物理 ：选修3-1 1.3《电场及其描述》课件（鲁科版）

欢迎进入物理课堂 1 下列关于电场强度的叙述正确的是 A 电场中某点的场强在数值上等于单位电荷受到的电场力B 电场中某点的场强与该点检验电荷所受的电场力成正比C 电场中某点的场强方向就是检验电荷在该点所受电场力的方向D 电场中某点的场强与该点有无检验电荷有关 解析 选A 对于电场中的同一点 电场强度的大小和方向是不变的 与检验电荷的电荷量无关 B D错误 电场中某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同 跟负电荷在该点所受的电场力的方向相反 因不知检验电荷的电性 无法判断 C错误 由E 可知 A正确 2 对于点电荷Q产生的电场 下列说法正确的是 A 电场强度的定义式仍成立 即E F q 式中的q就是产生电场的点电荷B 在真空中 电场强度的表达式为E 式中Q就是产生电场的点电荷C 在真空中 E 式中Q是试探电荷D 以上说法都不对 解析 选B 场强的定义式E 中 q是试探电荷 故A错 E 为点电荷Q产生场强的决定式 式中Q为场源电荷 故B正确 C D错误 3 以下关于电场线的说法正确的是 A 电场线是电荷移动的轨迹B 电场线是实际存在的曲线C 电场线是闭合的曲线D 电场线是起始于正电荷 或无穷远处 终止于负电荷 或无穷远处 解析 选D 电场线是为了描述电场假想出来的曲线 实际并不存在 B错误 电场线起始于正电荷 或无穷远处 终止于负电荷 或无穷远处 不会在没有电荷的地方起始或终止 是不闭合的曲线 C错误 D正确 电场线不一定与电荷移动的轨迹相同 它还与电荷的初始速度及电场线的曲直有关 A错误 4 如图为四种电场的电场线的分布图 一正电荷q仅在电场力作用下由a点向b点做加速运动 且加速度越来越小 则该电荷所在的电场是图中的 解析 选B 由牛顿第二定律可知 当加速度a逐渐减小时 电场力F也逐渐减小 又因为F qE 则电场强度E逐渐减小 由于电场线的疏密程度表示场强的大小 可判断A D错误 电荷带正电 C图中电荷逆着电场线运动 速度减小 C错误 B正确 典例1 在如图所示的直线上OM ON 现在O点固定一点电荷Q 在M点放置一点电荷q 1 0 10 10C 已知点电荷Q对点电荷q的作用力为F 1 0 10 8N 方向沿直线指向O点 求 1 M点的场强 2 拿走q后M点的场强 3 N点的场强 思路点拨 解答本题时应把握以下两点 标准解答 1 M点的场强EM N C 100N C 其方向与负电荷所受电场力的方向相反 因此M点的场强方向沿着OM连线背离O 2 M点的电场强度由场源电荷Q决定 与试探电荷q是否存在无关 所以M点的场强不变 大小仍为100N C 方向沿着OM连线背离O 3 M点的电场强度EM N点的电场强度EN 联立得EN EM 2 100N C 25N C 方向沿着ON连线背离O答案 1 100N C 方向沿着OM连线背离O 2 100N C 方向沿着OM连线背离O 3 25N C 方向沿着ON连线背离O 变式训练 关于电场 下列说法正确的是 A 由E 知 若q减半 则该处场强为原来的2倍B 由E 知 E与Q成正比 而与r2成反比C 由E 知 在以Q为球心 r为半径的球面上 各处场强大小相同 但方向不同D 电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向 解析 选B C 因E F q为场强定义式 而电场中某点场强E只由电场本身决定 与是否引入试探电荷及q的大小 正负无关 故A错 E 是点电荷Q的电场中各点场强的决定式 故E 是正确的 即B对 因场强为矢量 E相同意味着大小 方向都相同 而在该球面上各处E大小相同而方向不同 故C对 因所放电荷的电性未知 若为正电荷 则E与正电荷受力方向相同 否则相反 故D错 典例2 某静电场中的电场线如图所示 带电粒子在电场中仅受电场力作用 其运动轨迹如图中虚线所示 由M运动到N 以下说法正确的是A 这个电场可能是负点电荷形成的B 粒子必定带正电荷C 粒子在M点所受的电场力比在N点所受的电场力大D 粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度 思路点拨 解答本题时 应把握以下四点 自主解答 选B 负点电荷的电场线一定是直线 A错误 由于带电粒子在电场力的作用下做曲线运动 所以电场力应指向轨迹的凹侧 且沿电场线 故粒子带正电 B正确 电场线的疏密表示电场的强弱 同时加速度由电场力产生 由于M处电场线较N处疏 所以M处电场强度小 由E 知 带电粒子在M处受电场力小 故加速度也小 C D错误 变式训练 2010 苏州高二检测 一带电粒子从电场中的A点运动到B点 轨迹如图中虚线所示 不计粒子所受重力 则 A 粒子带正电B 粒子加速度逐渐减小C A点的速度大于B点的速度D 粒子的初速度不为零 解析 选B C D 带电粒子所受合外力 即静电力 指向轨迹凹侧 可知静电力方向向左 粒子带负电 A错误 根据EA EB 知B正确 粒子从A到B受到的静电力为阻力 C正确 由于粒子做减速曲线运动 所以初速度不为零 D正确 典例3 实线为三条未知方向的电场线 从电场中的M点以相同的速度飞出a b两个带电粒子 a b的运动轨迹如图中的虚线所示 a b只受电场力作用 则 A a一定带正电 b一定带负电B 电场力对a做正功 对b做负功C a的速度将减小 b的速度将增大D a的加速度将减小 b的加速度将增大 思路点拨 求解此题应把握以下两点 1 由粒子的运动轨迹可判断其所受静电力方向 2 做好粒子的受力分析和做功情况分析 标准解答 选D 由于电场线方向未知 故无法确定a b的电性 A错 电场力对a b均做正功 两带电粒子动能均增大 则速度均增大 B C均错 a向电场线稀疏处运动 电场强度减小 电场力减小 故加速度减小 b向电场线密集处运动 故加速度增大 D正确 1 2010 杭州高二检测 下列说法中不正确的是 A 只要有电荷存在 电荷周围就一定存在着电场B 电场是一种物质 与其他物质一样 是不依赖我们的感觉而客观存在的东西C 电荷间的相互作用是通过电场产生的 电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用D 电场和电场线一样 是人为设想出来的 其实并不存在 解析 选D 凡是有电荷的地方 周围就存在着电场 电荷的相互作用不可能超越距离 是通过电场传递的 电场对于处在其中的电荷有力的作用 A C正确 电场是一种客观存在 是物质存在的一种形式 不是人为假想出来的 而电场线是为了描述电场人为假想出来的 其实并不存在 B正确 D错 2 2010 榆林高二检测 已知A为电场中一固定点 在A点放一电量为q的电荷 受电场力为F A点的场强为E 则 A 若在A点换上 q A点场强方向发生变化B 若在A点换上电量为2q的电荷 A点的场强将变为2EC 若在A点移去电荷q A点的场强变为零D A点场强的大小 方向与q的大小 正负 有无均无关 解析 选D 在电场中的某一点的电场强度是确定的 与试探电荷的电荷量大小 正负 有无均无关 它反映了电场本身的一种性质 故D正确 3 2010 福州高二检测 一负电荷从电场中A点由静止释放 只受电场力作用 沿电场线运动到B点 它运动的速度 时间图象如图所示 则A B两点所在区域的电场线分布情况可能是图中的 解析 选C 由速度 时间图象可知电荷的速度增加 加速度也增加 即负电荷所受的电场力增加 可判断电场强度也必定增加 所以负电荷只能逆着电场线方向运动 且向着电场线密的地方运动 由此可知C正确 4 2010 天津高二检测 如图所示 在场强为E的匀强电场中有一个质量为m的带正电小球A悬挂在绝缘细线上 当小球静止时 细线与竖直方向成30 角 已知此电场方向恰使小球受到的电场力最小 则小球所带的电量应为 A B C D 解析 选D 由三角形定则可知 当电场力垂直于细线时 电场力最小 所以Eq mgsin30 小球所带的电量为q 1 2010 潍坊高二检测 5分 电场强度E的定义式为E 则 A 这个定义式只适用于点电荷产生的电场B 式中 F是放入电场中的电荷所受的力 q是放入电场中的电荷的电荷量C 式中 F是放入电场中的电荷所受的力 q是产生电场的电荷的电荷量D 在库仑定律的表达式F 中 是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小 而是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处的场强大小 解析 选B D 公式E 是场强的定义式 可以适用于任何电场 A错 式中F是放在电场中的检验电荷所受到的电场力 q是检验电荷的电量 不是产生电场的电荷的电量 B正确 C错 q2对q1的库仑力即是q1受到的电场力 据电场强度定义式E 得q1处的场强E 此即为q2在q1处的电场强度方向大小 同理q1在q2处的场强大小为 故D对 2 2010 杭州高二检测 5分 将电量为3 10 6C的负电荷 放在电场中A点 受到的电场力大小为6 10 3N 方向水平向右 则将电量为6 10 6C的正电荷放在A点 受到的电场力为 A 1 2 10 2N 方向水平向右B 1 2 10 2N 方向水平向左C 1 2 102N 方向水平向右D 1 2 102N 方向水平向左 解析 选B 由于负电荷受到的电场力方向水平向右 所以A点的电场强度方向水平向左 A点的电场强度E N C 2 103N C 将电量为6 10 6C的正电荷放在A点时 电场强度不变 受到的电场力方向向左 电场力的大小F Eq 2 103 6 10 6N 1 2 10 2N 故选B 3 5分 在下图各电场中 A B两点电场强度相同的是 解析 选C 电场强度是矢量 A B两点的电场强度相同时 电场线的疏密相同 方向也相同 因此只有C正确 4 5分 如图所示 AB是某个点电荷电场中的一条电场线 在AB线上O点放一个自由的负电荷 它将沿电场线向B点运动 则下列判断正确的是 A 电场线由B指向A 该电荷做加速运动 加速度越来越小B 电场线由B指向A 该电荷做加速运动 加速度大小的变化由题设条件不能确定 C 电场线由A指向B 该电荷做匀加速运动D 电场线由B指向A 该电荷做加速运动 加速度越来越大 解析 选B 由于自由负电荷沿电场线向B点运动 故电场线是由B指向A 一条电场线不能判断电场的强弱 故加速度的大小变化无法判断 故选项B正确 5 5分 如图所示是电场中某点的电场强度E及所受电场力F与放在该点处的试探电荷的电荷量q之间的函数关系图象 其中正确的是 解析 选A D 电场中某点的电场强度E不随F q变化 它是不变的 A正确 B错误 F与q成正比 C错误 D正确 6 5分 图甲中的AB是一个点电荷电场中的电场线 图乙则是放在电场线上a b处的试探电荷的电荷量与所受电场力间的函数图象 由此可判定 A 场源是正电荷 位于A侧B 场源是正电荷 位于B侧C 场源是负电荷 位于A侧D 场源是负电荷 位于B侧 解析 选A 根据E 可知F q图象的斜率k E 即图象的斜率在数值上等于该点的电场强度的数值 所以Ea Eb 所以场源电荷应在A侧 又由于电场线由A指向B 故为正电荷 7 2010 嘉兴高二检测 10分 如图所示 一根长为l的细绝缘线 上端固定 下端系一个质量为m的带电小球 将整个装置放入一匀强电场中 电场强度大小为E 方向水平向右 已知 当细线偏离竖直方向为 角时 小球处于平衡状态 试求 1 小球带何种电荷 带电量为多少 2 如果将细线剪断 小球经t时间所发生的位移大小 解析 1 对小球受力分析如图所示 小球共受到三个力的作用 重力 绳子对小球的拉力和水平向右的电场力 由电场强度方向水平向右 可知小球带正电 由Eq mgtan 得小球带电量q 2 将细线剪断后 小球只受重力和电场力 由牛顿第二定律得F合 ma 所以a 小球经t时间所发生的位移 答案 1 带正电 2 8 10分 如图甲所示 一个点电荷Q位于坐标轴Ox上某一点 已知坐标轴上A B两点的坐标分别为2 0m和5 0m 放在A B两点的试探电荷受到的电场力方向都跟x轴的正方向相同 电场力的大小跟试探电荷的电荷量关系图象如图乙中直线a b所示 放在A点的试探电荷带正电 放在B点的电荷带负电 求 1 B点的电场强度的大小和方向 2 试判断电荷Q的电性 并说明理由 3 点电荷Q的位置坐标 解析 1 由B点场强的定义式 结合所给图象 可知A B两点场强大小即为a b直线的斜率 可求得EA 40N C EB 2 5N C B点场强方向与试探电荷所受电场力方向相反 即沿x轴负方向 2 因为A B两点的试探电荷电性相反 而受到的电场力方向是同方向的 说明场源电荷Q一定在A B两点之间 而A点处正试探电荷受力方向沿x轴正方向 说明该点场强沿x轴正方向 因而场源电荷Q应带负电荷 3 设Q离A点距离为rA 有EA EB 解得rA 0 6m 所以Q的位置坐标为x xA rA 2 6m 答案 1 2 5N C沿x轴负方向 2 带负电理由见解析 3 x 2 6m 1 当在电场中某点放入电量为q的正检验电荷时 测得该点的场强为E 若在同一点放入电量为q 2q的检验电荷时 测得该点的场强 A 大小为2E 方向与E相同B 大小为2E 方向与E相反C 大小为E 方向与E相同D 大小为E 方向与E相反 解析 选C 电场中某点的电场强度与试探电荷的电性 电荷量无关 它是不变的 故选C 2 如图是表示在一个电场中a b c d四点分别引入检验电荷时 测得的检验电荷的电荷量跟它所受电场力的函数关系的图象 那么下列叙述正确的是 A 这个电场是匀强电场B a b c d四点的场强大小关系是Ed Ea Eb EcC a b c d四点的场强大小关系是Ea Eb Ec EdD 无法确定这四个点的场强大小关系 解析 选B 题图中给出了a b c d四个位置上所受静电力大小和电荷量的变化关系 由电场强度的定义式E 知 图线斜率的绝对值较大的对应场强较大 故选项B正确 3 下面是对点电荷的电场强度公式E 的几种不同理解 其中正确的是 A 当r 0时 E B 当r 时 E 0C 某点场强大小与距离r成反比D 以点电荷Q为球心 r为半径的球面上各处的场强相同 解析 选B 当r 0时 带电体已经不能看成点电荷 场强公式E 不再适用 故A错 当r 时公式成立 故B对 由场强公式知场强E的大小与距离的平方成反比 故C错 在以Q为球心 r为半径的球面上 场强大小相等 方向不同 故D错 4 如图所示 将带正电的粒子从电场中的A点无初速地释放 不计重力的作用 则下列说法中正确的是 A 带电粒子一定做加速直线运动B 带电粒子一定做加速曲线运动C 带电粒子的加速度一定越来越小D 带电粒子的加速度一定越来越大 解析 选A C 带电粒子所受的电场力与速度方向始终相同 故带电粒子一定做加速直线运动 A正确 B错误 电场线的疏密表示电场的强弱 同时加速度由电场力产生 带正电的粒子沿着电场线运动 电场线变疏 所以带电粒子的加速度一定越来越小 C正确 D错误 5 法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场 图示为点电荷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 A a b为异种电荷 a带电荷量大于b带电荷量B a b为异种电荷 a带电荷量小于b带电荷量C a b为同种电荷 a带电荷量大于b带电荷量D a b为同种电荷 a带电荷量小于b带电荷量 解析 选B 从电场线的弯曲形状可判断出a b为异种电荷 又因为靠近b的电场线比靠近a的电场线密可知a带电荷量小于b带电荷量 B正确 6 如图所示 在匀强电场中将一个电荷量为q 质量为m的小球由静止释放 小球的运动轨迹为一直线 此直线与竖直方向的夹角为 则匀强电场场强E的最小值为 A mg qB mgsin qC mgcos qD mgtan q 解析 选B 由于小球由静止开始运动 所以小球的运动方向一定与其合外力方向相同 其所受力有两个 重力mg 电场力F 如图所示 重力mg和电场力F的合力在其运动所在的直线上 由平行四边形定则可知 当电场力方向与运动方向所在直线垂直时 电场力最小 此时F qE mgsin 所以E mgsin q 故选B 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全