专题03 电场 电场强度（基础测试+题型突破）—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册专训（word含答案）

专题03 电场 电场强度

基础测试
1．如图所示，一根内壁粗糙且足够长的绝缘圆管水平固定，圆管所在的空间有与圆管中轴线垂直的水平匀强电场。圆管内，质量为m的带正电荷的小球，在水平向右拉力false的作用下沿管轴向右匀速运动，此时小球所受电场力的大小为false。如果撤去电场，为使小球仍沿管轴匀速向右运动，则拉力的大小应等于（　　）
A．false B．false C．false D．false
2．如图所示，正电荷q均匀分布在半球面ACB上，球面半径为R，CD为通过半球顶点C和球心O的轴线。P、M为CD轴线上的两点，距球心O的距离均为false在M右侧轴线上false点固定正点电荷Q，点false、M间距离为R，已知M点的场强方向水平向左、大小为false，带电均匀的封闭球壳内部电场强度处处为零，则P点的场强为（　　）
A．0 B．false C．false D．false
3．如图所示，Rt△ABC中∠CAB=37°，D为AB边上一点，AD：DB=2：3.两个正点电荷固定在A、B两点，电荷量大小为q的试探电荷在C点受到的电场力方向与AB垂直，大小为F，sin37°=0.6，cos37°=0.8.则D点的电场强度大小为（　　）
A．false B．false C．false D．false
4．如图，在一点电荷附近false、false点放置试探电荷测量其受力，下列试探电荷受力false与电荷量false的关系图中，正确的是（　　）
A． B． C． D．
5．下列描述中符合物理学史的是（　　）
A．牛顿得出万有引力定律并测得了引力常量false
B．第谷通过长期的观测，积累了大量的天文资料，并总结出了关于行星运动的三条规律
C．“月一地检验”证实了地面物体所受到地球的引力、月球所受地球的引力与太阳和行星间的引力遵从相同的规律
D．库仑为了形象的描述电场首次引入电场线的概念
6．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点的电场强度大小为E1。若将N点处的点电荷移至P点，则O点电场强度的大小变为E2。则E1与E2之比为（　　）
A．2∶1 B．1∶2 C．2∶3 D．3∶2
7．如图所示是等量的异种电荷false在空间产生电场的等势线分布示意图，相邻的等势线间电势差均为false，空间的点false连线与两电荷的连线平行，且false。一个带负电的点电荷仅在电场力的作用下运动，经过a点时的动能为false，速度方向平行于两电荷的连线，点电荷过b所在等势线的动能为false，且最终能到达c所在等势线，取无穷远处的电势为零。则下列说法正确的是（　　）
false两点的电势相等
B．false两点的电场强度相同
C．点电荷在电场中运动一定能通过c点
D．点电荷运动到c点所在的等势线时具有的电势能为false
8．如图所示，在点电荷false产生的电场中，实线false是标有电场方向的一条电场线，一带电粒子只在静电力作用下从false沿着虚线运动到false。设该粒子在false两点的加速度大小分别为false、false，电势能分别为false、false。下列说法正确的是（　　）
A．粒子一定带负电 B．点电荷false靠近false端
C．false两点的电场强度false D．该粒子在false两点的电势能false
9．正电荷形成的电场中，一带电粒子只受电场力作用，其运动轨迹如图abcd曲线，则（　　）

A．粒子带负电
B．粒子通过a点时的速度比通过b点时大
C．粒子在a点受到的电场力比b点大
D．粒子在a点时的电势能比b点大
题型突破
10．如图所示,在绝缘的水平面上,相隔2L的,A、B两点固定有两个电量均为Q的正点电荷,C、O、D是AB连线上的三个点,O为连线的中点,CO=OD=L/2?一质量为m、电量为q的带电物块以初速度v0从c点出发沿AB连线向B运动,运动过程中物块受到大小恒定的阻力作用?当物块运动到O点时,物块的动能为初动能的n倍,到达D点刚好速度为零,然后返回做往复运动,直至最后静止在O点?已知静电力恒量为k,求:
(1)AB两处的点电荷在c点产生的电场强度的大小;
(2)物块在运动中受到的阻力的大小;
(3)带电物块在电场中运动的总路程?
11．如图所示，以O为圆心，r为半径的圆与坐标轴的交点分别为a、b、c、d，空间有与x轴平行的匀强电场，同时在O点固定一个电荷量为false的点电荷，如果把一个电荷量为false的试探电荷放在c点，则恰好平衡，静电力常量为k，求：
（1）匀强电场的场强大小为多少？方向如何？
（2）a、d两点的实际场强大小为多少？
12．真空中放有一个带+q点电荷，受到的电场力为F，若把这一点电荷换成+5q的点电荷，则它受到的电场力为多少？
13．如图所示，匀强电场的场强方向水平向右，一带电荷量为q，质量为m的金属小球A（可视为质点），用长为L的绝緣细线固定在O点，小球最终静止时，悬线向右偏离竖直位置，与竖直方向呈60°。固定小球A的位置，用另一个带电量不同的相同金属小球B接触A，静电平衡后移走B，再释放A，经过足够长时间后A再次静止，并且从释放到静止期间A电量保持不变，此时悬线方向与竖直方向呈30°仍向右偏。求（重力加速度为g）；
(1)电场强度E的大小；
(2)金属小球B的带电量Q；
(3)求从释放A到A再次静止，空气阻力所做的功Wf。
14．一根绝缘细绳上端固定在天花板上，下端挂一个质量为m，带电量为q的带正电小球，小球所处的空间中存在水平方向的匀强电场，如图所示，小球静止时，细线与竖直方向的夹角为θ，已知当地的重力加速度为g，求：
（1）该电场中电场强度的方向；
（2）该电场中电场强度的大小；
（3）细线上的张力大小。
15．如图所示，A为带正电false的带电小球，与A在同一水平面有一带电小球B如图所示，r=0.1m、电荷量为false，小球B受水平向右的电场力偏转θ角而静止false，小球用绝缘丝线悬挂于O点。（false）求：
（1）A球在小球B处产生的电场强度
（2）小球的质量
参考答案
1．C
【详解】
有电场力时小球对圆管的压力
false
由平衡条件得
false
撤去电场力后小球对圆管的压力为
false
由平衡条件得
false
故选C。
2．A
【详解】
均匀的封闭球壳内部电场强度处处为零，将带电半球壳ACB右侧补全一个同样的带电半球壳ADB，则半球壳ADB在P点场强false 与半球壳ACB在M点场强false 对称，大小相等，方向相反，补全后内部合场强处处为零，所以半球壳ACB在P点场强
false
方向都向右，未补全时
false
则P点的合场强
false
故选A。
3．B
【详解】
设A、B两点电荷量分别为QA、QB则试探电荷C受到A、B两点电荷的电场力分别falsefalse
如图假设C带负电，则其受力如图合力为F，垂直与AB，由几何关系false
falsefalsefalse
解得falsefalse
因为
false
false
所以
false
false
则A、B在D点产生的场强分别为
false
false
所以
false
故B正确。
故选B。
4．B
【详解】
电场强度的定义式false，即false图像的斜率表示场强的大小，而试探电荷的电量越大，同一点所受的电场力越大，即电场力关于电量q为增函数；根据点电荷周围的场强决定式false可知false
故选B。
5．C
【详解】
A．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量G，故A错误；
B．第谷通过长期的天文观测，积累了大量的天文资料，开普勒总结出了关于行星运动的三条规律，故B错误；
C．“月-地检验”证实了地面物体所受到地球的引力、月球所受地球的引力与太阳和行星间的引力遵从相同的规律，故C正确；
D．法拉第为了形象的描述电场首次引入电场线的概念，故D错误。
故选C。
6．A
【详解】
假设M点的电荷为正，N点电荷为负，则根据电场的叠加可知，移动前两个点电荷在O点产生的电场强度都为
false
当将N点处的点电荷移至P点后，电场的叠加如图所示
则
false
故
false
故选A。
7．D
【详解】
A．根据等量异种电荷的电势分布可知，a点的电势高于c点电势，选项A错误；
B．由对称可知，false两点的电场强度大小相同，但是方向不同，选项B错误；
C．点电荷在电场中运动时，受电场力与速度不共线，则电荷做曲线运动，不可能通过c点，选项C错误；
D．点电荷运动到c点所在的等势线时，因从a点到经过b的等势线的电势差等于从过b的等势线与过c的等势线间的电势差，可知电势能的变化相同，电场力做功相同，动能的变化相同，则即点电荷运动到c点所在的等势线时具有的动能为2eV，因总能量为6eV，则到c点所在的等势线时具有的电势能为4eV ，选项D正确。
故选D。
8．D
【详解】
AD．根据电场线的性质，A点电势小于B点电势，根据轨迹的弯曲方向可知，电场力指向曲线弯曲内侧，即带电粒子一定带正电，根据电势能定义式有
false
易知，该粒子在A点电势能小于在B点电势能。故A错误；D正确；
B．点电荷false的电性不明，有可能带正电靠近N端，也可能带负电靠近M端。故B错误；
C．该电场为点电荷电场，所以A、B两点的电场强度不可能大小相等。故C错误。
故选D。
9．BC
【详解】
试题分析：轨迹弯曲的方向大致指向合力的方向，知电场力背离正电荷方向，所以该粒子带正电．故A错误．从a到b，电场力做负功，根据动能定理，动能减小，a点动能大于b点动能，则a点速度大于b点的速度．故B正确．b点的电场线比a点电场线密，所以b点的电场强度大于a点的电场强度，所以粒子在a点的电场力比b点小．故C正确；从a到b，电场力做负功，电势能增加．所以a点的电势能小于b点的电势能．故D错误．
考点：考查了带电粒子在电场中的偏转
10．（1）
（2）
（3）
【详解】
（1）设两个正点电荷在电场中C点的场强分别为E1和E2，在C点的合场强为EC；则false；false
则EC=E1-E2
解得：EC＝false．
（2）带电物块从C点运动到D点的过程中，先加速后减速．AB连线上对称点φC=φD，电场力对带电物块做功为零．设物块受到的阻力为f，
由动能定理有：?fL＝0?falsemv02
解得：false
（3）设带电物块从C到O点电场力做功为W电，根据动能定理得：false
解得：false
设带电物块在电场中运动的总路程为S，由动能定理有：W电?fs＝0?falsemv02
解得：s=（n+0.5）L
【点睛】
本题考查了动能定理的应用，分析清楚电荷的运动过程，应用动能定理、点电荷的场强公式与场的叠加原理即可正确解题．
11．（1）false，方向水平向右；（2）false；false
【详解】
（1）由电荷量为false的试探电荷在c点处于平衡状态，受力分析可得
false
匀强电场的场强大小为
false
方向水平向右。
（2）正点电荷形成的电场的场强方向从圆心沿半径方向向外，大小为
false
a点的实际场强为两个等大、同方向场强的合成，为
false
d点的实际场强为两个等大、互相垂直的场强的合成，为
false
12．5F
【详解】
该点的场强为
false
若把这一点电荷换成+5q的点电荷，则它受到的电场力为
false
13．(1)false；(2)false；(3) false
【详解】
(1)开始时A球平衡，则
false
解得
false
(2)A球再次平衡时
false
解得
false
因
false
解得
false
(3)从释放A到A再次静止，由动能定理
false
解得
false
14．（1）水平向右；（2）false；（3）false
【详解】
（1）对小球受力分析，要使小球能在图示位置静止，则小球受到的电场力向右，因带正电，故说明电场方向应水平向右。
（2）根据平衡条件有
false
解得
false
（3）根据平衡条件有
false
解得
false
15．（1）false；（2）false
【详解】
(1)根据电场强度公式
false=false
(2)受到的库伦力为
false false
受力分析得false
解得false