高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第一章 静电场的描述第三节 电场 电场强度课时作业

第一章　静电场的描述

第三节　电场　电场强度

第2课时　电场线

基础过关练

题组一　电场线的特点

1.(2021广西百色高二上月考)下列关于电场线的说法,正确的是 (　　)

A.沿着电场线的方向电场强度越来越小

B.在没有电荷的地方,两条电场线可以相交

C.电场线是点电荷在电场中自由运动的轨迹

D.电场线始于正电荷或无穷远,止于无穷远或负电荷

2.(多选)关于电场线,下列说法中正确的是 (　　)

A.电场线不是实际存在的线,而是为了形象地描述电场而假想的线

B.越靠近正点电荷,电场线越密,电场强度越大,越靠近负点电荷,电场线越稀,电场强度越小

C.相邻两条电场线间的空白处,电场强度必定为零

D.在电场中,电场线既不中断也不相交

题组二　几种特殊的电场线

3.(2021河北石家庄高二上月考)(多选)Q是真空中的点电荷,它激发的电场的电场线在虚线右侧的部分如图所示,M、N是电场中的两点,M与点电荷的距离小于N与点电荷的距离。下列说法正确的是              (深度解析)

A.Q带正电荷

B.M点的电场强度大于N点的电场强度

C.M点的电场强度小于N点的电场强度

D.同一试探电荷在M点受到的电场力大于它在N点受到的电场力

4.(2021江苏盱眙高二上期中)如图为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线,该电场线关于虚线对称,O点为A、B点电荷连线的中点,a、b为其连线的中垂线上关于O对称的两点,则下列说法正确的是(　　)

A.A、B可能带等量异号电荷

B.A、B可能带不等量的正电荷

C.a、b两点处无电场线,故其电场强度为零

D.同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等,方向相反

5.

某电场的电场线分布如图所示,则 (　　)

A.带电体P带负电

B.带电体P带正电

C.a点的电场强度大于b点的电场强度

D.c、d两点的电场强度大小不同,方向相同

题组三　匀强电场

6.(2021湖南长沙高二上月考)

如图所示,在水平向右、大小为E的匀强电场中,在O点固定一电荷量为Q的正点电荷,A、B、C、D为以O为圆心、半径为r的同一圆周上的四点,B、D连线与匀强电场的电场线平行,A、C连线与匀强电场的电场线垂直。则              (　　)

A.A点的场强大小为

B.B点的场强大小为E-k

C.D点的场强大小不可能为0

D.A、C两点的场强相同

7.如图所示,匀强电场场强的方向与水平方向成θ角,有一带电荷量为q、质量为m的小球,用长为L的绝缘细线悬挂于O点,当小球静止时,细线恰沿水平方向,重力加速度为g。求:

(1)小球的电性及匀强电场场强E的大小。

(2)细线所受到的拉力大小。

能力提升练

题组一　利用电场线判断电场强度、电场力的大小

1.(2021广东茂名高二上期中,)如图是某电场区域的电场线分布,A、B、C是电场中的三个点,下列说法正确的是              (　　)

A.A点的电场强度最大

B.B点的电场强度最小

C.把一个带正电的点电荷依次放在这三点,其中放在B点时它受到的电场力最大

D.把一个带负电的点电荷放在A点时,它所受的电场力方向和A点的电场强度方向一致

2.()用电场线能直观、方便地比较电场中各点的场强大小与方向。如图是静电除尘集尘板与放电极间的电场线,A、B是电场中的两点,则              (　　)

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

3.(2021山东临沂高二上月考,)如图所示,实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场的电场线,一电子仅在电场力的作用下由a运动到b。已知电子在a、b两点的速度大小分别为va、vb,所受电场力大小分别为Fa、Fb,则下列判断正确的是              (　　)

A.若va<vb,则Q带负电荷,Fa>Fb

B.若va<vb,则Q带正电荷,Fa<Fb

C.若va>vb,则Q带负电荷,Fa>Fb

D.若va>vb,则Q带正电荷,Fa<Fb

题组二　电场线与运动轨迹的综合问题

4.(2021山西太原高二上月考,)如图所示,实线是匀强电场的电场线,虚线是某带电粒子(只受静电力作用)通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上两点,则由此图作出的判断错误的是              (　　)

A.带电粒子带负电荷

B.带电粒子带正电荷

C.带电粒子所受静电力的方向向左

D.带电粒子做匀变速运动

5.(2021甘肃武威高二上月考,)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              (深度解析)

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

题组三　根据粒子运动情况判断电场线分布情况

6.(2021广东梅州高二上期中,)

A、B是一条电场线上的两个点,一带正电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从A点沿电场线运动到B点,其v-t图像如图所示。则这一电场可能是              (　　)

7.()如图1所示,A、B是一条电场线上的两点,若在某点由静止释放一电子,电子仅在静电力的作用下,从A点运动到B点,其速度随时间变化的规律如图2所示。则(　　)

A.电子在A、B两点受到的静电力满足FA<FB

B.A、B两点的电场强度满足EA>EB

C.场强方向由A指向B

D.电场线的方向一定是由A指向B

答案全解全析

基础过关练

1.D　电场线的疏密表示电场强度的强弱,沿着电场线方向电场线的疏密无法确定,因此电场强度的变化无法确定,选项A错误;空间中某点的场强方向是唯一的,若两条电场线相交,则交点处有两条切线,即有两个不同的场强方向,这是不可能的,选项B错误;电场线是为了形象地描述电场而假想的线,是理想化模型,实际是不存在的,而点电荷的运动轨迹是实际存在的,两者不相同,电场线不是点电荷在电场中自由运动的轨迹,选项C错误;电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷,选项D正确。

2.AD　电荷周围存在电场,电场是一种客观存在的物质,而电场线是人们为了描述电场而假想的曲线,用以表示电场的强弱和方向,实际并不存在,选项A正确;电场线的疏密表示电场的强弱,越靠近点电荷的地方电场线越密,电场强度越大,选项B错误;相邻两条电场线间的空白处,电场强度不一定为零,选项C错误;根据电场线的特点可知,在电场中电场线既不中断也不相交,选项D正确。

3.ABD　由电场线的分布可知,Q带正电荷,选项A正确;M点处的电场线较N点处密集,可知M点的电场强度大于N点的电场强度,选项B正确,C错误;根据F=Eq可知,同一试探电荷在M点受到的电场力大于它在N点受到的电场力,选项D正确。

方法技巧

　　电场线问题处理技巧

对于电场线问题要抓住以下三点:一是不论什么形状的电场线,根据其疏密都可以判断不同位置的场强大小;二是根据某处的电场线切线的方向可判断该处的场强的方向;三是利用一根电场线不能描述电场强度的大小。

4.D　根据电场线从正电荷或无限远出发到无限远或负电荷终止,且电场线关于A、B连线的中垂线对称,可以判断A、B是两个等量同种正电荷,选项A、B错误;电场线只是形象描述电场的假想曲线,a、b两点处无电场线,其电场强度也不为零,选项C错误;由对称性可知,a、b两点处场强大小相等、方向相反,则同一试探电荷所受电场力大小相等,方向一定相反,选项D正确。

5.B　由电场线分布可知,电场线从P出发,则带电体P带正电,选项A错误,B正确。a点处的电场线比b点处稀疏,则a点的电场强度小于b点的电场强度,选项C错误。因c点处的电场线较d点处密集,可知c点的电场强度大于d点的电场强度;电场线的切线方向表示电场强度的方向,c、d两点处电场线的切线方向不同,所以c、d两点的电场强度方向不同,选项D错误。

6.A　O处正点电荷在A点的电场强度大小E'=,方向竖直向上,而匀强电场在A点的电场强度大小为E,方向水平向右,根据平行四边形定则,可得A点的场强大小为EA=,选项A正确;O处点电荷在B点的电场强度的方向与匀强电场方向相同,因此B点的场强大小为EB=E+k,选项B错误;由于O处点电荷在D点的电场强度的方向与匀强电场方向相反,当它们大小相等时,D点的电场强度大小为零,选项C错误;根据矢量的合成法则,结合点电荷电场与匀强电场的方向,可知A、C两点的电场强度大小相等,而方向不同,选项D错误。

7.答案　(1)正电　　(2)

解析　(1)小球的受力如图,可知小球所受电场力的方向与场强方向相同,小球带正电。

由图可得qE sin θ=mg

得E=

(2)细线对小球的拉力FT=

根据牛顿第三定律可知细线所受到的拉力大小为。

能力提升练

1.C　由图可知,A、B、C三点中,B处电场线最密,电场强度最大,A处电场线最疏,电场强度最小,选项A、B错误;根据F=Eq可知,把一个带正电的点电荷依次放在这三点,其中放在B点时它受到的电场力最大,选项C正确;负电荷所受电场力的方向跟场强方向相反,所以把一个带负电的点电荷放在A点时,它所受的电场力方向和A点的电场强度方向相反,选项D错误。

2.C　根据电场线的疏密表示电场强度的大小,由于A处电场线比B处密,因此EA>EB;电场强度的方向为电场线上该点的切线方向,可知A、B两点的场强方向不同,选项C正确。

3.A　电场线的疏密表示场强的大小,则有Ea>Eb,根据F=qE可知Fa>Fb,选项B、D错误。一电子仅在电场力的作用下由a运动到b,若va<vb,则静电力做正功,电子受到的静电力是斥力,Q带负电荷;若va>vb,则静电力做负功,电子受到的静电力是引力,Q带正电荷,选项A正确,C错误。

4.B　由题图轨迹向左弯曲,可知电场力方向向左,由于电场线方向向右,故粒子一定带负电,选项B错误,A、C正确;由于粒子受到的电场力F=qE是恒力,故粒子做匀变速运动,选项D正确。

5.D　电场线的方向未知,所以粒子的带电性质不确定;从图中轨迹来看,电场力对a、b都做正功,a、b的动能都增大,选项A、B、C错误;电场线密的地方电场强度大,电场线疏的地方电场强度小,所以a受的电场力减小,加速度减小,b受的电场力增大,加速度增大,选项D正确。

方法技巧

　　处理电场线与运动轨迹综合问题的一般思路

首先要根据带电粒子运动轨迹的弯曲方向,判断出其受力方向;然后根据电场力方向,判断电场线(场强)方向、粒子电性;最后根据电场线的疏密,判断受力大小、加速度大小关系等。

6.D　由v-t图像可知,粒子的速度在逐渐减小,图线切线斜率的绝对值在逐渐增大,可知带正电的微粒做加速度越来越大的减速直线运动,所受电场力越来越大,电场线分布越来越密集;此带正电的微粒做减速直线运动,所以受力方向与运动方向相反,正电荷受电场力的方向与电场强度方向相同,所以电场线方向向左,选项A、B、C错误,D正确。

7.A　v-t图像中,图线的斜率表示加速度,由题图2可知,电子做初速度为零、加速度增大的变加速直线运动,加速度增大,说明电子所受静电力增大,电子在A点受到的静电力小于在B点受到的静电力,即FA<FB,由F=qE可知,A点场强小于B点场强,即EA<EB,选项A正确,B错误;电子由静止开始沿电场线从A运动到B,静电力的方向由A指向B,而电子带负电,则场强方向由B指向A,电场线方向由B指向A,选项C、D错误。