2.1电场强度课时提升练-2021-2022学年高二上学期物理沪教版（2019）必修第三册（word版含答案）

2.1电场强度 课时提升练（解析版）
一、选择题
1．如图所示，真空中存在电场强度大小为，方向水平向右的匀强电场，两点分别固定着等量异种点电荷和。是线段的中点，是线段垂直平分线上的一点，且。若点的电场强度大小为，则点的电场强度大小为（　　）
A． B． C． D．
2．负点电荷周围的电场线如图所示，电场中有A、B、C三点，A、C到点电荷的距离相等，B到点电荷的距离最大，可以确定（　　）
A．B点的电场强度小于A点的电场强度
B．A、B两点的电场强度大小相等
C．A、C两点的电场强度相同
D．将同一点电荷分别放置于A、B两点，所受电场力大小相等
3．真空中两个完全相同、带等量异号电荷的金属小球A和B可视为点电荷，分别固定在两点，它们连线中点处的电场强度大小为E。用一个不带电的同样金属球C先后与A、B球接触，然后移开球C至无穷远，此时A、B球连线中点处的电场强度大小为（　　）
A． B． C． D．
4．下列关于电场线的说法中正确的是（　　）
A．电场线在空间不相交，但可以相切
B．电场线的疏密可以表示电场的强弱
C．电场线的指向就是电场强度的方向
D．电场线是电荷间相互作用的媒介物质
5．如图所示，将电荷量均为的两点电荷分别固定在等边三角形的顶点A、B点，已知边长，静电力常量。则两点电荷间的库仑力大小和C点电场强度的大小分别为（　　）
A．；
B．；
C．；
D．；
6．△ABC是匀强电场中一个边长为a的正三角形，O为该三角形的中心。若在△ABC的三个顶点A、B、C分别固定点电荷+q、+q、－q，如图所示，则O处的场强为零。据此可知，匀强电场电场强度的大小和方向为（　　）
A．，方向由C指向O
B．，方向由O指向C
C．，方向由C指向O
D．，方向由O指向C
7．以下物理量是矢量的是（　　）
A．电场强度 B．路程 C．质量 D．长度
8．关于电场线的性质，下列说法不正确的是（　　）
A．电场线是为了形象描述电场的假想线，不是真实的
B．电场线的疏密表示电场的强弱
C．电场线在特殊情况下可能相交
D．静电场中，电场线起于正电荷，止于负电荷，电场线不闭合
9．空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图像如图所示，x轴正方向为电场强度的正方向，带电粒子在此空间只受电场力作用。下列说法中正确的是（　　）
A．带正电的粒子在处和处的电势能相等
B．此空间电场一定是由一对等量同种正点电荷产生的
C．质子沿x轴由处运动到处，在O点电势能最小
D．电子以一定的速度由处沿x轴正方向运动的过程中，电场力先做负功后做正功
10．以下说法中正确的是（　　）
A．处在静电平衡状态的导体，导体内部既无正电荷，又无负电荷
B．由可知，电场强度E跟放入的电荷q所受的电场力成正比
C．由可知，在离点电荷很近，r接近于零时，电场强度达无穷大
D．处在静电平衡状态的导体，导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果
11．下列电场中，A、B两点电场强度相同的是（　　）
A． B．
C． D．
12．如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．图甲为等量同种点电荷形成的电场线
B．图乙离点电荷距离相等的a、b两点场强相同
C．图丙中在c点静止释放一正电荷，可以沿着电场线运动到d点
D．图丁中e点与f点两点场强相同
13．下列说法中正确的是（　　）
A．用点电荷来代替实际带电体是采用了理想化物理模型的方法
B．摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子
C．电场线就是带电粒子在电场中运动轨迹
D．法拉第不仅提出了电场的概念，而且还采用了电场线形象的描绘了电场
14．如图所示，A、B为两个等量的正点电荷，在其连线中垂线上的P点放一个负电荷q(不计重力)由静止释放后，下列说法中正确的是（　　）
A．负电荷在从P点到O点运动的过程中，加速度可能越来越大，速度越来越大
B．负电荷在从P点到O点运动的过程中，加速度可能越来越小，速度越来越大
C．负电荷运动到O点时加速度为零，速度达最大值
D．负电荷越过O点后，速度越来越小，加速度一定越来越大，直到速度为零
15．如图所示，一电子沿等量同种点电荷的中垂线由某点A向O点运动，则电子所受等量同种点电荷的电场力的大小和方向可能变化情况是（　　）
A．先变大后变小，方向由A指向O
B．先变小后变大，方向由O指向A
C．一直变小，方向由A指向O
D．一直变大，方向由O指向A
二、解答题
16．如图所示，一根长为的绝缘细绳吊着一个电荷量为q的小球，静止在水平向右的匀强电场中，场强大小为E，细绳与竖直方向的夹角为30°，重力加速度为g，求：
（1）小球带正电还是负电；
（2）小球受到电场力的大小；
（3）小球质量。
17．（1）静电场可以用电场线和等势面形象描述。
a.真空中有一带电荷量为+Q的点电荷，试根据库仑定律和电场强度的定义式推导出距点电荷+Q为r处的电场强度大小的表达式。已知静电力常量为k。
b.点电荷的电场线和等势面分布如图所示。等差等势面S1、S2到点电荷的距离分别为r1、r2，请在图中距点电荷距离大于r2的空间中画出第三个等差等势面S3的示意图。
c.我们知道，电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小。请计算S1、S2上单位面积通过的电场线条数之比。
（2）类比推理是指根据两个（或两类）对象之间在某些方面的属性相似或相同的关系，推出它们在其他方面的属性也可能相似或相同的逻辑方法。万有引力和库仑力有类似的规律，有很多可以类比的地方。有质量的物体周围存在着引力场。请类比静电场强度的定义方法，定义引力场强度的大小；并写出与质量为M的质点相距r处的引力场强度EG的表达式，已知万有引力常量为G。
参考答案
1．A
【详解】
根据场强的矢量合成可知，O点的场强为匀强电场场强E以及+Q和 Q在O点形成场强E′的矢量和，设AB距离为2r，则有
可得
在C点，+Q和 Q在C点的场强E''大小相等，且夹角为120°，可知两点电荷在C点的合场强大小也为E''，方向水平向右；
故C点处的场强大小为
故A正确，BCD错误。
故选A。
2．A
【详解】
AB. 距离点电荷越近，则场强越大，则B点的电场强度小于A点的电场强度，选项A正确，B错误；
C. A、C两点的电场强度大小相等，但是方向不相同，选项C错误；
D. 因A点场强大于B点场强，则将同一点电荷分别放置于A、B两点，所受电场力大小不相等，选项D错误。
故选A。
3．D
【详解】
设原来A、B电荷量分别为和，根据相同的小球接触后电荷的分配规律可知，C球与A球接触后，A和C均带的电荷量，然后C球与B球接触后，C和B各带电，所以原来的电场强度
后来的电场强度
故ABC错误，D正确。
故选D。
4．B
【详解】
A．电场线既不相交，也不相切，A错误；
B．电场线密的地方场强大，电场线疏的地方场强小，电场线的疏密可以表示电场的强弱，B正确；
C．电场线上某点的切线方向就是该处电场强度的方向，C错误；
D．电场线不是真实存在的，电荷间相互作用的媒介物质是电场，D错误。
故选B。
5．A
【详解】
根据库仑定律，A、B两点电荷间的库仑力大小为
代入数据得
A，B两点电荷在C点产生的电场强度大小相等，均为
A、B两点电荷形成的电场在C点的合电场强度大小为
代入数据得
BCD错误，A正确。
故选A。
6．A
【详解】
由几何关系可知
根据对称性以及电场强度的叠加可知三个点电荷在O点产生的合电场强度大小为
方向由O指向C，由题意可知匀强电场与E大小相等、方向相反，所以其大小为，方向由C指向O，故A正确，BCD错误。
故选A。
7．A
【详解】
A．电场强度既有大小又有方向是矢量，故A正确；
BCD．路程、质量和长度只有大小，没有方向，是标量，故BCD错误。
故选A。
8．C
【详解】
A．电场是可观真实存在的，而电场线是为了形象描述电场的假想线，不是真实的，故A正确，不符合题意；
B．电场线的疏密表示场强的强弱，故B正确，不符合题意；
C．电场线上的每一点切线方向表示该处的场强方向，故电场线不相交、不相切，故C错误，符合题意；
D．静电场中，电场线起于正电荷，止于负电荷，电场线不闭合，故D正确，不符合题意。
故选C。
9．A
【详解】
B．一对等量同种正电荷的电场线分布情况如图所示
其连线的中垂线上电场强度的变化情况与题图相同，根据对称性可知，均匀带正电荷的圆环中垂线上电场强度分布情况也和题图电场强度相同，所以此空间电场不一定是由一对等量同种正点电荷产生的，故B错误；
A．由于x1处和-x1处关于E轴对称，且电场强度的大小也相等，故从O点到x1和从O点到-x1电势降落相等，则-x1处的电势与x1处的电势相等，故A正确；
C．若将质子由x1运动到-x1，即正电荷运动的方向先与电场的方向相反后与电场的方向相同，所以电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，在O点电势能最高，故C错误；
D．电子以一定的速度由-x1处沿x轴正方向运动的过程中，电场力方向先沿x轴向右后向左，则电场力先做正功后做负功，故D错误。
故选A。
10．D
【详解】
A．处在静电平衡状态的导体，其内部电场强度处处为零，导体内部不再有电荷的定向移动，导体的内部没有多余的净电荷，但是不能说导体内部既无正电荷，又无负电荷。故A错误；
B．电场强度是由电场本身决定的，是电场的一种性质，与试探电荷是否存在无关，与放入的电荷q所受的电场力无关，故B错误；
C．点电荷的电场公式，并不适用于r接近0的情况，故C错误；
D．处在静电平衡状态的导体，其内部电场强度处处为零，导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果，故 D正确。
故选D。
11．B
【详解】
ACD．电场线的疏密程度表示电场强弱，电场线上的点的切线方向代表这一点的电场强度方向，由图知ACD中A、B两点电场强度不同，故ACD错误；
B．图中电场为匀强电场，场强大小和方向处处相同，故B正确。
故选B。
12．D
【详解】
A．图甲为等量异种点电荷形成的电场线，选项A错误；
B．图乙离点电荷距离相等的a、b两点场强大小相等，方向不相同，选项B错误；
C．图丙中在c点静止释放一正电荷，因电场线是曲线，则不可能沿着电场线运动到d点，选项C错误；
D．图丁是匀强电场，则图中e点与f点两点场强相同，选项D正确。
故选D。
13．AD
【详解】
A．点电荷来代替实际带电体是采用了理想化物理模型的方法，故A正确。
B．擦起电的本质是电荷的转移，不产生电荷。故B错误。
C．电场线不一定与带电粒子的轨迹重合，只有电场线是直线，带电粒子的初速度为零或初速度方向与电场线方向在同一条直线上时电场线才与带电粒子的轨迹重合。故C错误。
D．拉第不仅提出了电场的概念，而且还采用了电场线形象的描绘了电场。故D正确。
故选AD。
14．BC
【详解】
等量的正点电荷的电场线的分布如图所示，
AB．由图像可知，从P点到O点过程中，场强可能先增大后减小，则电荷在从P点到O点运动的过程中，加速度可能先增大后减小；也可能场强逐渐减小，加速度越来越小，但是负电荷q所受电场力方向总是向下，则负电荷q一直做加速运动，故A错误，B正确；
CD．P到O点时场强为0，加速度为0，速度达到最大值，越过O点后，负电荷q受到电场力方向向上，其开始做减速运动，速度越来越小，但加速度可能先增大后减小，直到粒子速度为零，所以C正确，D错误；
故选BC。
15．AC
【详解】
等量同种点电荷的电场线如图所示，一电子沿等量同种点电荷的中垂线由某点A向O点运动，电场力的方向与电场强度方向相反，故受力方向由A指向O；等量同种点电荷的中垂线上由无限远向O点靠近的过程中，场强先变大后减小，因起始点A位置未知，故电场力大小变化可能为先变大后变小，也可能一直变小，故AC正确。
故选AC。
16．（1）正电；（2）；（3）
【详解】
（1）由题图可知小球所受电场力方向与电场强度方向相同，所以小球带正电。
（2）小球受到电场力的大小为
（3）设小球质量为m，根据平衡条件可得
解得
17．(1)a．，b． ，c．；(2)
【详解】
(1)a．设试探电荷的带电量为+q，置于距+Q距离为r的地方，由库仑定律可知，试探电荷受到的电场力为
由电场强度的定义可得
联立解得，距点电荷+Q为r处的电场强度大小的表达式为
b．由点电荷的场强公式可知，离场源电荷越远，场强越小，由
可定性判断，点电荷周围的等差等势面，离场源电荷越远，间距越大，故第三个等差等势面S3如图所示
c．通过每个等势面的总得电场线条数N相同，则S1、S2上单位面积通过的电场线条数之比为
(2)在质量为M的质点的引力场中，放置一质量为m的质点，距离M的距离为r，该质点受到的万有引力为
类比电场，可得引力场强度的表达式为