同,A 错误;由 Ek Q r2 Q r2 可得 : 点电荷周围的电场强度 E 只由点电荷的电量 Q 与离点电荷 Q 的距离 r 决定, 与点电荷的正、负无关,B 错误;电场强度 E 是反映电场力的性质的物理量,试 探电荷是用来体现这一性质的 “工具” , C
4、 正确 ; E , 式中 E 的大小并不是由 F、 q F q 来决定的。在电场中某一点放入一试探电荷 q,那么 q 越大,F 越大,而 这一比 F q 值不变,D 错误。 2. 如图所示,在一带负电的导体 A 附近有一点 B,如在 B 处放置一个 q1 2.0108 C 的电荷,测出其受到的静电力 F1大小为 4.0106 N,方向如图所示, 则 B 处场强多大?如果换用一个 q24.0107 C 的电荷放在 B 点, 其受力多大? 此时 B 处场强多大? 答案 200 N/C 8.0105 N 200 N/C 解析 由场强公式可得 EB N/C200 N/C, F1 q1 4.0 106
5、2.0 108 因为是负电荷,所以场强方向与 F1方向相反。 q2在 B 点所受静电力 F2q2EB4.0107200 N8.0105 N, 方向与场强方向相同,也就是与 F1反向。此时 B 处场强仍为 200 N/C 不变, 方向与 F1相反。 考点二 电场强度的矢量性 电场叠加原理 3. 如图所示,M、N 和 P 是以 MN 为直径的半圆弧上的三点,O 点为半圆弧的圆 心,MOP60。电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于 M、N 两点,这 时 O 点电场强度的大小为 E1; 若将 N 点处的点电荷移至 P 点, 则 O 点的电场强度 大小变为 E2。E1与 E2之比为( ) A12 B
6、21 C2 D433 答案 B 解析 依题意,当两个电荷量相等的正、负点电荷分别在 M、N 两点时,两个点电 荷在 O 点产生的电场强度之和 E1EMEN,且 EMEN,故有 EMEN; 当 N E1 2 点处的点电荷移至 P 点时,O 点电场强度如图所示,合电场强度大小为 E2, E1 2 则 ,B 正确。 E1 E2 2 1 4. 如图所示,A、B、C 三点为一直角三角形的三个顶点,B30,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, qAqB_。 答案 负 18 解析 如图所示,放在 A 点和 B 点的点电荷在 C 处产生的
7、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:由 CA 和由 BC,故 qA带 负电, qB带正电, 且 EB2EA, 即 k2k, 又由几何关系知2, 所以 qA qB BC2 qA AC2 BCAC qB18。 考点三 电场线的特点及应用 5.下列关于电场线的几种说法中,正确的是( ) A沿电场线的方向,电场强度必定越来越小 B在多个电荷产生的电场中,电场线是可以相交的 C点电荷在电场中的运动轨迹一定跟电场线是重合的 D电场线越密的地方,同一试探电荷所受的电场力越大 答案
8、 D 解析 负点电荷的电场沿电场线方向电场强度增大,A 错误;根据电场的唯 一性的原则,多个电荷在某一点产生的电场强度应是每一个电荷在该点产生的电 场强度的矢量和,只能有唯一的电场强度,电场线不相交,B 错误 ; 运动的轨迹和 电场线不一定重合, C 错误 ; 根据电场线的物理意义, 电场线密的区域电场强度大, 同样,试探电荷受到的电场力越大,D 正确。 6 (多选)如图中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线, 在这条线上有 A、 B 两点,用 EA、EB分别表示 A、B 两处的场强大小,则( ) AA、B 两点的场强方向相同 B电场线从 A 指向 B,所以 EAEB CA、B 同在一条电场线
9、上,且电场线是直线,所以 EAEB D不知 A、B 附近的电场线分布状况,EA、EB的大小不能确定 答案 AD 解析 根据电场线的物理意义,线上各点的切线方向表示该点的场强方向。 因题中的电场线是直线,所以 A、B 两点的场强方向相同,都沿着电场线向右,A 正确;因为电场线的疏密程度反映了场强的大小,但由于题中仅画出一条电场线, 不知道 A、B 附近电场线的分布状况,所以无法确定 EA与 EB的大小关系,B、C 错误,D 正确。 对应学生用书 P6 1关于点电荷、元电荷、检验电荷,下列说法正确的是( ) A元电荷实际上是指电子和质子本身 B点电荷所带电荷量一定很小 C点电荷所带电荷量一定是元电
10、荷电荷量的整数倍 D点电荷、元电荷、检验电荷是同一种物理模型 答案 C 解析 元电荷是带电量的最小值, 它不是电荷, 不是电子和质子本身, A 错误 ; 点电荷是将带电物体简化为一个带电的点,带电物体能不能看成点电荷,不是看 带电体的体积大小和电量大小,而是看带电物体的大小对于两个电荷的间距能不 能忽略不计,所以点电荷所带电荷量不一定很小,B 错误 ; 元电荷是带电量的最小 值,所有带电物体的电荷量一定等于元电荷电荷量的整数倍,C 正确 ; 点电荷是一 种理想化模型,元电荷又称“基本电量” ,是最小电荷单位,检验电荷是用来检验 电场是否存在的电荷,带电量很小的电荷,D 错误。 2(多选)如图所
11、示是电场中某点的电场强度 E 与放在该点处的检验电荷 q 及 所受电场力 F 之间的函数关系图象,其中正确的是( ) 答案 AD 解析 电场强度 E 应由场源电荷和该点的空间位置决定,与试探电荷 q 无关, A 正确;当电场强度确定时,电场力 FqEq,D 正确。 3电场中有一点 P,下列说法正确的是( ) A若放在 P 点电荷的电荷量减半,则 P 点的电场强度减半 B若 P 点没有检验电荷,则 P 点电场强度为零 CP 点电场强度越大,则同一电荷在 P 点所受静电力越大 DP 点的电场强度方向为该点的电荷的受力方向 答案 C 解析 电场中某点的电场强度是不依赖于检验电荷而客观存在的。但为了知
12、 道电场中某点的电场强度,可以把一个检验电荷放入该点,其受到的静电力 F 与 自身的电荷量 q 的比值可反映该点电场强度的大小,但该点的电场强度由电场本 身决定, 与检验电荷的电荷量多少、 电性、 有无均无关, A、 B 错误 ; 由E 得 FqE, F q 当 q 一定时,F 与 E 成正比,C 正确 ; 电场中某点的电场强度方向规定为正电荷在 该点时受到的电场力方向,与负电荷受力的方向相反,由于 D 项中未说明该点电 荷的正负,故不能确定 P 点的电场强度方向是否与电荷的受力方向相同,D 错误。 4(多选)如图甲所示,AB 是一个点电荷形成的电场中的一条电场线,图乙则 是放在电场线上 a、
13、b 处的检验电荷的电荷量与所受电场力大小间的函数图象(Fq 图象),指定电场方向由 A 指向 B 为正方向,由此可以判定( ) A场源可能是正电荷,位置在 A 侧 B场源可能是正电荷,位置在 B 侧 C场源可能是负电荷,位置在 A 侧 D场源可能是负电荷,位置在 B 侧 答案 BD 解析 由 FqE 和图乙知, q 相同时 b 点电场力较大, 故场源电荷位置在 B 侧, 由于检验电荷电性不确定,故场源电荷电性也不确定,B、D 正确。 5法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场,如图所示为点电荷 a、b 所形成电场的电场线分布图,以下几种说法中正确的是( ) Aa、b 为异种电荷,a 的电荷量小
14、于 b 的电荷量 Ba、b 为异种电荷,a 的电荷量大于 b 的电荷量 Ca、b 为同种电荷,a 的电荷量大于 b 的电荷量 Da、b 为同种电荷,a 的电荷量小于 b 的电荷量 答案 A 解析 电场线是从正电荷出发,负电荷终止,由电场线的分布图可知 a、b 为 异种电荷;又由公式 Ek ,可知场源的电荷量越大距离场源相同距离的位置场 Q r2 强越大, 电场线越密 ; 由图可知 b 处电场线密, a 处电场线稀疏, 故 QbQa, B、 C、 D 错误,A 正确。 6. 如图所示,abcde 是半径为 r 的圆的内接正五边形,当在顶点 a、b、c、d、e 处各固定有电荷量为Q 的点电荷时,O
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