高中物理人教版选修3-1能力提升测试卷 ：第一章+第3节电场强度+Word版含解析

第3节　电场强度
1.试探电荷(检验电荷)
用来检测电场(是否存在及其强弱分布情况的电荷，是研究电场的工具。
2．场源电荷
激发或产生我们正在研究的电场的电荷，是电场的来源。
3．电场强度
(1)定义：放入电场中某一点的电荷受到的(电场力跟它的(电荷量的比值叫做该点的电场强度。
(2)公式：(E＝。
(3)单位：(牛/库，符号(N/C。
(4)方向：规定为(正电荷在该点受的电场力的方向。
(5)物理意义：电场强度是反映电场本身的(力的性质的物理量，其大小表示电场的强弱。
4．电场线
为了形象描述电场而(假想的一条条有方向的曲线。曲线上每点的切线的方向表示该点的电场强度的方向。
5．电场线的特点
(1)电场线从正电荷或无限远出发，终止于负电荷或无限远。
(2)电场线在电场中不相交。
(3)电场强度较大的地方，电场线较密；电场强度较小的地方，电场线较疏。
(4)电场线上任一点顺着电场线的切线方向，就表示该点电场强度的方向。
(5)电场线不是实际存在的曲线，是为了形象描述电场而假想的。
6．匀强电场
(1)定义：各点电场强度的大小相等、方向相同的电场。
(2)匀强电场的电场线：间隔相等的平行直线。
　
考点一
对电场强度的理解及应用
1.关于电场，下列叙述中正确的是(　　)
A．对点电荷激发的电场，以点电荷为球心、r为半径的球面上，各点的电场强度都相同
B．正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大
C．在电场中某点放入试探电荷q，该点的电场强度为E＝，取走q后，该点电场强度不为零
D．试探电荷所受电场力很大，该点电场强度一定很大
答案　C
解析　电场强度是矢量，不仅有大小，而且有方向，以点电荷Q为球心、半径为r的球面上，电场强度的大小E＝k相同，但方向不同，A错误；由E＝k可得：点电荷周围的电场强度E只由点电荷的电量Q与离点电荷Q的距离r决定，与点电荷的正、负无关，B错误；电场强度E是反映电场力的性质的物理量，试探电荷是用来体现这一性质的“工具”，C正确；E＝，式中E的大小并不是由F、q来决定的。在电场中某一点放入一试探电荷q，那么q越大，F越大，而这一比值不变，D错误。
2.
如图所示，在一带负电的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q1＝－2.0×10－8 C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0×10－6 N，方向如图所示，则B处场强多大？如果换用一个q2＝4.0×10－7 C的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？
答案　200 N/C　8.0×10－5 N　200 N/C
解析　由场强公式可得
EB＝＝ N/C＝200 N/C，
因为是负电荷，所以场强方向与F1方向相反。
q2在B点所受静电力
F2＝q2EB＝4.0×10－7×200 N＝8.0×10－5 N，
方向与场强方向相同，也就是与F1反向。此时B处场强仍为200 N/C不变，方向与F1相反。
考点二
电场强度的矢量性　电场叠加原理
3.
如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°。电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，则O点的电场强度大小变为E2。E1与E2之比为(　　)
A．1∶2 B．2∶1
C．2∶ D．4∶
答案　B
解析　
依题意，当两个电荷量相等的正、负点电荷分别在M、N两点时，两个点电荷在O点产生的电场强度之和E1＝EM＋EN，且EM＝EN，故有EM＝EN＝；当N点处的点电荷移至P点时，O点电场强度如图所示，合电场强度大小为E2＝，则＝，B正确。
4.
如图所示，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点，∠B＝30°，现在A、B两点放置两点电荷qA、qB，测得C点电场强度的方向与AB平行，则qA带______电，qA∶qB＝______。
答案　负　1∶8
解析　
如图所示，放在A点和B点的点电荷在C处产生的电场强度方向分别在AC和BC的连线上，因C点电场强度方向与BA方向平行，故放在A点的点电荷和放在B点的点电荷产生的电场强度方向只能如图所示：由C→A和由B→C，故qA带负电，qB带正电，且EB＝2EA，即k＝2k，又由几何关系知＝2，所以qA∶qB＝1∶8。
考点三
电场线的特点及应用
5.下列关于电场线的几种说法中，正确的是(　　)
A．沿电场线的方向，电场强度必定越来越小
B．在多个电荷产生的电场中，电场线是可以相交的
C．点电荷在电场中的运动轨迹一定跟电场线是重合的
D．电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力越大
答案　D
解析　负点电荷的电场沿电场线方向电场强度增大，A错误；根据电场的唯一性的原则，多个电荷在某一点产生的电场强度应是每一个电荷在该点产生的电场强度的矢量和，只能有唯一的电场强度，电场线不相交，B错误；运动的轨迹和电场线不一定重合，C错误；根据电场线的物理意义，电场线密的区域电场强度大，同样，试探电荷受到的电场力越大，D正确。
6．(多选)如图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分别表示A、B两处的场强大小，则(　　)
A．A、B两点的场强方向相同
B．电场线从A指向B，所以EA>EB
C．A、B同在一条电场线上，且电场线是直线，所以EA＝EB
D．不知A、B附近的电场线分布状况，EA、EB的大小不能确定
答案　AD
解析　根据电场线的物理意义，线上各点的切线方向表示该点的场强方向。因题中的电场线是直线，所以A、B两点的场强方向相同，都沿着电场线向右，A正确；因为电场线的疏密程度反映了场强的大小，但由于题中仅画出一条电场线，不知道A、B附近电场线的分布状况，所以无法确定EA与EB的大小关系，B、C错误，D正确。
　
1．关于点电荷、元电荷、检验电荷，下列说法正确的是(　　)
A．元电荷实际上是指电子和质子本身
B．点电荷所带电荷量一定很小
C．点电荷所带电荷量一定是元电荷电荷量的整数倍
D．点电荷、元电荷、检验电荷是同一种物理模型
答案　C
解析　元电荷是带电量的最小值，它不是电荷，不是电子和质子本身，A错误；点电荷是将带电物体简化为一个带电的点，带电物体能不能看成点电荷，不是看带电体的体积大小和电量大小，而是看带电物体的大小对于两个电荷的间距能不能忽略不计，所以点电荷所带电荷量不一定很小，B错误；元电荷是带电量的最小值，所有带电物体的电荷量一定等于元电荷电荷量的整数倍，C正确；点电荷是一种理想化模型，元电荷又称“基本电量”，是最小电荷单位，检验电荷是用来检验电场是否存在的电荷，带电量很小的电荷，D错误。
2．(多选)如图所示是电场中某点的电场强度E与放在该点处的检验电荷q及所受电场力F之间的函数关系图象，其中正确的是(　　)
答案　AD
解析　电场强度E应由场源电荷和该点的空间位置决定，与试探电荷q无关，A正确；当电场强度确定时，电场力F＝qE∝q，D正确。
3．电场中有一点P，下列说法正确的是(　　)
A．若放在P点电荷的电荷量减半，则P点的电场强度减半
B．若P点没有检验电荷，则P点电场强度为零
C．P点电场强度越大，则同一电荷在P点所受静电力越大
D．P点的电场强度方向为该点的电荷的受力方向
答案　C
解析　电场中某点的电场强度是不依赖于检验电荷而客观存在的。但为了知道电场中某点的电场强度，可以把一个检验电荷放入该点，其受到的静电力F与自身的电荷量q的比值可反映该点电场强度的大小，但该点的电场强度由电场本身决定，与检验电荷的电荷量多少、电性、有无均无关，A、B错误；由E＝得F＝qE，当q一定时，F与E成正比，C正确；电场中某点的电场强度方向规定为正电荷在该点时受到的电场力方向，与负电荷受力的方向相反，由于D项中未说明该点电荷的正负，故不能确定P点的电场强度方向是否与电荷的受力方向相同，D错误。
4．(多选)如图甲所示，AB是一个点电荷形成的电场中的一条电场线，图乙则是放在电场线上a、b处的检验电荷的电荷量与所受电场力大小间的函数图象(F-q图象)，指定电场方向由A指向B为正方向，由此可以判定(　　)
A．场源可能是正电荷，位置在A侧
B．场源可能是正电荷，位置在B侧
C．场源可能是负电荷，位置在A侧
D．场源可能是负电荷，位置在B侧
答案　BD
解析　由F＝qE和图乙知，q相同时b点电场力较大，故场源电荷位置在B侧，由于检验电荷电性不确定，故场源电荷电性也不确定，B、D正确。
5．法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，如图所示为点电荷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的电荷量小于b的电荷量
B．a、b为异种电荷，a的电荷量大于b的电荷量
C．a、b为同种电荷，a的电荷量大于b的电荷量
D．a、b为同种电荷，a的电荷量小于b的电荷量
答案　A
解析　电场线是从正电荷出发，负电荷终止，由电场线的分布图可知a、b为异种电荷；又由公式E＝k，可知场源的电荷量越大距离场源相同距离的位置场强越大，电场线越密；由图可知b处电场线密，a处电场线稀疏，故Qb＞Qa，B、C、D错误，A正确。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
6.
如图所示，abcde是半径为r的圆的内接正五边形，当在顶点a、b、c、d、e处各固定有电荷量为＋Q的点电荷时，O点的电场强度为零；若在e处固定有电荷量为－3Q的点电荷，a、b、c、d各处仍为电荷量为＋Q的点电荷，则圆心O处的电场强度大小为(　　)
A. B. C. D.
答案　A
解析　假设在e处固定电荷量为＋Q的点电荷，则O点的电场强度大小为零，若取走e处的点电荷，则其余点电荷在O处的电场强度大小为k，方向指向e处，
若换为－3Q的点电荷，则该点电荷在O处产生的电场强度大小为k，方向也指向e处，因此方向相同，叠加可得圆心O处的电场强度大小，A正确，B、C、D错误。
7.
如图，在匀强电场中将一质量为m、带电量为q的带电小球，由静止释放，带电小球运动轨迹为一直线，该直线与竖直方向夹角为θ。不能忽略小球的重力，则匀强电场的场强大小为(　　)
A．唯一值是 B．最大值是
C．最小值是 D．最小值是
答案　C
解析　小球的受力分析如图所示。小球在重力和电场力的共同作用下做加速直线运动，把重力进行分解，当电场力的大小与重力沿合力的垂直方向的分力相等时，电场力最小，即qE＝mgsinθ，可得E＝，C正确。