2020版高中物理（新教材）人教必修第3冊：課時分層作業(yè)3 電場 電場強度

課時分層作業(yè)(三)電場電場強度(時間：40分鐘分值：100分)[合格基礎練]一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．關于電場強度，下列說法正確的是()A．在以點電荷為球心、r為半徑的球面上，各點的電場強度都相同B．正電荷周圍的電場強度一定比負電荷周圍的電場強度大C．若放入正電荷時，電場中某點的電場強度方向向右，則放入負電荷時，該點的電場強度方向仍向右D．電荷所受到的靜電力很大，說明該點的電場強度很大C[電場強度是矢量，在以點電荷為球心、r為半徑的球面上，各點的電場強度的大小是相同的，但是方向不同，所以不能說電場強度相同，選項A錯誤；判定場強大小的方法是在該處放置一試探電荷，根據(jù)E＝eq\f(F,q)來比較，與產生電場的場源電荷的正負沒有關系，選項B錯誤；電場強度的方向與試探電荷無關，選項C正確；雖然電場強度的大小可以用E＝eq\f(F,q)來計算，但E＝eq\f(F,q)并不是電場強度的決定式，電場中某點的電場強度大小是一個定值，與所放入的試探電荷及電荷的受力情況無關，選項D錯誤。]2．用電場線能直觀、方便地比較電場中各點的場強大小與方向。如圖是靜電除塵集塵板與放電極間的電場線，A、B是電場中的兩點，則()A．EA＜EB，方向不同 B．EA＜EB，方向相同C．EA＞EB，方向不同 D．EA＞EB，方向相同C[根據(jù)電場線的疏密表示電場強度的大小，知EA＞EB。電場強度的方向為電場線上該點的切線方向，可知，A、B兩點的場強方向不同，故選項C正確，A、B、D均錯誤。]3.(多選)如圖所示是一簇未標明方向、由單一點電荷產生的電場線，虛線是一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡，a、b是軌跡上的兩點。若帶電粒子在運動中只受電場力作用，根據(jù)此圖可判斷出該帶電粒子()A．電性與場源電荷的電性相同B．在a、b兩點所受電場力大小Fa>FbC．在a、b兩點的速度大小va>vbD．在a、b兩點的動能Eka<EkbBC[根據(jù)帶電粒子的運動軌跡可知，帶電粒子所受電場力的方向跟電場線共線，指向運動軌跡曲線彎曲的內側，由此可知，帶電粒子與場源電荷電性相反，選項A錯誤；a點電場線比b點密，所以a點場強較大，帶電粒子在a點所受電場力較大，選項B正確；假設帶電粒子由a點運動到b點，所受電場力方向與速度方向之間的夾角大于90°，電場力做負功，帶電粒子的動能減少，速度減小，即Eka>Ekb，va>vb，同理可分析帶電粒子由b點運動到a點時也有Eka>Ekb，va>vb，故選項C正確，D錯誤。]4．如圖所示是在一個電場中A、B、C、D四點分別引入試探電荷時，測得的試探電荷的電荷量跟它所受靜電力的函數(shù)關系圖像，那么下列敘述正確的是()A．A、B、C、D四點的電場強度大小相等B．A、B、C、D四點的電場強度大小關系是ED>EA>EB>ECC．A、B、C、D四點的電場強度大小關系是EA>EB>ED>ECD．無法確定這四個點的電場強度大小關系B[題圖中給出了A、B、C、D四個位置上試探電荷所受靜電力大小與其電荷量的變化關系，由電場強度的定義式E＝eq\f(F,q)可知，F(xiàn)q圖像的斜率代表電場強度。斜率大的電場強度大，斜率小的電場強度小。故選項B正確，選項A、C、D錯誤。]5.如圖所示，一電子沿等量異種點電荷連線的中垂線由A→O→B勻速運動，電子重力不計，則電子除受電場力外，所受的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B[由電場的疊加原理，等量異種點電荷在其連線的中垂線上的電場強度在O點最大。離O點越遠場強越小，但各點的場強方向是相同的，都是水平向右(如圖所示)。電子沿中垂線勻速運動時，所受合力為零，電子受到的電場力方向與場強的方向相反，即水平向左，大小先變大后變小，因此另一個力先變大后變小，方向水平向右。]6．如圖所示，在光滑絕緣水平面上，三個帶電小球a、b和c分別位于邊長為l的正三角形的三個頂點上。a、b帶正電，電荷量均為q，c帶負電。整個系統(tǒng)置于方向水平的勻強電場中。已知靜電力常量為k。若三個小球均處于靜止狀態(tài)，則勻強電場電場強度的大小為()A．eq\f(\r(3)kq,3l2) B．eq\f(\r(3)kq,l2)C．eq\f(3kq,l2) D．eq\f(2\r(3)kq,l2)B[設小球c帶電荷量為Q，由庫侖定律可知小球a對小球c的庫侖引力為F＝keq\f(qQ,l2)，小球b對小球c的庫侖引力為F＝keq\f(qQ,l2)，兩個力的合力為2Fcos30°。設水平勻強電場的電場強度的大小為E，對小球c，由平衡條件可得QE＝2Fcos30°，解得E＝eq\f(\r(3)kq,l2)，選項B正確。]二、非選擇題(14分)7.如圖所示，A為帶正電Q的金屬板，在金屬板右側用絕緣細線懸掛一質量為m、電荷量為＋q的小球，小球受到水平向右的靜電力作用而使細線與豎直方向成θ角，且此時小球在金屬板的垂直平分線上距板r處，試求小球所在處的電場強度。(重力加速度為g)[解析]分析小球的受力情況，如圖所示，由平衡條件可得小球受到A板的庫侖力F＝mgtanθ小球所在處的電場強度E＝eq\f(F,q)＝eq\f(mgtanθ,q)因為小球帶正電，所以電場強度的方向為水平向右。[答案]eq\f(mgtanθ,q)，方向水平向右[等級過關練]一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1．(多選)A、B是一條電場線上的兩個點，一帶負電的微粒僅在電場力作用下以一定初速度從A點沿電場線運動到B點，其速度—時間圖像如圖所示。則這一電場不可能是下列圖中的()ABCDBCD[負電荷受力方向和電場線方向相反，由v-t圖像可知，微粒做加速度不斷增大的減速運動，故A可能，B、C、D不可能。]2.如圖所示，O是半徑為R的正N邊形(N為大于3的偶數(shù))外接圓的圓心，在正N邊形的一個頂點A放置一個帶電荷量為＋2q的點電荷，其余頂點分別放置帶電荷量均為－q的點電荷(未畫出)。則圓心O處的場強大小為()A．eq\f(2kq,R2)B.eq\f(3kq,R2)C．eq\f(N－1kq,R2)D．eq\f(Nkq,R2)B[由對稱性及電場疊加原理可知，圓心O處的電場可等效為由正N邊形的頂點A放置的一個帶電荷量為＋2q的點電荷與過該點直徑的另一端的頂點放置的一個帶電荷量為－q的點電荷共同產生的，由點電荷電場強度公式知圓心O處的場強大小為E＝eq\f(3kq,R2)，故選項B正確。]3．(2019·全國卷Ⅰ)如圖所示，空間存在一方向水平向右的勻強電場，兩個帶電小球P和Q用相同的絕緣細繩懸掛在水平天花板下，兩細繩都恰好與天花板垂直，則()A．P和Q都帶正電荷B．P和Q都帶負電荷C．P帶正電荷，Q帶負電荷D．P帶負電荷，Q帶正電荷D[對P、Q整體進行受力分析可知，在水平方向上整體所受電場力為零，所以P、Q必帶等量異種電荷，選項A、B錯誤；對P進行受力分析可知，勻強電場對它的電場力應水平向左，與Q對它的庫侖力平衡，所以P帶負電荷，Q帶正電荷，選項D正確，C錯誤。]4．如圖所示，三根均勻帶電的等長絕緣棒組成等邊三角形ABC，P為三角形的中心，當AB、AC棒所帶電荷量均為＋q，BC棒帶電荷量為－2q時，P點場強大小為E，現(xiàn)將BC棒取走，AB、AC棒的電荷分布不變，則取走BC棒后，P點的場強大小為()A．eq\f(E,4)B．eq\f(E,3)C．eq\f(E,2)D．EB[根據(jù)電場疊加原理分析，AB棒和AC棒在P點的場強大小相等，夾角為120°，兩者的合場強與分場強相等，BC棒在P點的場強等于AB棒的二倍，故取走BC棒后，P點的場強大小為eq\f(E,3)，B選項正確。]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(12分)如圖所示，空間中A、B、C三點的連線恰構成一直角三角形，且∠C＝30°，AB＝L，在B、C兩點分別放置一點電荷，它們的電荷量分別是＋Q與－Q(靜電力常量為k)。求斜邊AC的中點D處的電場強度。[解析]連接BD，三角形ABD為等邊三角形，可得BD＝CD＝AB＝L。點電荷＋Q與－Q在D處產生的場強大小均為E1＝keq\f(Q,L2)，方向如圖所示，二者之間夾角大小為60°。據(jù)電場的疊加原理可知，D處的電場強度為這兩個場強的矢量和，可解得E＝2E1cos30°＝2×eq\f(kQ,L2)×eq\f(\r(3),2)＝eq\f(\r(3)kQ,L2)，方向水平向右。[答案]eq\f(\r(3)kQ,L2)，方向水平向右6．(14分)電荷量為q＝1×10－4C的帶正電小物塊置于絕緣水平面上，所在空間存在沿水平方向且方向始終不變的電場，電場強度E的大小與時間t的關系和物塊速度v與時間t的關系如圖所示。若重力加速度g取10m/s2，求：(1)物塊的質量m；(2)物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ。[解析](1)由圖可知，前2s物塊做勻加速