2019-2020学年高中物理 第2章 电场与示波器 1 探究电场的力的性质随堂演练课件 沪科版选修

[随堂检测]1．电场中有一点P，下列说法中正确的是()A．若放在P点的电荷量减半，则P点的场强减半B．若P点没有检验电荷，则P点场强为零C．P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大D．P点的场强方向为放在该点的电荷的受力方向解析：选C．电场中某点的电场强度由电场自身因素决定，与放不放电荷、放什么样的电荷无关，故A、B错误；由F＝qE知电场力是由电场强度与电量决定的，当P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力一定越大，故C正确；P点的场强方向为放在该点的正电荷所受的电场力的方向，故D错误．2．(多选)在点电荷形成的电场中，其电场强度()A．处处相等B．与场源电荷等距的各点的电场强度都相等C．与场源电荷等距的各点的电场强度的大小都相等，但方向不同D．场中各点的电场强度与该点至场源电荷的距离r2成反比解析：选CD．由点电荷场强公式E＝kQr2知，与场源电荷等距的各点的场强大小相等，但方向不同，C、D正确．3．某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M点运动到N点，以下说法错误的是()A．粒子必定带正电荷B．粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度C．粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度D．粒子在M点的动能小于它在N点的动能解析：选B．由运动轨迹可知，粒子受力方向指向运动曲线凹的一侧，故可判定该粒子带正电荷；由于N点处的电场线比M点密，故N点电场强度大，故可确定N点处粒子的加速度比M点大；粒子由M点到N点过程中，电场力做正功，故粒子在M点的动能小于它在N点的动能．4．四种电场的电场线如图所示．一正电荷q仅在静电场力作用下由M点向N点做加速运动，且加速度越来越大．则该电荷所在的电场是图中的()解析：选D．由正电荷q仅在静电力的作用下由M点向N点做加速运动，故由M向N的方向为电场线的方向，故B错误；加速度越来越大，即电场线越来越密，故A、C错误，D正确．5.在真空中O点放一个点电荷Q＝＋1.0×10－9C，直线MN通过O点，OM的距离r＝30cm，M点放一个点电荷q＝－1.0×10－10C，如图所示，求：(1)q在M点受到的作用力；(2)M点的场强；(3)拿走q后M点的场强；(4)M、N两点的场强哪点大？解析：根据题意，Q是形成电场的电荷，q为试探电荷，为了方便，只用电荷量的绝对值计算库仑力．力和场强的方向可通过电荷的正负判断．(1)电场是一种物质，电荷q在电场中M点所受的作用力是电荷Q通过它的电场对q的作用力，根据库仑定律，得FM＝kQqr2＝9.0×109×1.0×10－9×1.0×10－10（0.3）2N＝1.0×10－8N，因为Q为正电，q为负电，库仑力是吸引力，所以力的方向沿MO指向Q.(2)M的场强EM＝FMq＝1.0×10－81.0×10－10N/C＝100N/C，其方向沿OM连线背离Q，因为它的方向跟正电荷受电场力的方向相同．(3)在M点拿走试探电荷q，有的同学说M点的场强EM＝0，这是错误的，其原因在于不懂得场强是反映电场的力的性质的物理量，它是由形成电场的电荷Q决定的，与检验电荷q是否存在无关．(4)M点场强大．答案：(1)1.0×10－8N方向沿MO指向Q(2)100N/C方向沿OM连线背离Q(3)100N/C方向沿OM连线背离Q(4)M点场强大[课时作业]一、单项选择题1．关于电场、电场强度、电场线，下列说法中不正确的是()A．电场是电荷周围客观存在的物质B．电场线是为了形象描述电场而假想的曲线C．电场线不可能相交D．电场中某点电场强度的大小与放入该点的试探电荷的电荷量有关解析：选D．电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线，实际不存在；而电场是实际存在的物质，故A、B正确；电场线不相交，否则相交的点的场强方向有两个，故C正确；电场中某点的场强取决于电场本身，与放入该点的试探电荷的电荷量无关，故D错误．2.如图为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线，已知该电场线关于虚线对称，O点为A、B电荷连线的中点，a、b为其连线的中垂线上对称的两点，则下列说法正确的是()A．A、B可能是带等量异号的正、负电荷B．A、B可能是带不等量的正电荷C．a、b两点处无电场线，故其电场强度可能为零D．同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等，方向一定相反解析：选D．从电场线向外且对称可知，A、B点电荷带等量正电荷，A、B错误；根据电场的叠加，a点处的电场强度方向向上，b点处的电场强度方向向下，且由于对称性可知，两点电场强度大小相等，因此将同一试探电荷放在a、b两点处所受电场力大小相等，方向相反，C错误，D正确．3．两点电荷形成电场的电场线分布如图所示，A、B是电场线上的两点，下列判断正确的是()A．A、B两点的电场强度大小不等，方向相同B．A、B两点的电场强度大小相等，方向不同C．左边电荷带负电，右边电荷带正电D．两电荷所带电荷量相等解析：选C．电场线的疏密代表场强的强弱，电场线越密，代表电场越强，电场方向为电场线的切线方向，故从图中可以看出A点B点电场强度大小和方向均不同，故A、B错误；电场线从正电荷指向负电荷，故C正确；右边电荷周围的电场线密集，故此电荷的电荷量较大，故D错误．4．真空中有一个电场，在这个电场中的某一点放入电量为5.0×10－9C的点电荷，它受到的电场力为3.0×10－4N，那么这一点处的电场强度的大小等于()A．8.0×10－5N/CB．6.0×104N/CC．1.7×10－5N/CD．2.0×10－5N/C解析：选B．根据公式E＝Fq可得E＝3.0×10－4N5.0×10－9C＝6.0×104N/C，B正确．5.一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度－时间图像如图所示，则A、B所在区域的电场线分布情况可能是图中的()解析：选C．由v－t图像可知，粒子做加速度逐渐增大的加速运动，因此该电荷所受电场力越来越大，电场强度越来越大，电场线密的地方电场强度大，且负电荷受力与电场方向相反，C正确．6．如图所示，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，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示．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：选C．物体做曲线运动，所受力的方向指向轨道的内侧，由于电场线的方向不知，所以粒子带电性质不确定，故A错误；物体做曲线运动，所受力的方向指向轨道的内侧，从图中轨道变化来看速度与力方向的夹角小于90°，所以电场力都做正功，动能都增大，速度都增大，故B、D错误．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a受力减小，加速度减小，b受力增大，加速度增大，故C正确．7.如图所示，点电荷A和B，分别带正电和负电，电量分别为4Q和Q，在AB连线上，电场强度为零的地方在()A．A和B之间B．A右侧C．B左侧D．A的右侧及B的左侧解析：选C．A和B之间两点产生的电场强度均向左，合场强不可能为零，故A错；A的右侧，A产生的电场强度向右，B产生的电场强度向左，电场强度方向相反，而且由题意知A的电量大于B的电量，且A较近，由点电荷场强公式E＝kqr2可知，在同一点电场强度大小不可能相等，所以合场强不可能为零，故B错；在B的左侧，A产生的电场强度向左，B产生的电场强度向右，电场强度方向相反，但由于A的电量大于B的电量，且A较远，由点电荷公式E＝kqr2可知，在同一点电场强度大小可能相等，所以合场强可能为零，故C对；由上分析知D错．二、多项选择题8．如图所示，图甲中AB是点电荷电场中的一条电场线，图乙则是放在电场线上，a、b处的试探电荷的电荷量与所受电场力数量间的函数关系图线，由此可以判定可能的是()A．场源是正电荷，位置在A侧B．场源是正电荷，位置在B侧C．场源是负电荷，位置在A侧D．场源是负电荷，位置在B侧解析：选AC．由电场强度定义式E＝Fq得知：F－q图象的斜率表示电场强度大小，图线a的斜率大于b的斜率，说明a处场强大于b处的场强，电场是由点电荷产生的，说明a距离场源较近，即场源位置在A侧，由于电场线的方向不能确定，故场源电荷可能是正电荷，也可能是负电荷，故A、C正确．9.如图所示，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹．M、N是这条轨迹上的两点，据此可知()A．粒子带正电B．M点的速度小于N点的速度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点的动能大于在N点的动能解析：选AB．带电粒子的轨迹向下弯曲，则带电粒子所受的电场力沿电场线切线向下，则知带电粒子带正电，故A正确；电场线的疏密表示场强大小，由图知M点的场强小于N点的场强，粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力，故C错误；假设粒子由M点运动到N点，电场力做正功，动能增大，速度也增大，同理分析粒子由N点运动到M点的电场力做负功，动能减小，速度减小．故带电粒子在M点的速度小于在N点的速度，粒子在M点的动能小于在N点的动能，故B正确，D错误．10．光滑绝缘的水平桌面上，固定着带电量为＋Q、－Q的小球P1、P2，带电量为＋q，－q的小球M、N用绝缘细杆相连，下列哪些图中的放置方法能使M、N静止(细杆中点均与P1P2连线中点重合)()解析：选BD．选项A中M电荷受电场力向右，N电荷受电场力向左，故不能平衡，会转动，故A错误；选项B中M电荷受电场力向右，N电荷受电场力向左，可以平衡，故B正确；选项C中M电荷受电场力向右，N电荷受电场力向左，故不能平衡，会转动，故C错误；选项D中M电荷受电场力向右，N电荷受电场力向左，可以平衡，故D正确．三、非选择题11．在一个点电荷Q的电场中，Ox坐标轴与它的一条电场线重合，坐标轴上A、B两点的坐标分别为2.0m和5.0m．放在A、B两点的试探电荷受到的电场力方向都跟x轴的正方向相同，电场力的大小跟试探电荷所带电量的关系图像如图中直线a，b所示，放在A点的电荷带正电，放在B点的电荷带负电．求：(1)B点的电场强度的大小和方向．(2)试判断点电荷Q的电性，并说明理由．(3)点电荷Q的位置坐标．解析：(1)由图可知，B点的电场强度EB＝Fq＝2.5N/C，方向指向x轴负方向．同理A点的电场强度EA＝40N/C，方向指向x轴正方向．(2)放在A、B两点的试探电荷受到的电场力方向都跟x轴的正方向相同，而正电荷所受电场力与电场强度方向相同，负电荷所受电场力与电场强度方向相反．若点电荷在A的左侧或在B的右侧，正负电荷所受电场力方向不可能相同，所以点电荷Q应位于A、B两点之间，根据正负电荷所受电场力的方向，知该点电荷带负电．(3)设点电荷Q的坐标为xm，由点电荷的电场E＝kQr2，可知EBEA＝（x－2）2（5－x）2＝25400解得x＝2.6.(另解x＝1舍去)所以点电荷Q的位置坐标为(2.6m，0)．答案：(1)2.5N/C方向指向x轴负方向(2)见解析(3)(2.6m，0)12.如图所示，一质量为m＝1.0×10－2kg，带电量为q＝1.0×10－6C的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，假设电场足够大，静止时悬线向左与竖直方向成37°角．小球在运动过程中电量保持不变，重力加速度g取10m/s2.(1)求电场强度E的大小；(2)若在某时刻将细线突然剪断，求经过1s时小球的速度大小v及方向．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)解析：(1)由平衡条件得小球所受电场力F＝mgtanθ，所以小球所在处的电场强度大小：E＝Fq＝mgtanθq＝1.0×10－2×10×0.751.0×10－6N/C＝7.5×104N/C．(2)细线剪断后，小球的合力F合＝mgcos37°＝1.25mg根据牛顿第二定律，小球的加速度：a＝F合m＝1.25g＝12.5m/s2.所以1s时小球的速度大小v＝at＝12.5m/s，速度方向沿原细线方向向下，即方向与竖直方向成37°角，斜向左下．答案：(1)7.5×104N/