1.3静电场 电场强度和电场线 自主提升过关练（word版含答案）

1.3静电场 电场强度和电场线 自主提升过关练（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．关于电场和电场线，下列说法中正确的是（　　）
A．匀强电场的电场线可以弯曲
B．电场是电荷周围空间实际存在的物质
C．在某电场中，电场线越密集的地方，电场强度越小
D．电场是为了便于研究电荷的运动而引入的理想模型
3．电场中某点的电场强度为E，电量为q的检验电荷放在该点受到的电场力为F。下列图中能正确反映E、F、q三者关系的是（　　）
A． B．
C． D．
4．关于电场强度的叙述正确的是（　　）
A．电场中某点的场强与该点检验电荷所受的电场力成正比
B．场强-6N/C小于场强+2N/C
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无关
5．如图所示,为两个等量的正点电荷,在其连线中垂线上的点放一个负点电荷(不计重力),由静止释放后,下列说法中正确的是( )
A．点电荷在从点到点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大
B．点电荷在从点到点运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大
C．点电荷运动到点时加速度为零，速度达最大值
D．点电荷越过点后,速度越来越小,加速度越来越大,直到粒子速度为零
6．如图所示，直角三角形的为直角，。分别在A、B两点固定两个点电荷，它们的电荷量分别为和，已知C点的电场强度垂直于向下，则A、B两点的点电荷的电荷量和的比值为（ ）
A． B．4∶1 C． D．
7．关于静电场中的电场线，下列说法正确的是（　　）
A．电场线是一系列假想的闭合曲线
B．电场线从负电荷出发，终止于正电荷
C．在同一电场中电场线越密，电场强度越弱
D．电场线上各点的切线方向表示该点的电场方向
8．如图所示，在x轴上关于原点对称地放置两个点电荷，它们的带电荷量分别为＋q1和－q2，则对于y轴上一点P的电场强度的方向，下列判断可能正确的是（　　）
A．沿x轴正方向 B．沿x轴负方向
C．沿y轴正方向 D．沿y轴负方向
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．在真空中，按如图方式在正方体的某点或某两点放置点电荷，电荷量大小均为q，则图中A、B两点的的电场强度相同的是（　　）
A． B．
C． D．
11．学习物理要特别注重物理概念的理解，下列说法正确的是（　　）
A．由可知，加速度a与成正比，与成反比
B．由上可知，电场强度E与F成正比，与q成反比
C．质点概念的建立采用了等效的方法
D．点电荷概念的建立采用了理想化模型的方法
12．下列关于电场中某点电场强度方向的说法，正确的是（　　）
A．与检验电荷在该点所受合外力的方向一定相同
B．与带电粒子在电场中的运动方向一定相同
C．与负检验电荷在该点所受电场力的方向一定相同
D．与正检验电荷在该点所受电场力的方向一定相同
13．某平面区域电场线呈上下、左右对称分布，如图所示，已知M、N为区域中上、下对称的两点，根据以上条件，下列判断正确的是
A．M点电场强度等于N点电场强度
B．正电荷在该电场中受到的最大电场力向右
C．将正电荷从M点沿虚线移动到N点，电场力做正功
D．将一带电粒子在电场中某点静止释放，粒子可能沿电场线运动
14．如图是一个孤立点电荷电场中一条方向水平向右的电场线，a、b、c为该电场线上的三个点，下面说法正确的是（ ）
A．a点场强方向与c点场强方向相同
B．a点场强一定大于b点场强
C．在b点静止释放一个电子，将一定向a点运动
D．该孤立点电荷一定带正电
15．如图所示，带正电的细杆被绝缘丝线吊在空中，细杆上的电荷量均匀分布。电荷量为的小球（可看作点电荷）被悬挂在细杆的正上方，与的距离为，与相距为的距离点场强为零，点在下方与相距，静电力常量为，下面说法正确的是（　　）
A．小球带负电
B．细杆上的电荷在点产生的场强为
C．细杆上的电荷在点产生的场强为
D．点的场强为
二、解答题
16．（1）如图所示，半径为R的球壳均匀带正电+Q，已知静电力常量为k，球表面积公式为s=4R2。
①由对称性和场强叠加原理判断球心O点场强是否为零？（不必写判断过程）
②若在球壳上A点挖去半径为r的小圆孔（r<（2）自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射与温度有关，称为热辐射．处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变．若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体．单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即，其中为已知常量。
在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体且表面的温度处处相同，太阳系中行星的运动都看成匀速圆周运动。
①已知太阳向外辐射的总功率为P，地球与太阳之间的距离为r，试建立一个合理的地球吸收太阳能量与自身热辐射平衡的模型，求出地球平均温度的表达式（结果用题中所给已知物理量表示）。又已知火星与太阳的距离为地球与太阳距离的1.5倍，进一步求火星温度与地球温度之比k；
②由于地球对太阳辐射的反射以及地球大气对自身热辐射的反射等因素的共同作用，地球表面的实际温度与上述计算结果略有不同，但差别很小，而火星上几乎没有大气，自身向外辐射时几乎没有阻挡，而来自太阳的辐射有部分会被火星表面反射。若仅考虑这个因素，火星表面的温度与上述计算结果相比偏大、偏小还是相等？
17．在实验室，可以用实验模拟电场线；头发屑在蓖麻油中排列显示了电场线的形状，这能否说明电场线是实际存在的线？
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．B
【详解】
A．匀强电场的电场线一定是直线，故A错误；
B．电场是电荷周围空间实际存在的物质，故B正确；
C．在某电场中，电场线越密集的地方，电场强度越大，故C错误；
D．电场不是理想模型，而是真实存在的，故D错误。
故选B。
3．D
【详解】
根据电场强度的定义公式
可知，该点受到的电场力为F与放在该点的试探电荷的比值保持不变，但是电场中某点的电场强度为E，与F和q无关，电场强度是由场源电荷及该点在电场中的位置来决定，由电场本身性质决定。
故选D。
4．D
【详解】
A．电场中某点的场强是由电场本身决定的，与该点检验电荷所受的电场力无关，选项A错误；
B．场强的正负只代表方向，不代表大小，则场强-6N/C大于场强+2N/C，选项B错误；
C．电场中某点的场强方向就是正的检验电荷在该点所受电场力的方向，选项C错误；
D．电场中某点的场强是由电场本身决定的，与该点有无检验电荷无关，选项D正确。
故选D。
5．C
【详解】
因中垂线上半部分的各点合场强方向相同，均为O指向P，而O至无穷远处场强先增大后减小，场强最大的位置有可能在OP之间，也可能在OP的延长线上，所以负点电荷从P至O的过程一直加速，到O时v最大，而加速度的大小可能逐渐减小，也可能先增大后减小，故加速度的大小变化无法确定，同理点电荷越过点后，速度越来越小， 加速度的大小变化无法确定，故C正确，ABD错误；
故选C。
6．C
【详解】
由题意，设BC长度为r，根据场强的叠加法则可得
解得
故选C。
7．D
【详解】
A．电场线是一系列假想的，但不是闭合曲线，选项A错误；
B．电场线从正电荷出发，终止于负电荷或无穷远，选项B错误；
C．在同一电场中电场线越密，电场强度越强，选项C错误；
D．电场线上各点的切线方向表示该点的电场方向，选项D正确。
故选D。
8．A
【详解】
根据电场强度的叠加法则可知，当q1和q2电荷量相等时，P点电场强度沿x轴正方向；当q1电荷量大于q2电荷量时，P点电场强度斜向右上方；当q1电荷量小于q2电荷量时，P点电场强度斜向右下方。综上所述可知A可能，BCD不可能。
故选A。
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．C
【详解】
A．根据点电荷电场线的分布，可知图中A、B两点的电场强度大小相等，方向不同，故A不符合题意；
B．根据等量异种电荷电场线的分布，可知图中A、B两点的电场强度大小不相等，方向不同，故B不符合题意；
C．根据等量异种电荷电场线的分布，可知图中A、B两点的电场强度大小相等，方向相同，故C符合题意；
D．根据等量异种电荷电场线的分布，可知图中A、B两点的电场强度大小相等，方向不同，故D不符合题意。
故选C。
11．D
【详解】
A．a与、均无关．选项A错误：
B．E是由电场本身决定的，与F、q均无关，选项B错误；
CD．点电荷、质点概念的建立均采用了理想化模型的方法，选项C错误、D正确。
故选D。
12．D
【详解】
ACD．电场中某点电场强度方向与正检验电荷在该点所受电场力的方向相同，与负检验电荷在该点所受电场力的方向相反，但是与合外力方向没有直接的关系，故AC错误，D正确；
B．电场中某点电场强度方向与带电粒子在电场中的运动方向也没有必然的联系，电场强度方向与带电粒子在电场中的运动方向可能相同也可能相反也可能不共线，故B错误。
故选D。
13．BD
【分析】
沿电场线方向电势降低，电场线的疏密表示电场强度的强弱；电场力做功电荷的电势能减少．根据这些知识，结合题目中电场的对称性进行分析．
【详解】
A.由题，该电场上下是对称的，可知M处与N处的电场线的疏密是相同的，所以M点的电场强度与N点的电场强度大小是相等的．故A错误；
B.电场线最密集的地方场强方向向右，可知正电荷在该电场中受到的最大电场力向右，B正确；
C.由题，该电场上下是对称的，可知M处与N处的电势大小相等．将正电荷从M点沿虚线移动到N点，电场力做的总功为0．故C错误；
D.将一带电粒子放置在直线电场线上某点静止释放时，粒子会沿电场线运动，选项D正确；
故选BD．
【点睛】
本题的解题关键是抓住电场线的两个意义：电场线的方向反映电势高低，电场线的疏密表示场强的大小．带电粒子的运动轨迹要与电场线重合必须要满足三个条件：a.电场线是直线；b.只受电场力作用；c.粒子由静止释放或者速度方向与电场线平行．
14．AC
【分析】
电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小；电场线是从正电荷或者无穷远出发出，到负电荷或无穷远处为止，负电荷受到的电场力的方向与电场线的方向相反；
【详解】
A、电场线的切线方向表示场强的方向，由图可知，a点场强方向与c点场强方向相同，所以A正确；
B、电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，由于只有一条电场线，不能判断电场线的疏密情况，所以不能判断场强的大小，所以B错误；
C、由图可以知道的电场的方向向右，所以当在b点由静止释放一个电子时，电子的受力的方向向左，所以电子将一定向a点运动，所以C正确；
D、只有一条电场线不能判断该孤立点电荷的情况，所以不能判断是不是正电荷产生的，所以D错误．
【点睛】
本题就是考查学生基础知识的掌握，加强基础知识的学习，掌握住电场线的特点，即可解决本题．
15．BD
【详解】
A．P点处的场强为零，小球C带正电，A项错误。
B．C点处点电荷在点产生的电场的场强与细杆AB在点产生的场强等大反向，因此细杆在点产生的电场的场强大小为
B项正确；
C．由于点和点关于细杆对称，因此细杆在点产生的电场的场强大小亦为，C项错误，
D．根据电场叠加原理，点处的合电场强度为
D项正确。
故选BD。
16．（1）①球心O点场强为零；②，方向由O点指向A点；（2）①；②偏小
【详解】
（1）①把球壳分成若干小的带电体，由对称性及场强叠加原理可知：同一条直径上两个小带电体在O点产生的场强矢量和为零，故球心O点场强为零。
②小圆孔对应的电量为
由场强叠加原理和对称性可知：球心O点场强大小等于A的对称点A′处等量电荷产生的场强大小，即
方向由O点指向A点。
（2）①以太阳为中心，任意半径r的球面上，太阳单位面积的辐射功率为
太阳光到达地球时，可看成平行光，因而地球吸收太阳辐射的面积可看成以地球半径为半径的圆的面积(过地心的大圆面积)，而地球自身向外辐射时，以球面的面积向外辐射。由题意可知：地球从太阳单位时间吸收的能量与自身单位时间向宇宙空间辐射的能量相等，温度不变．假设地球半径为R，根据热平衡方程，有
解得
同理可得火星温度表达式，故火星温度与地球温度之比
②由题意可知，由于火星表面没有阻挡，热量向外辐射，可知火星表面的温度与上述计算结果相比偏小。
17．不能
【详解】
电场线实际不存在，但可以用实验模拟．