高中物理 第1章 静电场 第3节 电场及其描述学业分层测评 鲁科版选修3-1

电场及其描述(建议用时：45分钟)学业达标1(多选)下列说法中正确的是()A只要有电荷存在，周围就一定存在着电场B电场是一种物质，它与其他物质一样，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而产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用D电场不是客观存在的，我们不能证明其存在【解析】电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用电场是看不见、摸不着的，但又是客观存在的电荷间的相互作用是通过电场而产生的【答案】ABC2(多选)以下关于电场和电场线的说法中正确的是()A电场、电场线都是客观存在的物质，因此电场线不仅能在空间相交，也能相切B在电场中，凡是电场线通过的点，场强不为零，不画电场线区域内的点场强为零C同一试探电荷在电场线密集的地方所受的电场力大D电场线是人们假想的，用以形象表示电场的强弱和方向，客观上并不存在【解析】电场线是假想的，不是物质，在空间不相交、不相切，不画电场线区域内的点，场强不一定为零【答案】CD3关于电场中某点的场强大小和方向的描述，下列说法正确的是() 【导学号：34660022】A由E知，若q减半，则该处电场强度为原来的2倍B由Ek知，E与Q成正比，与r2成反比C由Ek知，在以Q为球心，r为半径的球面上，各处场强均相同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方向 【解析】E为场强的定义式，而电场中某点的场强只由电场本身决定，与是否引入试探电荷q及q的大小、正负无关，选项A错误；Ek是点电荷Q产生的电场中各点场强的决定式，故E，选项B正确；因场强为矢量，E相同意味着大小、方向都相同，而在球面上各处场强方向不同，选项C错误；因所放电荷电性不知道，若为正电荷，则E与q受力方向相同，否则相反，故选项D错误【答案】B4如图所示，各电场中A、B两点电场强度相同的是()【解析】电场强度是矢量，若两点的电场强度相同，必须是大小相等，方向相同故只有C正确【答案】C5一正电荷在电场中由P到Q做加速运动且加速度越来越大，则如图所示的四个电场线正确的是()【解析】加速度越大，则电荷受电场力越大，也就是场强越大，即电场线越密【答案】C6在图1310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表示A、B两处的场强大小，则() 【导学号：34660023】图1310AA、B两点的场强方向要结合所放两点的试探电荷种类而定B电场线从A指向B，所以EAEBCA、B同在一条电场线上，且电场线是直线，所以EAEBD不知A、B附近的电场线分布状况，无法比较EA与EB的大小【解析】场强的大小由电场线的疏密程度表示，由于图中只给出一条形状为直线方向向右的电场线，我们可据此判断出A、B两点场强的方向，而不能比较出A、B两点场强的大小【答案】D7(多选)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的强弱如图1311甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点，O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称则()甲乙图1311AB、C两点场强大小和方向都相同BA、D两点场强大小相等，方向相反CE、O、F三点比较，O点场强最强DB、O、C三点比较，O点场强最弱【解析】由等量异种点电荷的电场线分布可知选项A、C、D正确，B错误【答案】ACD8地球是一个带电体，且电荷均匀分布于地球表面若已知地球表面附近有一电荷量为2104 C的正电荷受到4103 N的电场力，且方向竖直向下，则地球带何种电荷？所带总电量为多少？(已知地球半径R6.4106 m，k9109 Nm2/C2)【解析】地球所带电荷量可以认为集中于地球中心，设地球所带电荷量为Q，则地球表面附近的场强E据场强定义知E将k9109 Nm2/C2，R6.4106 m，F4103 N，q2104 C代入，求得Q9.1104 C因正电荷受到的电场力竖直向下，故地球表面附近的电场方向竖直向下，即指向地心，因此地球带负电【答案】负电9.1104 C能力提升9(多选)如图1312所示，在沿水平方向的匀强电场中有a、b两点，已知a、b两点在同一竖直平面内，但不在同一电场线上，一个带电小球在重力和电场力作用下由a点运动到b点，在这一运动过程中，以下判断正确的是() 【导学号：34660024】图1312A带电小球的动能可能保持不变B带电小球运动的轨迹一定是直线C带电小球做的一定是匀变速运动D带电小球在a点的速度可能为零【解析】带电小球由a点运动到b点，重力和电场力不可能平衡，带电小球的动能不可能保持不变，A错；若电场力和重力的合力沿ab连线，且a点速度方向沿ab连线，则带电小球运动轨迹是直线，否则是曲线，B错；由于电场力与重力的合力是恒力，所以小球所做运动为匀变速运动，C正确；小球有可能从静止做匀加速直线运动到b，故D正确【答案】CD10(多选)如图1313所示，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仅受电场力作用，则下列说法中正确的是()图1313Aa一定带正电，b一定带负电B电场力对a、b做正功Ca的速度将减小，b的速度将增大Da的加速度将减小，b的加速度将增大【解析】由于电场线的方向未知，所以无法确定a、b两粒子的电性，选项A错误；根据两粒子的运动轨迹可分析得出电场力对a、b均做正功，两带电粒子的速度都将增大，选项B正确，C错误；a运动过程中，电场线越来越稀疏，所以电场力逐渐减小，加速度逐渐减小，b运动过程中，电场线越来越密集，所以电场力逐渐增大，加速度逐渐增大，选项D正确【答案】BD11竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场，其电场强度为E.在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为m的带电小球丝线跟竖直方向成角时小球恰好平衡，小球与右侧金属板相距为b，如图1314所示求：【导学号：34660025】图1314(1)小球所带电荷量q是多少？(2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？【解析】(1)由于小球处于平衡状态，对小球进行受力分析如图所示Tsin qE，Tcos mg，解得q.(2)因带电小球受力平衡，重力与电场力的合力与丝线的拉力大小相等，故剪断丝线后小球所受重力、电场力的合力等于，小球的加速度a，小球由静止开始沿丝线拉力的反方向做匀加速直线运动，当碰到金属板时，它的位移为s，又有sat2，所以t.【答案】(1)(2)12一个点电荷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2.0 m和5.0 m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1315中直线a、b所示，放在A点的试探电荷带正电，放在B点的试探电荷带负电求：图1315(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】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线段的斜率，可求得EA40 N/C，EB2.5 N/C，因为A、B两点的试探电荷电性相反，而受到的电场力却是同方向的，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Q应带负电荷设Q离A点距离为rA，有EAk；EBk，解得rA0.6 m所以Q点坐标为xxArA2.6 m.【答案】(1)EB2.5 N/C沿x轴负方向(2)负电理由略(3)2.6 m