高中物理《必修第三冊》課后習(xí)題 3.第二課時　電場線

第二課時電場線合格考達(dá)標(biāo)練1.(2021遼寧沈陽高二期末)取一個銅質(zhì)小球置于圓形玻璃器皿中心,將蓖麻油和頭發(fā)碎屑置于玻璃器皿內(nèi)拌勻。用起電機(jī)使銅球帶電時,銅球周圍的頭發(fā)碎屑會呈現(xiàn)發(fā)散狀圖樣。下列說法正確的是()A.電場線是真實(shí)存在的B.發(fā)散狀的黑線是電場線C.帶電銅球周圍存在著電場D.只在發(fā)散狀的黑線處存在著電場答案C解析電場可以用電場線來描述,電場線是人為假想出來的線,其實(shí)并不存在,故A、B錯誤;電場是電荷周圍空間里存在的一種特殊物質(zhì),只要有電荷,就一定有電場,故C正確;發(fā)散狀的黑線只是通過實(shí)驗來形象地模擬并描述電場線分布的,沒有黑線處也依然存在電場,故D錯誤。2.(2021山東濰坊高二檢測)電場線可以形象地描述電場的強(qiáng)弱和方向。如圖為等量異種電荷電場的電場線分布圖,M、N為該電場中的兩點(diǎn),下列說法中正確的是()A.左側(cè)電荷帶負(fù)電,右側(cè)電荷帶正電B.左側(cè)電荷帶正電,右側(cè)電荷帶負(fù)電C.M、N兩點(diǎn)電場強(qiáng)度方向相同D.M、N兩點(diǎn)電場強(qiáng)度大小相等答案B解析電場線從正電荷出發(fā),終止于負(fù)電荷,則左側(cè)電荷帶正電,右側(cè)電荷帶負(fù)電,所以A錯誤,B正確;電場線的疏密體現(xiàn)電場強(qiáng)度強(qiáng)弱,而電場線某點(diǎn)的切線方向,即為該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向,則M、N兩點(diǎn)電場強(qiáng)度方向不相同,大小不相等,故C、D錯誤。3.如圖所示是點(diǎn)電荷Q周圍的電場線,圖中A到Q的距離小于B到Q的距離。以下判斷正確的是()A.Q是正電荷,A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場強(qiáng)度B.Q是正電荷,A點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場強(qiáng)度C.Q是負(fù)電荷,A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場強(qiáng)度D.Q是負(fù)電荷,A點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場強(qiáng)度答案A解析正點(diǎn)電荷的電場是向外輻射的,電場線密的地方電場強(qiáng)度大,所以A正確。4.某電場的電場線分布如圖所示,下列說法正確的是()A.c點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場強(qiáng)度B.若將一試探電荷+q由a點(diǎn)靜止釋放,它將沿電場線運(yùn)動到b點(diǎn)C.b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于d點(diǎn)的電場強(qiáng)度D.a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向相同答案C解析電場線的疏密表征了電場強(qiáng)度的大小,由題圖可知Ea<Eb,Ed>Ec,Eb>Ed,Ea>Ec,故選項C正確,選項A錯誤。由于電場線是曲線,由a點(diǎn)靜止釋放的正電荷不可能沿電場線運(yùn)動,故選項B錯誤。電場線的切線方向為該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向,a點(diǎn)和b點(diǎn)的切線不在同一條直線上,故選項D錯誤。5.如圖所示,在真空中等量異種點(diǎn)電荷形成的電場中:O是電荷連線的中點(diǎn),C、D是連線中垂線上關(guān)于O對稱的兩點(diǎn),A、B是連線延長線上的兩點(diǎn),且到正、負(fù)電荷的距離均等于兩電荷間距的一半。則以下結(jié)論正確的是()A.B、C兩點(diǎn)電場強(qiáng)度方向相同B.A、B兩點(diǎn)電場強(qiáng)度相同C.C、O、D三點(diǎn)比較,O點(diǎn)電場強(qiáng)度最弱D.A、O、B三點(diǎn)比較,O點(diǎn)電場強(qiáng)度最弱答案B解析根據(jù)電場線分布情況可知,B、C兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向相反,故A錯誤;根據(jù)對稱性可知,A、B兩處電場線疏密程度相同,則A、B兩點(diǎn)電場強(qiáng)度大小相同,方向也相同,故B正確;根據(jù)電場線的分布情況可知,C、O、D三點(diǎn)中,O處電場線最密,則O點(diǎn)的電場強(qiáng)度最強(qiáng),故C錯誤;設(shè)A到+q的距離為r,則A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為EA=kqr2-kq(3r)2=8kq9r2;O點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為EO=2kqr26.(2021北京交大附中高二期中)如圖所示,在豎直放置的光滑半圓形絕緣細(xì)管的圓心O處放一點(diǎn)電荷?，F(xiàn)將質(zhì)量為m、電荷量為q的小球從半圓形管的水平直徑端點(diǎn)A由靜止釋放,小球沿細(xì)管滑到最低點(diǎn)B時,對管壁恰好無壓力。若小球所帶電荷量很小,不影響O點(diǎn)處的點(diǎn)電荷的電場,則置于圓心處的點(diǎn)電荷在B點(diǎn)處的電場強(qiáng)度的大小為多少?答案3解析由點(diǎn)電荷形成的電場線輻射形狀可知,小球從A沿管到達(dá)B的過程中靜電力時刻與位移垂直,不做功據(jù)動能定理得mgR=12mvB在B點(diǎn)由牛頓第二定律得Eq-mg=mvB2由①②得E=3等級考提升練7.如圖所示,傾角為θ的光滑絕緣斜面固定在水平面上。為了使質(zhì)量為m,帶電荷量為+q的小球靜止在斜面上,可加一平行紙面的勻強(qiáng)電場(未畫出),則()A.電場強(qiáng)度的最小值為mgB.若電場強(qiáng)度E=mgqC.若電場強(qiáng)度方向從沿斜面向上逐漸轉(zhuǎn)到豎直向上,則電場強(qiáng)度逐漸增大D.若電場強(qiáng)度方向從沿斜面向上逐漸轉(zhuǎn)到豎直向上,則電場強(qiáng)度先減小后增大答案C解析帶電荷量為+q的小球靜止在斜面上,受重力、支持力和電場力,三力的合力為零,則三個力的首尾相連構(gòu)成矢量三角形,如圖所示。由圖可知,當(dāng)電場力與支持力垂直時即電場力沿斜面向上時,電場力最小,則電場強(qiáng)度最小,由平衡條件得:qEmin=mgsinθ,解得:Emin=mgsinθq,故A錯誤;若電場強(qiáng)度E=mgq,則電場力與重力大小相等,電場力方向可能豎直向上,也可能斜向下,故B錯誤;由圖可知,若電場強(qiáng)度方向從沿斜面向上逐漸轉(zhuǎn)到豎直向上,則電場力與豎直方向夾角逐漸減小,電場力逐漸增大,則電場強(qiáng)度逐漸增大,故8.(2021山東濰坊高二聯(lián)考)如圖所示的四種電場中,分別標(biāo)記有a、b兩點(diǎn)。其中a、b兩點(diǎn)電場強(qiáng)度大小相等、方向相反的是()A.甲圖中與點(diǎn)電荷等距的a、b兩點(diǎn)B.乙圖中兩等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn)C.丙圖中兩等量同種點(diǎn)電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn)D.丁圖中非勻強(qiáng)電場中的a、b兩點(diǎn)答案C解析甲圖中與點(diǎn)電荷等距的a、b兩點(diǎn),電場強(qiáng)度大小相同,方向不相反,故A錯誤;對乙圖,根據(jù)電場線的疏密及對稱性可判斷,a、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等、方向相同,故B錯誤;丙圖中兩等量同種點(diǎn)電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn),電場強(qiáng)度大小相同,方向相反,故C正確;對丁圖,根據(jù)電場線的疏密可判斷,b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于a點(diǎn)的電場強(qiáng)度,故D錯誤。9.經(jīng)過探究,某同學(xué)發(fā)現(xiàn):點(diǎn)電荷和無限大的接地金屬平板間的電場(如圖甲所示)與等量異種點(diǎn)電荷之間的電場分布(如圖乙所示)的一部分相同。圖丙中點(diǎn)電荷q到MN的距離OA為L,AB是以電荷q為圓心、L為半徑的圓上的一條直徑,則B點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小是()A.10kq9L2C.8kq9L2答案C解析由題意知,丙圖電場分布與乙圖虛線右側(cè)電場分布相同,故B處的電場可看作由位于B左側(cè)3L處的電荷-q和位于B左側(cè)L處的電荷+q產(chǎn)生的電場疊加而成,故B處電場強(qiáng)度大小E=kqL210.(2021廣東潮州模擬)兩個電荷量分別為Q1、Q2的質(zhì)點(diǎn)周圍的電場線如圖所示,由圖可知()A.兩質(zhì)點(diǎn)帶異號電荷,且Q1>Q2B.兩質(zhì)點(diǎn)帶異號電荷,且Q1<Q2C.兩質(zhì)點(diǎn)帶同號電荷,且Q1>Q2D.兩質(zhì)點(diǎn)帶同號電荷,且Q1<Q2答案A解析由電場線的方向知兩質(zhì)點(diǎn)帶異號電荷,排除C、D選項,由電場線疏密知Q1>Q2,選項A正確。11.(多選)(2021山東濰坊聯(lián)考)如圖所示,某無限長的粗糙絕緣直桿與等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線重合,桿豎直放置。桿上有A、B、O三點(diǎn),其中O為等量異種點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn),AO=BO?，F(xiàn)將一帶電小圓環(huán)從桿上A點(diǎn)以初速度v0向B點(diǎn)滑動,滑到B點(diǎn)時速度恰好為0,則關(guān)于小圓環(huán)的運(yùn)動,下列說法正確的是()A.運(yùn)動的加速度逐漸減小B.運(yùn)動的加速度先增大后減小C.運(yùn)動到O點(diǎn)的速度為vD.運(yùn)動到O點(diǎn)的速度大于v答案BD解析帶電小圓環(huán)的重力不變,靜電力的方向不變,但大小變化,從A到B電場強(qiáng)度先增大后減小,靜電力先增大后減小,使得滑動摩擦力先增大后減小,導(dǎo)致運(yùn)動的加速度先增大后減小。整個過程中帶電小圓環(huán)做變減速直線運(yùn)動,作出v-t圖像,如圖所示,由圖像可知,小圓環(huán)運(yùn)動到O點(diǎn)的速度v'大于v02,所以選12.如圖所示,有一水平向左的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度為E=1.25×104N/C,一根長L=1.5m、與水平方向的夾角θ=37°的光滑絕緣細(xì)直桿MN固定在電場中,桿的下端M固定一個帶電小球A,電荷量Q=+4.5×10-6C;另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動,電荷量q=+1.0×10-6C,質(zhì)量m=1.0×10-2kg。將小球B從桿的上端N靜止釋放,小球B開始運(yùn)動。靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:(1)小球B開始運(yùn)動時的加速度大小。(2)小球B的速度最大時,與M端的距離r。答案(1)3.2