2019-2020学年粤教版选修3-1 1.3电场强度 达标作业（解析版)

1.3电场强度
达标作业（解析版)
1．以下关于电场和电场线的说法中错误的是（　　）
A．电场和电场线都是真实存在的
B．电场是真实存在的，电场线是不存在的
C．电场线可以描述电场的强弱和方向
D．电场线在电场中不能相交
2．下列说法正确的是（　　）
A．牛顿在研究第一定律时利用了理想实验法
B．开普勒认为，在高山上水平抛出一物体，只要速度足够大就不会再落在地球上
C．卡文迪许测出了静电力常量
D．法拉第首先引入电场线和磁感线，极大地促进了他对电磁现象的研究
3．如图所示，在匀强电场中，用细线悬吊一带电小球（质量为m，电量为q），稳定时，细线与竖直方向的夹角为θ，那么匀强电场的场强大小是
A．唯一值是 B．最大值是
C．最小值是 D．以上都不对
4．如图所示是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是
A．这个电场可能是负点电荷的电场
B．点电荷q在A点处受到的电场力比在B点处受到的电场力大
C．负电荷在B点处受到的电场力的方向沿电场线的切线方向
D．点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小不计重力
5．在电场中的某一点，当放入正电荷时受到的电场力向右，当放入负电荷时受到的电场力向左，下列说法正确的是（　　）
A．只有在该点放入电荷时，该点才有电场
B．该点的电场方向一定向右
C．电场强度的方向与电场力的方向相同
D．电场强度方向与所放入的电荷电性有关
6．由电场强度的定义式可知，在电场中的同一点 (　　)
A．电场强度E跟F成正比，跟q成反比
B．无论检验电荷所带的电荷量如何变化，始终不变
C．电荷在电场中某点所受的电场力大，则该点的电场强度强
D．一个不带电的小球在P点受到的电场力为零，则P点的场强一定为零
7．下图各电场中，A，B两点电场强度相同的是()
A．
B．
C．
D．
8．如图甲所示，光滑绝缘细杆竖直放置，距细杆右侧d的A点处有一固定的正点电荷，细杆上套有一带电小环，设小环与点电荷的竖直高度差为h，将小环无初速度地从h高处释放后，在下落至h = 0的过程中，其动能随h的变化曲线如图乙所示，则下列判断中正确的是
A．小环带负电
B．从h高处下落至h = 0的过程中，小环电势能一直增大
C．从h高处下落至h = 0的过程中，小环先后经过了减速、加速、再减速三个阶段
D．小环将做以O点为中心的往复运动
9．如图所示，轻质弹簧左端固定，置于场强为 E 水平向左的匀强电场中，一质量为 m，电荷量 为+q 的绝缘物块（可视为质点），从距弹簧右端 L1 处由静止释放，物块与水平面间动摩擦因数 为 ( ，物块向左运动经 A 点（图中未画出）时速度最大为 v，弹簧 被压缩到最短时物体离释放点的距离为 L2，重力加速度为 g，则从 物块释放到弹簧压缩至最短的过程中
A．物块与弹簧组成的系统机械能的增加量为 (qE ( (mg)L2
B．物块电势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量与系统产生的内能之和
C．物块的速度最大时，弹簧的弹性势能为 (qE ( (mg )L1( mv2
D．若物块能弹回，则向右运动过程中经过 A 点时速度最大
10．如图所示，ABCDG是竖直放在场强为E=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的BCD部分是半径为R的半圆，轨道的水平部分与半圆轨道相切于B、D两点，且AB=R=0.2m，把一质量m=100g、带电荷量q=+10-4 C的小球，从A点由静止释放后，g=10m/s2，则（ ）
A．小球到达C点时的速度大小为1m/s
B．小球到达C点时对轨道的压力大小为3N
C．小球所能获得的最大动能为J
D．小球能运动到D点并沿直轨道DG运动
11．如图所示，A、B为体积可忽略的带电小球，QA＝2×10-8C，QB＝－2×10-8C，A、B相距3cm．在水平外电场作用下，A、B保持静止，悬线都沿竖直方向．试求：
（1）外电场的场强大小和方向？（2）AB中点处总电场的场强大小和方向．
12．如图，一带负电的油滴处于水平放置的两平行金属板A、B 之间。当平行板不带电时，油滴在重力和空气阻力的作用下，最终以速率v1匀速下落。当上极板A带负电，下极板B带等量正电时，金属板间匀强电场的电场强度为大小为E，油滴下落的最终速率为v2。已知运动中油滴受到的空气阻力大小f与速率v的关系为f＝Kv（其中K为常数）。速率v1、v2、常数K、电场强度E 均已知，带电油滴始终未触及极板。
（1）通过分析说明，油滴在电场中静止起在释放后，它的加速度、速度、电势能如何变化；
（2）求油滴所带的电量大小q；
（3）若将两极板A、B 上所带电荷互换，油滴将向上运动，求油滴上升的最终速率v3。
13．如图所示，在真空中相距为L的A、B两点分别放置电量大小均为Q的正负点电荷，已知静电力常量为k，那么在离A、B两点距离都等于L的点的电场强度方向为__________，该点的场强大小为__________．
14．如图所示，真空中有两个点电荷和，分别固定在x坐标轴的和的位置上。则x标轴上的_____处的电场强度为零。x坐标轴上电场强度方向沿x轴正方向区域是__________。
参考答案
1．A
【解析】
电场是实际存在的物质，电场线不存在，是为了形象描述电场而假想的线，故A错误，B正确．电场线可以描述电场的强弱和方向，电场线的疏密表示强弱，电场线上某点的切线方向表示电场的方向，故C正确．电场线不能相交，故D正确．本题选错误的，故选A．
2．D
【解析】
【详解】
伽利略在研究力与运动关系时利用了理想实验法，A错误；牛顿认为在高山上水平抛出一物体，只要速度足够大就不会再落在地球上，B错误；卡文迪许测出了万有引力常量，C错误；法拉第首先引入电场线和磁感线，极大地促进了他对电磁现象的研究，D正确；
【点睛】
平时学习应该注意积累对物理学史的了解，知道前辈科学家们为探索物理规律而付出的艰辛努力，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一
3．C
【解析】
【详解】
带电小球在电场中受到重力mg细线的拉力T和电场力F，根据三角形定则作出合力； 由图看出，当电场力F与细线垂直时，电场力F最小，场强最小，则有
F=qEmin=mgsinθ
得到场强的最小值为
电场力最大值趋向无穷大，故场强的最大值趋向无穷大。A．唯一值是，与结论不相符，选项A错误；
B．最大值是，与结论不相符，选项B错误；
C．最小值是，与结论相符，选项C正确；
D．以上都不对，与结论不相符，选项D错误；
故选C。
4．B
【解析】
【详解】
A．负电荷电场中的电场线是从无穷远出发指向负电荷的直线，而该电场线是曲线，所以A错误；
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，所以EA＞EB，依据F=qE，则有点电荷q在A点处受到的电场力比在B点处受到的电场力大，故B正确；
C．电场线的切线方向为该点场强的方向，所以负电荷在B点处受到的电场力的方向沿电场线切线的反方向，故C错误；
D．根据牛顿第二定律，可知，电场力越大的，产生加速度也越大，则点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度大，故D错误。
故选B。
5．B
【解析】
【详解】
AB.场强由场源电荷决定，与试探电荷无关，不放试探电荷，电场同样存在．故A错误．放入正电荷和负电荷时，该点的场强均向右．故B正确；
C.电场强度的方向与正电荷所受的电场力方向相同，与负电荷所受的电场力方向相反．故C错误；
D.无论放电荷，还是不放电荷，无论是正电荷，还是负电荷，电场强度方向不变．故D错误．
故选B．
【点睛】
本题考查对物理概念的理解能力．电场强度是反映电场本身的力的性质的物理量，与试探电荷是否存在无关．在电场中某场强的方向是唯一确定的．
6．B
【解析】
【分析】
电场强度与试探电荷所受电场力、电荷量无关，由电场本身决定；
一个不带电的小球在P点受到的电场力为零，P点的场强不一定为零；
【详解】
A、电场强度等于试探电荷所受电场力与电荷量的比值，但电场强度E并不跟F成正比，跟q成反比，而F、q无关，E由电场本身决定，故A错误；B、在电场中的同一点，电场强度E是一定的，则无论试探电荷所带的电量如何变化，始终不变，故B正确；C、同一电荷在电场中某点所受的电场力大，P点的场强不一定为零，还要该电荷的电荷量大小，故C错误；D、电场对不带电的小球没有电场力作用，不带电的小球在P点受到的电场力为零，P点的场强可能为零，也可能不为零，故D错误。
【点睛】
对于电场强度，要抓住它的比值定义法的共性，E与试探电荷所受电场力、电荷量无关，由电场本身的性质决定，反映电场本身的强弱和方向。
7．C
【解析】
【详解】
A．A、B是同一圆上的两点，场强大小相等，但方向不同，则电场强度不同。故A错误。
B．A、B是同一圆上的两点，场强大小相等，但方向不相同，则电场强度不同。故B错误。
C．A、B是匀强电场中的两点，电场强度相同，故C正确；
D．电场线的疏密表示场强的大小，所以A、B场强不等，故D错误。
8．B
【解析】
【详解】
A. 若小环带负电，重力和静电力对小环都做正功，小环的动能一直增大，与图乙不符，所以小环带正电，故A错误；
B. 结合动能随着h的变化图象可知，小环带正电，从h高处下落至h=0的过程中，小环所受的电场力为斥力，电场力一直做负功，小环的电势能一直增大，故B正确；
C. 结合动能随着h的变化图象可知：从h高处下落至h=0的过程中，经过了加速、减速、再加速三个阶段，故C错误；
D. 过了O点后，电场力、杆对小环的支持力以及重力的合力向下，小环一直向下做加速运动，不会以O点为中心的往复运动，故D错误。
故选：B。
9．AB
【解析】
【详解】
根据功能关系可以知道，电场力和摩擦阻力的功等于机械能的变化，则：，故选项A正确；根据能量守恒可以知道，物块电势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量与系统产生的内能之和，故选项B正确；由题可以知道，当物块处于A点即弹簧处于压缩状态时，速度最大，而不是弹簧处于原长时速度最大，故选项C错误；当物块的速度最大时即处于平衡状态，当向左运动到速度最大即A点时，受到向左的电场力和向右的摩擦力和弹力即：，若物体能弹回，在处于速度最大时，则：，可以看出：，即向右运动时速度最大的位置不是A点，故选项D错误．
【点睛】
运用能量守恒或动能定理解题，关键选择好研究的过程，分析过程中的能量转化，然后列式求解，对于第二问，关键要确定滑块最终停止的位置．
10．BC
【解析】
【分析】
考查带电粒子在复合场中的运动，圆周运动的规律，动能定理的应用。
【详解】
A．小球到达C点时，由动能定理：
解得，A错误；
B．小球到达C点时由水平方向的合力提供向心力：
解得 ，B正确；
C．重力大小为1N，电场力大小为1N，当轨道圆心与小球连线沿合力方向时，处于物理最低点，获得的动能最大：
最大动能：
解得，C正确；
D．由于受到竖直向下的重力作用，不可能沿直轨道DG运动，D错误。
故选BC。
11．（1）2×105N/C．方向水平向左．（2）1.4×106N/C，方向水平向右．
【解析】
(1)对A进行受力分析，B对A有向右的作用力F，要悬线保持竖直，匀强电场对A的作用力应向左，且与F等大.所以匀强电场方向向左.
因为，所以得,方向水平向左.
(2)A、B中点处的总电场场强是A、B产生的场强和匀强电场的场强的叠加场强.
A在该点的场强,方向水平向右；
B在该点的场强,方向也水平向右；匀强电场的场强为，方向水平向左.
所以，方向水平向右.
思路分析：对A进行受力分析，B对A有向右的作用力F，要悬线保持竖直，匀强电场对A的作用力应向左，且与F等大.所以匀强电场方向向左. A、B中点处的总电场场强是A、B产生的场强和匀强电场的场强的叠加场强.
试题点评：本题考查了电场的叠加问题，关键是清楚有哪些电场参与叠加，方向如何
12．（1）加速度减小的加速运动 电势能减小（2）（3）v3 = v2-2v1
【解析】
【详解】
(1)当加上竖直方向的匀强电场后，油滴受力分析如图所示
油滴从静止开始加速运动，受到的空气阻越来越大，由牛顿第二定律有
所以油滴的加速度越来越小，由于油滴向下运动，所以电场力做正功，故油滴电势能减小；
(2)当平行板不带电时，最终以一恒定速率v1匀速下落，此时受力分析如图所示
根据平衡得
当加上竖直方向的匀强电场后，油滴最终以v2匀速下落，此时油滴受力分析如图所示
根据平衡得
联立解得

(3)将两极板A、B上所带电荷互换，电场强度不变，方向相反，竖直向下，油滴受力如图所示
由平衡得
得

则有最终速率
13．水平向右，
【解析】
【分析】
根据点电荷的场强公式分别求出等量异种电荷在到两点距离都等于l的点的电场强度，再根据场强的叠加进行合成．
【详解】
两个等量异种点电荷在到两点距离都等于l的点产生的电场强度大小相等，方向如图．
大小为，则合场强．
14．12 或
【解析】
【详解】
[1]某点的电场强度是正电荷Q1和负电荷Q2在该处产生的电场的叠加，是合场强，根据点电荷的场强公式可知，要使电场强度为零，那么正电荷Q1和负电荷Q2在该处产生的场强大小相等方向相反，不会在Q1的左边，因为Q1的电荷大于Q2，也不会在Q1 Q2之间，因为它们电荷相反，在中间的电场方向都是一样的，所以，只能在Q2右边，设该位置据Q2的距离是L，则有
解得
所以x坐标轴上x=12cm处的电场强度为零；
[2]在Q1 Q2之间，正电荷Q1和负电荷Q2在该处产生的场强方向沿x轴正方向，所以实际场强也是沿x轴正方向，根据点电荷的场强公式得x坐标轴大于12cm区域电场强度方向沿x轴正方向区域，所以x坐标轴上电场强度方向沿x轴正方向区域是
和