物理人教版高中选修31高一物理电场强度同步测试人教选修31详解答案.docx
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物理人教版高中选修31高一物理电场强度同步测试人教选修31详解答案
第一章静电场3电场强度测试
一、选择题
1.下面是对点电荷的电场强度公式E=
的几种不同理解,正确的是
( )
A.当r→0时,E→∞
B.当r→∞时,E→0
C.某点的场强大小与距离r成反比
D.以点电荷Q为中心、r为半径的球面上各处的场强相同
解析:
当r→0时,E=
,不再适用,A错B对.某点场强的大小应与距离r的平方成反比,C错误.以点电荷Q为中心,r为半径的球面上各处的场强大小相等,方向不同,故场强不同,D错.
答案:
B
图19
2.如图19所示实线是一簇未标明的由点电荷产生的电场线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点.若带电粒子在运动中只受电场力作用,根据此图可作出正确判断的是
( )
A.带电粒子所带电荷的性质
B.带电粒子在a、b两点的受力方向
C.带电粒子在a、b两点的速度何处较大
D.带电粒子在a、b两点的加速度何处较大
解析:
由轨迹的弯曲情况,可知电场力应沿电场线向左,但因不知电场线的方向,故带电粒子所带电荷符号不能确定.设粒子从a运动到b(也可分析从b到a的情形,两种分析不影响结论),速度方向与电场力夹角大于90°,故速度减小,由电场线的疏密程度知a点场强大于b点场强,带电粒子在a点受电场力较大,从而加速度较大,综上所述B、C、D正确.
答案:
BCD
3.有一负电荷自电场中的A点自由释放,只受电场力作用,沿电场线运动到B,它运动的速度图象如图20所示,则A、B所在电场区域的电场线分布可能是图中的
( )
图20
解析:
由v—t图象可知,电荷的a和v均增加,故E增加,且电场力与v同向,所以E与v反向,应选B.
答案:
B
图21
4.如图21所示,实线为不知方向的三条电场线,从电场中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子,运动轨迹如图21中虚线所示.则
( )
A.a一定带正电,b一定带负电
B.a的速度将减小,b的速度将增加
C.a的加速度将减小,b的加速度将增加
D.两个粒子的动能,一个增加一个减小
解析:
设电场线为正点电荷的电场线,则由轨迹可判定a带正电,b带负电.若电场线为负点电荷的电场线,则a为负电荷,b为正电荷,A错.由粒子的偏转轨迹可知电场力对a、b均做正功,动能增加,B、D错.但由电场线的疏密可判定,a受电场力逐渐减小,加速度减小.b正好相反,选C.
答案:
C
5.(2008年天津卷)带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用,能分别完成以下两种运动:
①在电场线上运动,②在等势面上做匀速圆周运动.该电场可能由
( )
A.一个带正电的点电荷形成
B.一个带负电的点电荷形成
C.两个分立的带等量负电的点电荷形成
D.一带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成
解析:
在仅受电场力的作用下在电场线上运动,只要电场线是直线的就可能实现,但是在等势面上做匀速圆周运动,就需要带负电的粒子在电场中所受的电场力提供向心力,根据题目中给出的4个电场,同时符合两个条件的是A答案.
答案:
A
6.两个固定的异种点电荷,电荷量给定但大小不等.用E1和E2分别表示两个点电荷产生的电场强度的大小,则在通过两点电荷的直线上,E1=E2的点
( )
A.有三个,其中两处合场强为零
B.有三个,其中一处合场强为零
C.有两个,其中一处合场强为零
D.只有一个,该处合场强为零
解析:
本题主要考查场强的矢量性,同一直线上两点电荷产生场强的叠加则变成了代数的加或减.由于两个点电荷带异种电荷且电荷量不等,则E1=E2的点必有两个,其中一处合场强为零,另一处合场强为2E1,应选C.
答案:
C
图22
7.如图22所示,一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速飞过,电子重力不计.则电子所受另一个力的大小和方向变化情况是
( )
A.先变大后变小,方向水平向左
B.先变大后变小,方向水平向右
C.先变小后变大,方向水平向左
D.先变小后变大,方向水平向右
解析:
先画出等量异种电荷的电场线分布,再判断中垂线上各点的电场强度的变化情况及电子受电场力的情况,最后,确定另一个力的大小和方向.
图23
等量异种电荷电场分布如图23所示,由图(a)中电场线的分布可以看出,从A到O,电场线由疏到密;从O到B,电场线由密到疏,所以从A→O→B,电场强度应由小变大,再由大变小,而电场强度方向沿电场线切线方向,为水平向右,如图(b)所示..由于电子处于平衡状态,所受合外力必为零,故另一个力应与电子所受电场力大小相等方向相反.电子受的电场力与场强方向相反,即水平向左,电子从A→O→B过程中,电场力由小变大,再由大变小,故另一个力方向应水平向右,其大小应先变大后变小,所以选项B正确.
答案:
B
图24
8.如图24所示,在真空中上、下两个区域均有竖直向下的匀强电场,下面区域的场强是上面区域场强的2倍.有一带负电的粒子,从上面区域沿电场线方向以速率v0匀速下落,并进入下面区域(该区域的电场足够大).在下图所示的速度—时间图象中,符合粒子在电场内的运动情况的是
( )
解析:
粒子在E中匀速下落,则qE=mg
粒子在2E中:
a=
=g,方向向上
则粒子先向下减速,后向上加速进入E中又以v0匀速上升.故C正确.
答案:
C
图25
9.如图25所示,质量分别为m1和m2的两小球,分别带电荷量q1和q2,用同等长度的绝缘线悬于同一点,由于静电斥力使两悬线与竖直方向张开相同的角度则
( )
A.q1必等于q2
B.m1必等于m2
C.q1/m1必等于q2/m2
D.q1=q2和m1=m2必须同时满足
图26
解析:
依据题意对两个带电小球受力分析如图26,据平衡条件得:
F=m1gtanθ
F=m2gtanθ
所以有m1=m2.故B正确
答案:
B
图27
10.如图27所示,质量为m的带负电的小物块处于倾角为37°的光滑斜面上.当整个装置处于竖直向下的匀强电场中时,小物块恰处于静止.现将电场方向突然改为水平向右,而场强大小不变,则
( )
A.小物块仍静止
B.小物块沿斜面加速上滑
C.小物块沿斜面加速下滑
D.小物块将脱离斜面运动
图28
解析:
当场强向下时,物块m受重力和电场力两个力作用下处于静止状态,可知F电=mg.当电场方向改为向右时,受力分析如图28,在垂直于斜面方向上,有:
mgcos37°=FN+F电sin37°
⇒FN=0.2mg,所以物块不可能离开斜面;沿斜面方向上:
F电cos37°+mgsin37°=ma,得a=1.4g,故物块沿斜面向下做匀加速直线运动.所以C正确.
答案:
C
二、计算题
11.(2010年济宁模拟)电荷量为q=1×10-4C的带正电小物块置于绝缘水平面上,所在空间存在方向沿水平向右的电场(如图29图甲所示).电场强度E的大小与时间t的关系、物块运动速度v与时间t的关系分别如图29乙、丙所示,取重力加速度g=10m/s2.求:
图29
(1)物块质量m;
(2)物块与水平面之间的动摩擦因数μ.
解析:
0~2s,由题图丙可知,物块做匀加速运动,加速度a=1m/s2
由牛顿第二定律有:
E1q-μmg=ma
2~4s,由题图丙可知,物块做匀速直线运动
由平衡条件有:
E2q=μmg
结合以上几式代入数据,解得:
m=1kg
μ=0.2.
答案:
(1)1kg
(2)0.2
图30
12.如图30所示,两根长均为L的绝缘细线下端各悬挂质量均为m的带电小球A和B,带电荷量分别为+q和-q,若加上水平向左的场强为E的匀强电场后,使连接AB的长也为L的绝缘细线绷紧,且两球均处于平衡状态.则匀强电场的场强大小E应满足什么条件?
图31
解析:
由于A、B均处于平衡,隔离A分析,受力如图31所示,设OA绳拉力F1,AB绳拉力F2,正交分解F1,
F1cos60°+F2+F库=qE①
F1sin60°=mg②
F库=k
③
解①②③得:
E=
+
+
.
因为F2≥0,所以E≥
+
.
答案:
E≥
+
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