2020-2021学年高中物理新教材人教版必修第三册作业：课时3　电场　电场强度 Word版含解析

2020-2021学年高中物理新教材人教版必修第三册作业：课时3　电场　电场强度 Word版含解析

一、单项选择题(每小题6分，共42分)‎ ‎1．下列说法中正确的是(　B　)‎ A．电场强度反映了电场力的性质，因此电场中某点的场强与试探电荷在该点所受的电场力成正比 B．电场中某点的场强等于F/q，但与试探电荷的受力大小及电荷量无关 C．电场中某点的场强方向即试探电荷在该点的受力方向 D．公式E＝F/q和E＝kQ/r2对于任何静电场都是适用的 解析：电场中某点的电场强度是唯一确定的，与场源电荷有关，与试探电荷无关．E＝kQ/r2，只适用于真空中点电荷形成的电场的电场强度的计算，故B选项正确．‎ ‎2．在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点．其中a、b两点电场强度大小相等、方向相反的是(　C　)‎ A．甲图中与点电荷等距的a、b两点 B．乙图中两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 C．丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 D．丁图中非匀强电场中的a、b两点 解析：甲图中与点电荷等距的a、b两点，场强大小相同，方向不相反，A错；对乙图来说，根据电场线的疏密及对称性可判断，b点和a点场强大小、方向均相同，B错；丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点，场强大小相同，方向相反，C对；对丁图来说，根据电场线的疏密可判断，b点的场强大于a点的场强，D错．‎ ‎3．如图所示，AB是某点电荷电场中的一条电场线．在电场线上P处自由释放一个负检验电荷时，它沿直线向B点运动．对此现象，下列判断正确的是(不计电荷重力)(　D　)‎ A．电荷向B做匀速运动 B．电荷向B做加速度越来越小的运动 C．电荷向B做加速度越来越大的运动 D．电荷向B做加速运动，加速度的变化情况不能确定 解析：由于负电荷从P点静止释放，它沿直线运动到B点，说明负电荷受力方向自P指向B，则场强方向自A指向B.由于正电荷、负电荷都能产生一段直线电场线，所以只能确定负电荷的受力方向向左(自P指向A)，不能确定受力变化情况，也就不能确定加速度变化情况，故选项D正确．‎ ‎4．如图，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，∠MOP＝60°.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点的场强大小变为E2，E1与E2之比为(　B　)‎ A．1∶2　 　B．2∶‎1　‎ 　C．2∶　 　D．4∶ 解析：依题意，每个点电荷在O点产生的场强为，则当N点处的点电荷移至P点时，O点场强如图所示，合场强大小为E2＝，则＝，B正确．‎ ‎5．如图所示一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速飞过，电子的重力不计，则电子所受另一个力的大小和方向的变化情况是(　B　)‎ A．先变大后变小，方向水平向左 B．先变大后变小，方向水平向右 C．先变小后变大，方向水平向左 D．先变小后变大，方向水平向右 解析：等量异种电荷的电场线分布如图①‎ 所示，由图中电场线的分布可以看出，从A到O，电场线由疏到密；从O到B，电场线由密到疏，所以从A→O→B，电场强度应由小变大，再由大变小，而电场强度的方向沿电场线的切线方向，为水平向右，如图②所示．由于电子处于平衡状态，所受的合外力必为零，故另一个力应与电子所受的电场力大小相等、方向相反．电子所受的电场力与场强方向相反，即水平向左，电子从A→O→B过程中，电场力由小变大，再由大变小，故另一个力方向应水平向右，其大小先变大后变小，所以选项B正确．‎ ‎6.如图为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线，已知该电场线关于虚线对称，O点为A、B电荷连线的中点，a、b为其连线的中垂线上对称的两点，则下列说法正确的是(　D　)‎ A．A、B可能是带等量异号的正、负电荷 B．A、B可能是带不等量的正电荷 C．a、b两点处无电场线，故其电场强度可能为零 D．同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等，方向一定相反 解析：从电场线向外且对称可知，A、B点电荷带等量正电荷，A、B选项错误；根据电场的叠加，a点处的电场强度向上，b点处的电场强度向下，且由于对称性可知，两点电场强度大小相等，因此将同一试探电荷放在a、b两点处所受电场力大小相等，C错误，D正确．‎ ‎7．下列选项中的各圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各圆环间彼此绝缘．坐标原点O处电场强度最大的是(　B　) ‎ 解析：根据对称性和矢量叠加，D项O点的场强为零，C项等效为第二象限内电荷在O点产生的电场，大小与A项的相等，B项正、负电荷在O点产生的场强大小相等，方向互相垂直，合场强是其中一个的倍，也是A、C项场强的倍，因此B项正确．‎ 二、多项选择题(每小题8分，共24分)‎ ‎8.图甲为某一点电荷Q产生的电场中的一条电场线，A、B为电场线上的两点，一电子以某一速度沿电场线由A运动到B的过程中，其速度－时间图象如图乙所示，则下列叙述正确的是(　ABD　)‎ A．电场线方向由B指向A B．场强大小EA>EB C．Q可能为负电荷，也可能为正电荷 D．Q在A的左侧且为负电荷 解析：根据速度—时间图象分析，电荷做加速度减小的加速运动，所以电场力向右，电场线方向向左，A对；加速度减小，电场力减小，场强减小，B对；根据点电荷电场特点，Q只能在A的左侧且为负电荷，D对．‎ ‎9．关于电场线的特征，下列说法中正确的是(　AD　)‎ A．如果某空间中的电场线是曲线，那么在同一条电场线上各处的场强不相同 B．如果某空间中的电场线是直线，那么在同一条电场线上各处的场强相同 C．如果空间中只存在一个孤立的点电荷，那么这个空间中的任意两条电场线不相交；如果空间中存在两个以上的点电荷，那么这个空间中有许多电场线相交 D．电场中任意两条电场线都不相交 解析：如果电场线是曲线，那么这条曲线上各点的切线方向表示在该点的场强方向，故曲线上各点的场强方向不同，A选项正确；在电场中任何一点的场强是唯一确定的，两条电场线如相交，则交点有两个切线方向，该点场强就不再唯一，故D选项正确．‎ ‎10．把质量为m的正点电荷q，在电场中从静止释放，在它运动过程中如果不计重力，下述正确的是(　CD　)‎ A．点电荷运动轨迹必与电场线重合 B．点电荷的速度方向，必定和所在点的电场线的切线方向一致 C．点电荷的加速度方向，必与所在点的电场线的切线方向一致 D．点电荷的受力方向，必与所在点的电场线的切线方向一致 解析：明确受力方向和加速度方向与合力的方向的关系．正点电荷q由静止释放，如果电场线为直线，电荷将沿电场线运动，电场线如果是曲线，电荷一定不沿电场线运动(因为如果沿电场线运动，其速度方向与受力方向重合，不符合曲线运动的条件)，故A选项不正确；由于点电荷做曲线运动时，其速度方向与电场力方向不再一致(初始时刻除外)，故B选项不正确；而点电荷的加速度方向，也即电荷所受电场力方向必与该点场强方向一致，即与所在点的电场线的切线方向一致，故C、D选项正确．‎ 三、非选择题(共34分)‎ ‎11．(16分)如图所示，相距为2d的A和B两点上固定着等量异种的两个点电荷，电荷量分别为＋Q、－Q，‎ 在AB连线的中垂线上取一点P，垂足为O，∠PAO＝α，求：‎ ‎(1)－Q在P点的场强的大小和方向；‎ ‎(2)P点的场强的大小和方向．‎ 答案：(1)cos2α，方向P→B　(2)cos3α，方向平行于AB向右 解析：(1)负电荷在P点产生电场强度大小为：E＝，且r＝，‎ 解得：E＝＝cos2α，方向由P→B.‎ ‎(2)如图所示，P点电场强度是正负电荷在P点产生电场强度的矢量和，由图可知，EP＝2Ecosα＝cosα＝cos3α，方向平行于AB向右．‎ ‎12．(18分)如图所示，光滑斜面倾角为37°，一带有正电的小物块质量为m，电荷量为q，置于斜面上，当沿水平方向加有如图所示的匀强电场时，带电小物块恰好静止在斜面上，从某时刻开始，电场强度变化为原来的1/2，求：‎ ‎(1)原来的电场强度为多大？‎ ‎(2)物体运动的加速度大小；‎ ‎(3)沿斜面下滑距离为‎6 m时物体的速度．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝‎10 m/s2)‎ 答案：(1)　(2)‎3 m/s2‎ ‎(3)‎6 m/s 解析：(1)对小物块受力分析如右图所示，物块静止于斜面上，则 mgsin37°＝qEcos37°，‎ E＝mgtan37°/q＝.‎ ‎(2)当场强变为原来的1/2时，小物块的合外力 F合＝mgsin37°－qEcos37°＝mgsin37°.‎ 又F合＝ma，所以a＝‎3 m/s2，方向沿斜面向下．‎ ‎(3)由动能定理得F合·l＝mv2－0，‎ 所以mgsin37°·l＝mv2，所以v＝‎6 m/s.‎