高二物理选修31电场强度-1电场

高二物理选修3-1电场强度练习题(原创)_中华文本库
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电场强度练习题
一、选择题
1. 以下关于电场线的叙述,正确的是(
A.电场线是电荷移动的轨迹
B.电场线是仅受电场力作用且从静止开始运动的电荷的运动轨迹
C.仅受电场力作用时,电荷不可能沿电场线运动
D.电荷的运动轨迹有可能与电场线重合
2.某电场的电场线分布如图所示,则某电荷在a点和b点所受电场力
的大小关系是(
D.由于未说明电荷的正负,因而无法比较其大小.
3.下列关于电场线的说法中正确的是(
A.在静电场中释放点电荷,在电场力作用下该点电荷一定沿电场线运动
B.电场线上某点的切线方向与在该处正电荷的运动方向相同
C.电场线上某点的切线方向与在该处的电荷所受的电场力方向相同
D.在静电场中,电场线从正电荷出发到负电荷终止
4.如图所示为电场中的一根电场线,在该电场线上有a、b两点,用Ea、Eb
分别表示两处场强的大小,则(
A.a、b两点的场强方向相同
B.因为电场线由a指向b,所以Ea&Eb
C.因为电场线是直线,所以Ea=Eb
D.因为不知道a、b附近的电场线分布情况,所以不能确定Ea、Eb的大小关系
5.在静电场中,有关电场线的下列说法中,正确的是(
A.初速度为零的点电荷,在电场中只受电场力作用,则它的运动轨迹可能与电场线重合
B.电场线通过的地方有电场,电场线不通过的地方没有电场
C.点电荷在电场中所受的电场力方向可能与电场线垂直
D.电场线的分布可以用实验来模拟,表明在电场中确实存在电场线
6.下列关于电场强度的叙述正确的是 [ ]
A.电场中某点的场强在数值上等于单位电荷受到的电场力
B.电场中某点的场强与该点检验电荷所受的电场力成正比
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
7、电场强度的定义式为E=F/q,下列说法正确的是(
A.该定义式只适用于点电荷产生的电场
B.F是检验电荷所受到的力,q是产生电场的电荷电量
C.场强的方向与F的方向相同
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电场【基本内容】1.电荷与电荷守恒:自然界中存在且只存在______电荷,自然界中电荷既不能创生,也不能被消失,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷电量保持_________。或者,一个封闭系统的电荷总量_________。2.物体带电方式:使物体带的三种方式是___________起电、_________起电,_________起电。把电荷电量e=__________C的电荷叫做元电荷,自然界中物体所带电荷是元电荷的________。3.库仑定律的及其适用条件:__________________________________________________,公式F=___________。其适用条件是______________________________________。4.静电场的基本特性及其描述:电场力的特性,指的是“放入静电场中的电荷必受电场力作用”,而同一电荷放在静电场的不同位置,所受电场力一般不同,______则是描述电场能特性的物理量。电场能的特性,指的是“放入静电场中的电荷必具有电势能”,而同一电荷放在静电场的不同位置,所具有的电势能一般不同,______则是描述电场能特性的物理量。在电场中移动电荷时,电场力一般要做功,电荷所具有的电势能也将发生变化,所以描述电场力特性的_________与描述电场能特性的_______间存在着一定的关系,在场强为E的匀强电场中,沿场强方向相隔为d的两点间的电势差为U=______。5.带电粒子在静电场中的行为特征⑴在电场中移动带电粒子时电场力做功及电势能变化的情况:①把正电荷从高电势处移到低电势处时,电场力做_____功,电势能_________;②把正电荷从低电势处移到高电势处时,电场力做_____功,电势能_________;③把正电荷从高电势处移到低电势处时,电场力做_____功,电势能_________;④把正电荷从低电势处移到高电势处时,电场力做_____功,电势能_________;⑵电加速:带电粒子质量为m,带电量为q,在静电场中静止开始仅在电场力作用下做加速运动,经过电势差U后所获得的速度v0可由动能定理来求得。即qU=_________。⑶电偏转:带电粒子质量为m,带电量为q,以初速度v0沿垂直于电场方向射入匀强电场,仅在电场力作用下做电偏转运动。其运动类型为类平抛运动,若偏转电场的极板长度为l,极板间距为d,偏转电压为U。则相应的偏转距离y和偏转角度θ可由如下所示的类平抛运动的规律:vx=________、vy=__________;a=____________l=v0t、y=_________;速度方向tanθ=_________【典型案例】【考点1电场力】〖例1〗图示为一个内、外半径分别为R1和R2的圆环状均匀带电平面,其单位面积带电量为σ。取环面中心O为原点,以垂直于环面的轴线为x轴。设轴上任意点P到O点的的距离为x,P点电场强度的大小为E。下面给出E的四个表达式(式中k为静电力常量),其中只有一个是合理的。你可能不会求解此处的场强E,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断。根据你的判断,E的合理表达式应为()A.E=2πkσ()xB.E=2πkσ()xC.E=2πkσ()xD.E=2πkσ()x〖例2〗两带电量分别为q和-q的点电荷放在x轴上,相距为L,能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是图()〖例3〗如图,两等量异号的点电荷相距为2a。M与两点电荷共线,N位于两点电荷连线的中垂线上,两点电荷连线中点到M和N的距离都为l,且l>>a,略去(a/l)n(n≥2)项的贡献,则两点电荷的合电场在M和N点的强度()A.大小之比为2,方向相反B.大小之比为1,方向相反C.大小均与a成正比,方向相反D.大小均与l的平方成反比,方向相互垂直〖例4〗空间某一静电场的电势φ在x轴上分布如图所示,x轴上两点B、C点电场强度在x方向上的分量分别是EBx、ECx,下列说法中正确的有()A.EBx的大小大于ECx的大小B.EBx的方向沿x轴正方向C.电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大D.负电荷沿x轴从B移到C的过程中,电场力先做正功,后做负功〖例5〗关于同一电场的电场线,下列表述正确的是()A.电场线是客观存在的B.电场线越密,电场强度越小C.沿着电场线方向,电势越来越低D.电荷在沿电场线方向移动时,电势能减小〖例6〗如图所示,空间有一电场,电场中有两个点a和b。下列表述正确的是()A.该电场是匀强电场B.a点的电场强度比b点的大C.b点的电场强度比a点的大D.正电荷在a、b两点受力方向相同〖例7〗如图所示,在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q>0)的相同小球,小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接。当3个小球处在静止状态时,每根弹簧长度为l0,已知静电力常量为k,若不考虑弹簧的静电感应,则每根弹簧的原长为()A.B.C.D.〖例8〗空间存在匀强电场,有一电荷量q(q>0)、质量m的粒子从O点以速率v0射入电场,运动到A点时速率为2v0。现有另一电荷量Cq、质量m的粒子以速率2v0仍从O点射入该电场,运动到B点时速率为3v0。若忽略重力的影响,则()A.在O、A、B三点中,B点电势最高B.在O、A、B三点中,A点电势最高C.OA间的电势差比BO间的电势差大D.OA间的电势差比BA间的电势差小〖例9〗空间有一均匀强电场,在电场中建立如图所示的直角坐标系oCxyz,M、N、P为电场中的三个点,M点的坐标(0,a,0),N点的坐标为(a,0,0),P点的坐标为(a,a/2,a/2)。已知电场方向平行于直线MN,M点电势为0,N点电势为1V,则P点的电势为()A.VB.VC.VD.V〖例10〗两个分别带有电荷量CQ和+3Q的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r的两处,它们间库仑力的大小为F。两小球相互接触后将其固定距离变为r/2,则两球间库仑力的大小为 ()A.B.C.D.〖例11〗如图所示,在光滑绝缘水平面上,两个带等量正电的点电荷M、N,分别固定在A、B两点,O为AB连线的中点,CD为AB的垂直平分线。在CO之间的F点由静止释放一个带负电的小球P(设不改变原来的电场分布),在以后的一段时间内,P在CD连线上做往复运动.则( )A.小球P的带电量缓慢减小,则它往复运动过程中振幅不断减小B.小球P的带电量缓慢减小,则它往复运动过程中每次经过O点时的速率不断减小C.点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大,则小球P往复运动过程中周期不断减小D.点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大,则小球P往复运动过程中振幅不断减小【考点2电场力做功与电势能】〖例12〗如图所示,一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称,O、M、N是y轴上的三个点,且OM=MN,P点在y轴的右侧,MP⊥ON,则()A.M点的电势比P点的电势高B.将负电荷由O点移动到P点,电场力做正功C.M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差D.在O点静止释放一带正电粒子,该粒子将沿y轴做直线运动〖例13〗某静电场的电场线分布如图所示,图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ,电势分别为φP和φQ,则()A.EP>EQ,φP>φQB.EP>EQ,φP<φQC.EP<EQ,φP>φQD.EP<EQ,φP<φQ〖例14〗位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示,图中实线表示等势线,则()A.a点和b点的电场强度相同B.正电荷从c点移到d点,电场力做正功C.负电荷从a点移到c点,电场力做正功D.正电荷从e点沿图中虚线移到f点,电势能先减小后增大〖例15〗如图所示,在一个粗糙水平面上,彼此靠近地放置两个带同种电荷的小物块。由静止释放后,两个物块向相反方向运动,并最终停止。在物块的运动过程中,下列表述正确的是()A.两个物块的电势能逐渐减少B.物块受到的库仑力不做功C.两个物块的机械能守恒D.物块受到的摩擦力始终小于其受到的库仑力〖例16〗一平行板电容器两极板间距为d、极板面积为S,电容为ε0S/d,其中ε0是常量。对此电容器充电后断开电源。当增加两板间距时,电容器极板间()A.电场强度不变,电势差变大B.电场强度不变,电势差不变C.电场强度减小,电势差不变D.电场强度较小,电势差减小〖例17〗如图所示,一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中,在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M和N是轨迹上的两点,其中M点在轨迹的最右点。不计重力,下列表述正确的是()A.粒子在M点的速率最大B.粒子所受电场力沿电场方向C.粒子在电场中的加速度不变D.粒子在电场中的电势能始终在增加〖例18〗如图所示,在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷+Q和-Q,x轴上的P点位于的右侧。下列判断正确的是()A.在x轴上还有一点与P点电场强度相同B.在x轴上还有两点与P点电场强度相同C.若将一试探电荷+q从P点移至O点,电势能增大D.若将一试探电荷+q从P点移至O点,电势能减小〖例19〗在光滑的绝缘水平面上,有一个正方形的abcd,顶点a、c处分别固定一个正点电荷,电荷量相等,如图所示。若将一个带负电的粒子置于b点,自由释放,粒子将沿着对角线bd往复运动。粒子从b点运动到d点的过程中()A.先作匀加速运动,后作匀减速运动B.先从高电势到低电势,后从低电势到高电势C.电势能与机械能之和先增大,后减小D.电势能先减小,后增大〖例20〗如图所示,在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷+Q,在x轴上C点有点电荷-Q,且CO=OD,∠ADO=600。下列判断正确的是()A.O点电场强度为零B.若将点电荷+q从O移向C,电势能增大C.D点电场强度为零D.若将点电荷-q从O移向C,电势能增大〖例21〗图中的实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹,粒子先经过M点,再经过N点,可以判定()A.M点的电势大于N点的电势B.M点的电势小于N点的电势C.粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力D.粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力〖例22〗如图所示,实线为电场线,虚线为等势线,且AB=BC,电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC,电势分别为φA、φB、φC,AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC,则下列关系中正确的有()A.φA>φB>φC B.EC>EB>EAC.UAB0)的滑块从距离弹簧上端为s0处静止释放,滑块在运动过程中电量保持不变,设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失,弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度大小为g。⑴求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1⑵若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm,求滑块从静止释放到速度大小为vm过程中弹簧的弹力所做的功W;⑶从滑块静止释放瞬间开始计时,请在乙图中画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间关系v-t图象。图中横坐标轴上的t1、t2及t3分别表示滑块第一次与弹簧上端接触、第一次速度达到最大值及第一次速度减为零的时刻,纵坐标轴上的v1为滑块在t1时刻的速度大小,vm是题中所指的物理量。(本小题不要求写出计算过程)〖例34〗图为可测定比荷的某装置的简化示意图,在第一象限区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小B=2.0×10-3T,在x轴上距坐标原点l=0.50m的P处为离子的入射口,在y上安放接收器,现将一带正电荷的粒子以v=3.5×104m/s的速率从P处射入磁场,若粒子在y轴上距坐标原点l=0.50m的M处被观测到,且运动轨迹半径恰好最小,设带电粒子的质量为m,电量为q,不计其重力。⑴求上述粒子的比荷q/m;⑵如果在上述粒子运动过程中的某个时刻,在第一象限内再加一个匀强电场,就可以使其沿y轴正方向做匀速直线运动,求该匀强电场的场强大小和方向,并求出从粒子射入磁场开始计时经过多长时间加这个匀强电场;⑶为了在M处观测到按题设条件运动的上述粒子,在第一象限内的磁场可以局限在一个矩形区域内,求此矩形磁场区域的最小面积,并在图中画出该矩形。〖例35〗如图所示,相距为d的平行金属板A、B竖直放置,在两板之间水平放置一绝缘平板。有一质量m、电荷量q(q>0)的小物块在与金属板A相距l处静止。若某一时刻在金属板A、B间加一电压,小物块与金属板只发生了一次碰撞,碰撞后电荷量变为q,并以与碰前大小相等的速度反方向弹回。小物块与绝缘平板间的动摩擦因素为μ,若不计小物块电荷量对电场的影响和碰撞时间。则⑴小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少?⑵小物块碰撞后经过多长时间停止运动?停在何位置?〖例36〗1932年,劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子,质量为m、电荷量为+q,在加速器中被加速,加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。⑴求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比;⑵求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t;⑶实际使用中,磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm,试讨论粒子能获得的最大动能EN。〖例37〗如图所示,直线形挡板p1p2p3与半径为r的圆弧形挡板p3p4p5平滑连接并安装在水平台面b1b2b3b4上,挡板与台面均固定不动。线圈c1c2c3的匝数为n,其端点c1、c3通过导线分别与电阻R1和平行板电容器相连,电容器两极板间的距离为d,电阻R1的阻值是线圈c1c2c3阻值的2倍,其余电阻不计,线圈c1c2c3内有一面积为S、方向垂直于线圈平面向上的匀强磁场,磁场的磁感应强度B随时间均匀增大。质量为m的小滑块带正电,电荷量始终保持为q,在水平台面上以初速度v0从p1位置出发,沿挡板运动并通过p5位置。若电容器两板间的电场为匀强电场,p1、p2在电场外,间距为l,其间小滑块与台面的动摩擦因数为μ,其余部分的摩擦不计,重力加速度为g。求:⑴小滑块通过p2位置时的速度大小。⑵电容器两极板间电场强度的取值范围。⑶经过时间t,磁感应强度变化量的取值范围。〖例38〗如图,离子源A产生的初速为零、带电量均为e、质量不同的正离子被电压为U0的加速电场加速后匀速通过准直管,垂直射入匀强偏转电场,偏转后通过极板HM上的小孔S离开电场,经过一段匀速直线运动,垂直于边界MN进入磁感应强度为B的匀强磁场。已知HO=d,HS=2d,∠MNQ=90°。(忽略粒子所受重力)⑴求偏转电场场强E0的大小以及HM与MN的夹角φ;⑵求质量为m的离子在磁场中做圆周运动的半径;⑶若质量为4m的离子垂直打在NQ的中点S1处,质量为16m的离子打在S2处。求S1和S2之间的距离以及能打在NO上的正离子的质量范围。〖例39〗如图所示,在第一象限有一均强电场,场强大小为E,方向与y轴平行;在x轴下方有一均强磁场,磁场方向与纸面垂直。一质量为m、电荷量为Cq(q>0)的粒子以平行于x轴的速度从y轴上的P点处射入电场,在x轴上的Q点处进入磁场,并从坐标原点O离开磁场。粒子在磁场中的运动轨迹与y轴交于M点。已知OP=l、。不计重力。求:⑴M点与坐标原点O间的距离;⑵粒子从P点运动到M点所用的时间。 〖例40〗一平行板电容器的两个极板水平放置,两极板间有一带电量不变的小油滴,油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比。若两极板间电压为零,经一段时间后,油滴以速率v匀速下降;若两极板间的电压为U,经一段时间后,油滴以速率v匀速上升。若两极板间电压为-U,油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是()A.2v、向下B.2v、向上C.3v、向下D.3v、向上〖例41〗如图所示,C为中间插有电介质的电容器,a和b为其两极板;a板接地;P和Q为两竖直放置的平行金属板,在两板间用绝缘线悬挂一带电小球;P板与b板用导线相连,Q板接地。开始时悬线静止在竖直方向,在b板带电后,悬线偏转了角度α。在以下方法中,能使悬线的偏角α变大的是()A.缩小a、b间的距离B.加大a、b间的距离C.取出a、b两极板间的电介质D.换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质〖例43〗如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图。在Oxy平面的ABCD区域内,存在两个场强大小均为E的匀强电场Ⅰ和Ⅱ,两电场的边界均是边长为L的正方形(不计电子所受重力)。⑴在该区域AB边的中点处由静止释放电子,求电子离开ABCD区域的位置。⑵在电场Ⅰ区域内适当位置由静止释放电子,电子恰能从ABCD区域左下角D处离开,求所有释放点的位置。⑶若将左侧电场Ⅱ整体水平向右移动L/n(n≥1),仍使电子从ABCD区域左下角D处离开(D不随电场移动),求在电场Ⅰ区域内由静止释放电子的所有位置。〖例43〗如图(a)所示,在光滑绝缘水平面的AB区域内存在水平向右的电场,电场强度E随时间的变化如图(b)所示.不带电的绝缘小球P2静止在O点。t=0时,带正电的小球P1以速度v0从A点进入AB区域,随后与P2发生正碰后反弹,反弹速度大小是碰前的2/3倍,P1的质量为m1,带电量为q,P2的质量m2=5m1,A、O间距为L0,O、B间距L=4L0/3。已知qE0/m1=2v02/3L0,T=L0/v0。⑴求碰撞后小球P1向左运动的最大距离及所需时间.⑵讨论两球能否在OB区间内再次发生碰撞.【综合训练I】1.在真空中的光滑水平绝缘面上有一带电小滑块。开始时滑块静止。若在滑块所在空间加一水平匀强电场E1,持续一段时间后立即换成与E1相反方向的匀强电场E2。当电场E2与电场E1持续时间相同时,滑块恰好回到初始位置,且具有动能Ek。在上述过程中,E1对滑块的电场力做功为W1,冲量大小为I1;E2对滑块的电场力做功为W2,冲量大小为I2。则()A.I1=I2B.4I1=I2C.W1=0.25Ek、W2=0.75EkD.W1=0.20Ek、W2=0.80Ek2.许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献,下列表述正确的是()A.卡文迪许测出引力常数B.法拉第发现电磁感应现象C.安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式D.库仑总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律3.右图所示的匀强电场E的区域内,由A、B、C、D、A'、B'、C'、D'作为顶点构成一正方体空间,电场方向与面ABCD垂直。下列说法正确的是()A.AD两点间电势差UAD与AA'两点间电势差UAA'B.带正电的粒子从A点沿路径A→D→D'移到D'点,电场力做正功C.带负电的粒子从A点沿路径A→D→D'移到D'点,电势能减小D.带电的粒子从A点移到C'点,沿对角线AC'与沿路径A→B→B'→C'电场力做功相同4.一平行板电容器中存在匀强电场,电场沿竖直方向。两个比荷(即粒子的电荷量与质量之比)不同的带正电的粒子a和b,从电容器边缘的P点(如图)以相同的水平速度射入两平行板之间。测得a和b与电容器的撞击点到入射点之间的水平距离之比为1∶2。若不计重力,则a和b的比荷之比是()A.1∶2B.1∶1C.2∶1D.4∶15.如图所示,固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点,已知MQ<NQ。下列叙述正确的是()A.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则电场力对该电荷做功,电势能减少B.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则该电荷克服电场力做功,...
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