2018-2019學(xué)年高中物理 專題1.3 電場(chǎng)強(qiáng)度試題 新人教版選修3-1.doc

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第3節(jié) 電場(chǎng)強(qiáng)度 一、電場(chǎng) 1．定義：存在于 周圍的特殊物質(zhì)。 2．基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的 有力的作用，這種力叫電場(chǎng)力。 3．電荷間的相互作用力通過 發(fā)生。 二、電場(chǎng)強(qiáng)度 1．定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的電場(chǎng)力F跟它的電荷量q的比值，叫做該點(diǎn)的 ，簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)。 2．定義式： 。 3．單位：牛/庫（N/C） 伏/米（V/m） 1 V/m=1 N/C。 4．方向：規(guī)定與 在該點(diǎn)的受力方向相同。 5．理解：場(chǎng)強(qiáng)反映 的性質(zhì)，由 本身決定，與放入的 無關(guān)。 6．檢驗(yàn)電荷（試探電荷）：用來檢驗(yàn)電場(chǎng)的電量很?。ú挥绊懺妶?chǎng)），體積很?。梢援?dāng)作質(zhì)點(diǎn)）的電荷。 7．場(chǎng)源電荷（源電荷）：產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷。 三、真空中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng) 1．大?。? 。 2．場(chǎng)強(qiáng)方向：正點(diǎn)電荷電場(chǎng)方向 電荷 負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)方向 電荷 3．和的區(qū)別 適用范圍 電荷的意義 定義式，適用于一切電場(chǎng) q是 ，但E與q無關(guān) 僅對(duì)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)適用 Q是 ，E與Q成正比 四、電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 如果場(chǎng)源是多個(gè)點(diǎn)電荷，則電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷 在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的 。 五、電場(chǎng)線 1．電場(chǎng)線是用來形象地描述 與方向特性的一簇曲線。電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的 方向，都和該點(diǎn)的 方向一致。 2．電場(chǎng)線的特征 （1）電場(chǎng)線密的地方場(chǎng)強(qiáng) ，電場(chǎng)線疏的地方場(chǎng)強(qiáng) ； （2）靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線起于 止于負(fù)電荷，孤立的正電荷（或負(fù)電荷）的電場(chǎng)線止于（或起于）無窮遠(yuǎn)處點(diǎn)； （3）電場(chǎng)線不會(huì) ，也不會(huì) ； （4）電場(chǎng)線是 ，實(shí)際電場(chǎng)中并不存在； （5）電場(chǎng)線不是 曲線，且與帶電粒子在電場(chǎng)中的 之間沒有必然聯(lián)系。 六、幾種常見電場(chǎng)中的電場(chǎng)線的分布及特點(diǎn) 1．正、負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中的電場(chǎng)線的分布 特點(diǎn)： （1）離點(diǎn)電荷越近，電場(chǎng)線越 ，場(chǎng)強(qiáng)越 ； （2）以點(diǎn)電荷為球心作個(gè)球面，電場(chǎng)線處處與球面垂直，在此球面上場(chǎng)強(qiáng)大小處處 ，方向不同。 2．等量異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中的電場(chǎng)線的分布 特點(diǎn)： （1）沿點(diǎn)電荷的連線，場(chǎng)強(qiáng)先變 后變 ； （2）兩點(diǎn)電荷連線中垂面（中垂線）上，場(chǎng)強(qiáng)方向均 ，且總與中垂面（中垂線） ； （3）在中垂面（中垂線）上，與兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O等距離的各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) 。 3．等量同種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中的電場(chǎng)線的分布 特點(diǎn)： （1）兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處場(chǎng)強(qiáng)為 ； （2）兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)附近的電場(chǎng)線非常稀疏，但場(chǎng)強(qiáng)并不為 ； （3）兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)到無限遠(yuǎn)電場(chǎng)線先變 后變 。 4．勻強(qiáng)電場(chǎng) 特點(diǎn)： （1）勻強(qiáng)電場(chǎng)是大小和方向都相同的電場(chǎng)，故勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是平行等距的直線； （2）電場(chǎng)線的疏密反映場(chǎng)強(qiáng)的大小，電場(chǎng)方向與電場(chǎng)線平行。 5．點(diǎn)電荷與帶電平板的電場(chǎng)中電場(chǎng)線的分布 特點(diǎn)： （1）以點(diǎn)電荷向平板作垂線為軸電場(chǎng)線左右 ； （2）電場(chǎng)線的分布情況類似于等量 電荷的電場(chǎng)線分布，而帶電平板恰為兩電荷連線的 ； （3）在帶電平板表面場(chǎng)強(qiáng)與平板 。 帶電體 電荷 電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度 正電荷 電場(chǎng)力 電場(chǎng) 試探電荷 背離 指向 檢驗(yàn)電荷 場(chǎng)源電荷 單獨(dú) 矢量和 電場(chǎng)強(qiáng)弱 切線 場(chǎng)強(qiáng) 大 小 正電荷 相交 相切 假想的 閉合 運(yùn)動(dòng)軌跡 1．密 大 相等 2．小 大 相同 垂直 相等 3．零 零 密 疏 5．對(duì)稱 異種點(diǎn) 垂直平分線 垂直 對(duì)電場(chǎng)線的理解及應(yīng)用 1．判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的方向 電場(chǎng)線上任意一點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)電場(chǎng)的方向。 2．判斷電場(chǎng)力的方向——正電荷的受力方向和電場(chǎng)線在該點(diǎn)切線的方向相同，負(fù)電荷的受力方向和電場(chǎng)線在該點(diǎn)切線的方向相反。 3．判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的大小（定性）——電場(chǎng)線密處電場(chǎng)強(qiáng)度大，電場(chǎng)線疏處電場(chǎng)強(qiáng)度小，進(jìn)而可判斷電荷受力大小和加速度的大小。 4．一般情況下，帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡不會(huì)與電場(chǎng)線重合，只有同時(shí)滿足以下三個(gè)條件時(shí)，兩者才會(huì)重合： （1）電場(chǎng)線為直線； （2）帶電粒子的初速度為零或速度方向與電場(chǎng)線平行； （3）帶電粒子僅受電場(chǎng)力或所受其他力的合力的方向與電場(chǎng)線平行。 【例題1】（2018東北三省四市高三第二次聯(lián)合模擬）如圖，一圓環(huán)上均勻分布著電荷，在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d三個(gè)點(diǎn)，a和b、b和c、c和d間的距離均為R，在a點(diǎn)處有一電荷量為q(q>0)的固定點(diǎn)電荷，已知b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零，則d點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)為 A．，水平向左 B．，水平向右 C．，水平向左 D．，水平向右 參考答案：D 試題解析：電荷量為q的點(diǎn)電荷在b處產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度為，而半徑為R均勻分布著電荷量為Q的圓盤上電荷，與在a點(diǎn)處有一電荷量為的固定點(diǎn)電荷，在b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零，則圓盤在此處產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度也為，那么圓盤在此d產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度則仍為，而電荷量為q的點(diǎn)電荷在d處產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度為，由于都在d處產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，即為兩者大小相加。所以兩者這d處產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度為，方向水平向右，故選項(xiàng)D正確，ABC錯(cuò)誤。 1．關(guān)于電場(chǎng)，下列敘述正確的是 A．對(duì)點(diǎn)電荷激發(fā)的電場(chǎng)，以點(diǎn)電荷為球心、r為半徑的球面上，各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都相同 B．正電荷周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度一定比負(fù)電荷周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度大 C．在電場(chǎng)中某點(diǎn)放入試探電荷q，該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E=，取走q后，該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零 D．試探電荷所受電場(chǎng)力很大，該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度也一定很大 2．如圖所示的四種電場(chǎng)中均有a、b兩點(diǎn)，其中a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同的是 A．甲圖中與點(diǎn)電荷等距的a、b兩點(diǎn) B．乙圖中兩等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn) C．丙圖中兩等量同種點(diǎn)電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn) D．丁圖中勻強(qiáng)電場(chǎng)中的a、b兩點(diǎn) 3．（2018山東省濟(jì)南第一中學(xué)學(xué)考）在電場(chǎng)中某點(diǎn)放入正點(diǎn)電荷q，它受到的電場(chǎng)力方向向右。當(dāng)放入負(fù)點(diǎn)電荷q時(shí)，它受到的電場(chǎng)力方向向左。下列說法正確的是 A．該點(diǎn)放入正電荷時(shí)，電場(chǎng)方向向右，放入負(fù)電荷時(shí)，電場(chǎng)方向向左 B．該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向向右 C．該點(diǎn)放人2q的正點(diǎn)電荷時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?倍 D．該點(diǎn)不放電荷時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度為零 4．（2018天津市河西區(qū)高三三模）如圖所示，以O(shè)點(diǎn)為圓心的圓周上有六個(gè)等分點(diǎn)a、b、c、d、e、f等量正、負(fù)點(diǎn)電荷分別放置在a、d兩點(diǎn)時(shí)，在圓心O產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E?，F(xiàn)僅將放于a點(diǎn)的正點(diǎn)電荷改放于其他等分點(diǎn)上，使O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度改變，則下列判斷正確的是 A．移至c點(diǎn)時(shí)，O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小仍為E，沿Oe方向 B．移至e點(diǎn)時(shí)，O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為，沿Oc方向 C．移至b點(diǎn)時(shí)，O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為，沿Oc方向 D．移至f點(diǎn)時(shí)，O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為，沿Oe方向 5．（2018百校聯(lián)盟高考名師猜題金卷）如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中有一等邊三角形OPC，O點(diǎn)位于坐標(biāo)原點(diǎn)，OC與x軸重合，P點(diǎn)坐標(biāo)為（2，），A，B分別為OP，PC的中點(diǎn)。坐標(biāo)系處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，且電場(chǎng)方向與坐標(biāo)平面平行，已知O點(diǎn)的電勢(shì)為6 V，A點(diǎn)的電勢(shì)為3 V，B點(diǎn)的電勢(shì)為0 V，則由此可判定 A．C點(diǎn)的電勢(shì)為3 V B．場(chǎng)強(qiáng)方向由A指向B C．該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為100 V/m D．該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為 6．帶電粒子從電場(chǎng)中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，軌跡如圖中虛線所示，不計(jì)粒子所受的重力，則 A．粒子帶正電 B．粒子的加速度增大 C．A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) D．粒子的速度增大 7．關(guān)于電場(chǎng)線的說法，正確的是 A．電場(chǎng)線就是電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡 B．在靜電場(chǎng)中靜止釋放的點(diǎn)電荷，一定沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng) C．電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向與正電荷的運(yùn)動(dòng)方向相同 D．電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向與負(fù)電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向相反 8．（2018湖北省華中師范大學(xué)第一附屬中學(xué)高三押題）如圖所示，16個(gè)電荷量均為+q（q>0）的小球（可視為點(diǎn)電荷），均勻分布在半徑為R的圓周上。若將圓周上P點(diǎn)的一個(gè)小球的電荷量換成–2q，則圓心O點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為 A． B． C． D． 9．（2018廣西壯族自治區(qū)南寧市第三中學(xué)高三模擬）如圖所示，水平固定的圓環(huán)帶正電荷，且電荷均勻分布，圓環(huán)圓心為O，MN為過O點(diǎn)的豎直線，且OM=ON，四邊形abcd是以O(shè)為中心、MN為對(duì)稱軸的正方形，其邊長(zhǎng)小于圓環(huán)的直徑。則下列說法正確的是 A．a(chǎn)、d兩點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度相同 B．將一試探電荷由d點(diǎn)沿dc邊移動(dòng)到c點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力始終不做功 C．若將一重力不計(jì)的負(fù)試探電荷從M點(diǎn)由靜止釋放，則試探電荷運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)時(shí)速度恰好為0 D．若將一重力不計(jì)的負(fù)試探電荷從M點(diǎn)由靜止釋放后能運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，則過O點(diǎn)時(shí)試探電荷的加速度最大 10．如圖所示，實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)線，若帶電粒子q由a運(yùn)動(dòng)到b，電場(chǎng)力做正功，已知在a、b兩點(diǎn)粒子所受電場(chǎng)力分別為Fa、Fb，則下列判斷正確的是 A．若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)a>Fb B．若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)aFb D． 若Q為負(fù)電荷，則q帶負(fù)電，F(xiàn)aEb，則Fa>Fb，故A正確，B錯(cuò)誤；若Q為負(fù)電荷，帶電粒子由a點(diǎn)到b點(diǎn)電場(chǎng)力做正電，知該帶電粒子帶負(fù)點(diǎn)，由Ea>Eb，則Fa>Fb，故C正確，D錯(cuò)誤。 【名師點(diǎn)睛】電場(chǎng)線的應(yīng)用 （1）判斷電場(chǎng)力的方向——正電荷的受力方向和電場(chǎng)線在該點(diǎn)切線方向相同，負(fù)電荷的受力方向和電場(chǎng)線在該點(diǎn)切線方向相反； （2）判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的大?。ǘㄐ裕妶?chǎng)線密處電場(chǎng)強(qiáng)度大，電場(chǎng)線疏處電場(chǎng)強(qiáng)度小，進(jìn)而可判斷電荷受力大小和加速度的大小。 11．B【解析】以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)小球進(jìn)行受力分析，故小球受到重力mg、繩的拉力F1、電場(chǎng)力F2三個(gè)力作用，根據(jù)平衡條件可知，拉力F1與電場(chǎng)力F2的合力必與重力mg等大反向。因?yàn)槔1的方向確定，F(xiàn)1與F2的合力等于mg確定；由矢量圖可知，當(dāng)電場(chǎng)力F2垂直懸線時(shí)電場(chǎng)力F2=qE最小，故場(chǎng)強(qiáng)E也最小。由圖可知此時(shí)電場(chǎng)力qE=mgsin60；所以，所以正確的選項(xiàng)是B。 【名師點(diǎn)睛】當(dāng)處于平衡狀態(tài)的物體受到三個(gè)力，一個(gè)力是恒力，第二個(gè)力方向不變，第三個(gè)力大小與方向都發(fā)生變化時(shí)可以利用矢量三角形法即圖解法求解。 大小相等，且剛好在與的角平分線上，由幾何關(guān)系可知兩者這間的夾角為120，故將E1、E2合成后大小仍為方向指向F點(diǎn)，再將E4與E3合成，則最終O點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為，方向由O指向F，故選B。 【點(diǎn)睛】根據(jù)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式求出點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，然后由平行四邊形定則求出各點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的合場(chǎng)強(qiáng)，然后求出O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小與方向。 13．B【解析】解：若將帶電荷量為2q的球面放在O處，均勻帶電的球殼在A、B點(diǎn)所產(chǎn)生的電場(chǎng)為，由題知當(dāng)半球面產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為E，則B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為。解得，故選B。 【名師點(diǎn)睛】此題是帶電粒子在電場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)問題，知道向心力的來源，粒子水平方向受力平衡，豎直方向兩電荷的庫侖力的合力等于向心力。 15．【答案】（1）正電 （2）勻加速直線運(yùn)動(dòng) 【解析】（1）由于小球處于平衡狀態(tài)，對(duì)小球進(jìn)行受力分析，如圖所示，由此可知小球帶正電，設(shè)其電荷量為q，則 FTsin α=qE，① FTcos α=mg，② 聯(lián)立可得：FT=mg， 。 （2）靜止釋放后，小球由靜止開始沿與豎直方向成α=45斜向右下方做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)最低點(diǎn)時(shí)，它經(jīng)過的位移為L(zhǎng)，此時(shí)細(xì)線剛好拉直，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得 x=at2，a=g 所以t=。 16．C【解析】由公式可知，N/C為電場(chǎng)強(qiáng)度單位；由公式可知，V/m也是電場(chǎng)強(qiáng)度單位；由可得，故Tm/s也是電場(chǎng)強(qiáng)度單位；由公式可知，J/C是電勢(shì)差單位，故選C。 17．ACD【解析】?jī)上嗤膶?dǎo)電小球接觸后電荷量均分，故兩小球所帶電荷量相等，選項(xiàng)A正確；對(duì)A球進(jìn)行受力分析可知，由幾何關(guān)系，兩球分斥開后，懸線與豎直方向的夾角為37，根據(jù)平行四邊形法則可得，，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)庫倫定理有，解得，選項(xiàng)C正確；AB帶等量的同種電荷，故在A、B兩小球連續(xù)中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為0，選項(xiàng)D正確；故選ACD。