2020_2021学年新教材高中物理第九章静电场及其应用第3节电场电场强度练习含解析新人教版必修3

第九章 进阶突破1．如图所示，已知带电小球A 、B 的电荷量分别为Q A 、Q B ，OA ＝OB ，都用长L 的绝缘丝线悬挂在绝缘墙角O 点处．静止时A 、B 相距为d ．为使平衡时AB间距离减为d 2，可采用以下哪些方法()A ．将小球A 、B 的质量都增加到原来的2倍B ．将小球B 的质量增加到原来的4倍C ．将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半D ．将两小球的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B 的质量增加到原来的2倍【答案】D【解析】如图所示，B 受重力、绳子的拉力及库仑力作用，将拉力及库仑力合成，其合力应与重力大小相等方向相反．由几何关系可知mg L ＝F d ，而库仑力F ＝kq 1q 2d 2，即mg L ＝kq 1q 2d 2d＝kq 1q 2d 3，得d ＝3kq 1q 2L mg ．则要使d 变为d 2可以使质量增大到原来的8倍而保证上式成立，故A 、B 错误；或将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半，同时小球B 的质量增加到原来的2倍，也可保证等式成立，故C 错误，D 正确．2．如图所示，下列说法正确的是( )A ．图甲为等量同种点电荷形成的电场线B ．图乙离点电荷距离相等的a 、b 两点场强相同C ．图丙中在c 点静止释放一正电荷，可以沿着电场线运动到d 点D ．图丁中某一电荷放在e 点与放到f 点(两点到极板距离相等)，电势能相同【答案】D【解析】由题图可知，题图甲为等量异种点电荷形成的电场线，故A 错误；题图乙为正点电荷所形成的电场线分布，离点电荷距离相等的a 、b 两点场强大小相同，场强方向不同，故B 错误；正电荷在题图丙中c 点受力沿电场线的切线方向，由静止释放时，不可能沿着电场线运动到d 点，故C 错误；题图丁中e 点与f 点到极板距离相等，电势相同，同一电荷放在e 、f 处时电势能相同，故D 正确．3．如图所示，在一条直线上有两个相距0.4 m 的点电荷A 、B ，A 带电＋Q ，B 带电－9Q ．现引入第三个点电荷C ，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，则C 的带电性质及位置应为( )A ．正，B 的右边0.4 m 处B ．正，B 的左边0.2 m 处C ．负，A 的左边0.2 m 处D ．负，A 的右边0.2 m 处【答案】C【解析】要使三个电荷均处于平衡状态，必须满足“两同夹异”“两大夹小”“近小远大”的原则，所以点电荷C 应在A 左侧，带负电．设C 带电荷量为q ，A 、C 间的距离为x ，A 、B 间距离用r 表示，由于处于平衡状态，所以k Qq x 2＝9kQq r ＋x2，解得x ＝0.2 m ，故C 正确． 4．西汉著作《淮南子》中记有“阴阳相薄为雷，激扬为电”，人们对雷电的认识已从雷公神话提升到朴素的阴阳作用．下列关于雷电的说法错误的是( )A ．发生雷电的过程是放电过程B ．发生雷电的过程是电能向光能、内能等转化的过程C ．发生雷电的过程中，电荷的总量增加D ．避雷针利用尖端放电，避免建筑物遭受雷击【答案】C【解析】雷电是天空中带异种电荷的乌云间的放电现象，A 正确；根据能量转化可知，发生雷电的过程是电能向光能、内能等转化的过程，B 正确；电荷不会产生，不会消失，只能从一个物体传到另一个物体，或从物体的一部分传到另一部分，总量不变，C 错误；避雷针利用尖端放电，避免建筑物遭受雷击，D 正确．5．(多选)如图所示，竖直面内固定的均匀带电圆环半径为R ，带电量为＋Q ，在圆环的最高点用绝缘丝线悬挂一质量为m 、带电荷量为q 的小球(大小不计)，小球在垂直圆环平面的对称轴上处于平衡状态，小球到圆环中心O 距离为R ，已知静电力常量为k ，重力加速度为g ，则小球所处位置的电场强度为( )A ．mg qB ．2mg 2qC ．k Q R 2D ．k 2Q 4R 2 【答案】AD【解析】带电小球受到库仑力为圆环各个点对小球库仑力的合力，以小球为研究对象，受力如图所示．圆环各个点对小球的库仑力的合力为qE ，由平衡条件得，竖直方向F sin θ＝mg ，小球到圆环中心O 距离为R ，而竖直面内固定的均匀带电圆环半径为R ，则sin θ＝22，解得F ＝2mg ，水平方向F cos θ＝qE ，解得E ＝mg q，故A 正确，B 错误；将圆环看成由n 个小段组成，当n 相当大时，每一小段都可以看成点电荷，由对称性知，各小段带电体在小球所处位置场强E 的竖直分量相互抵消，而水平分量之和即为带电环在小球处的场强E ，结合矢量的合成法则及三角知识，则有小球所处位置的电场强度为E ＝nkQ n 2R 2×22＝k 2Q4R 2，故C 错误，D 正确．6．如图所示，一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，运动轨迹如图所示，M 和N是轨迹上的两点，其中M点是轨迹的最右点．不计重力，下列表述正确的是( )A．粒子在M点的速率最大B．粒子所受电场力的方向沿电场线方向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【答案】C【解析】带电粒子所受合力指向运动轨迹的内侧，所以带电粒子受到的电场力水平向左，粒子向M点运动过程中电场力做负功，所以粒子到达M点时的动能最小，速率最小，故A、B错误；因为是匀强电场，粒子受到的电场力恒定，加速度恒定，故C正确；粒子靠近M点的过程，电场力做负功，电势能增加，远离M点的过程，电场力做正功，电势能减少，故D 错误．7．(多选)反天刀是生活在尼罗河的一种鱼类，沿着它身体的长度方向分布着电器官，这些器官能在鱼周围产生电场，如图为反天刀周围的电场线分布示意图，A、B、C为电场中的点，下列说法正确的是( )A．头部带负电B．A点电场强度大于B点电场强度C．负离子运动到A点时，其加速度方向向右D．图中从A至C的虚线可以是正离子的运动轨迹【答案】BD【解析】电场线从正电荷或无穷远处出发，终止于无穷远处或负电荷，根据电场线由鱼的头部出发可知，头部带正电，故A错误；电场线疏密程度表示电场强度大小，A处电场线比B处密，所以A处电场强度大于B处电场强度，故B正确；负离子在A点受到的电场力向左，其加速度方向向左，故C错误；正离子所受的电场力方向沿着电场线的方向，且指向运动轨迹的凹侧，故D正确．8．a和b是点电荷电场中的两点，如图所示，a点电场强度E a与ab连线夹角为60°，b点电场强度E b与ab连线夹角为30°，则关于此电场，下列分析中正确的是( )A．这是一个正点电荷产生的电场，E a∶E b＝1∶ 3B．这是一个正点电荷产生的电场，E a∶E b＝3∶1C．这是一个负点电荷产生的电场，E a∶E b＝3∶1D．这是一个负点电荷产生的电场，E a∶E b＝3∶1【答案】D【解析】设点电荷的电荷量为Q，将E a、E b延长相交，交点即为点电荷Q的位置，如图所示，从图中可知电场方向指向场源电荷，故这是一个负点电荷产生的电场，A、B错误；设a、b两点到Q的距离分别为r a和r b，由几何知识得到r a∶r b＝1∶3，由公式E＝k Qr2可得E a∶E b＝3∶1，故C错误，D正确．9．如图所示，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则( )A．P和Q都带正电荷B．P和Q都带负电荷C．P带正电荷，Q带负电荷D．P带负电荷，Q带正电荷【答案】D【解析】对P、Q整体进行受力分析可知，在水平方向上整体所受电场力为零，所以P、Q必带等量异种电荷，A、B错误；对P进行受力分析可知，匀强电场对它的电场力应水平向左，与Q对它的库仑力平衡，所以P带负电荷，Q带正电荷，D正确，C错误．10．如图所示，两根长度相等的绝缘细线的上端都系在同一水平天花板上，另一端分别连着质量均为m的两个带电小球P、Q，两小球静止时，两细线与天花板间的夹角均为θ＝30°，重力加速度为g．以下说法中正确的是( )A ．细线对小球的拉力大小为233mg B ．两小球间的静电力大小为33mg C ．剪断左侧细线的瞬间，P 球的加速度大小为2gD ．当两球间的静电力瞬间消失时，Q 球的加速度大小为3g【答案】C【解析】对P 球受力分析，如图所示，根据共点力平衡条件得，细线的拉力大小T ＝mg sin 30°＝2mg ，静电力大小F ＝mgtan 30°＝3mg ，A 、B 错误；剪断左侧细线的瞬间，P 球受到的重力和静电力不变，因此两力的合力与剪断细线前细线的拉力等大反向，根据牛顿第二定律得P 球的加速度大小为2g ，C 正确；当两球间的静电力消失时，Q 球开始做圆周运动，绳的拉力发生突变，将重力沿细线方向和垂直于细线方向分解，由重力沿垂直于细线方向的分力产生加速度，根据牛顿第二定律得a ＝32g ，D 错误．11．如图所示，在倾角为30°足够长的光滑绝缘斜面的底端A 点固定一电荷量为Q 的正点电荷，在距A 为s 0的C 处由静止释放某带正电荷的小物块P (可看作点电荷)．已知小物块P 释放瞬间的加速度大小恰好为重力加速度g ．已知静电力常量为k ，重力加速度为g ，空气阻力忽略不计．(1)求小物块所带电荷量q 和质量m 之比；(2)求小物块速度最大时离A 点的距离s ；(3)若规定无限远电势为零时，在点电荷Q 的电场中，某点的电势可表示成φ＝kQ r (其中r 为该点到Q 的距离)．求小物块P 能运动到离A 点的最大距离s m ．【答案】(1)3gs 202kQ(2)3s 0 (3)3s 0 【解析】(1)对小物块受力分析：受重力、电场力、支持力．由牛顿第二定律得 k qQ s 20－mg sin θ＝mg解得q m ＝3gs 202kQ． (2)当合力为零时速度最大，即k qQ s2－mg sin θ＝0解得s ＝3s 0．(3)当运动到最远点时速度为零，由能量守恒定律得 mg (s m －s 0)sin θ＝qkQ s 0－qkQ s m解得s m ＝3s 0．12．如图所示，一带电荷量为＋q 、质量为m 的小物块处于一倾角为37°的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中时，小物块恰好静止．重力加速度用g 表示，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8．求：(1)电场强度的大小E ；(2)将电场强度减小为原来的12时，物块加速度的大小a ； (3)电场强度变化后物块下滑距离L 时的动能E k ．【答案】(1)3mg 4q(2)0.3g (3)0.3mgL 【解析】(1)小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力，由受力平衡得 F N sin 37°＝qEF N cos 37°＝mg可得电场强度E ＝3mg 4q． (2)若电场强度减小为原来的12则变为E ′＝3mg 8qmg sin 37°－qE ′cos 37°＝ma可得加速度a ＝0.3g ．(3)电场强度变化后物块下滑距离L时，重力做正功，电场力做负功．由动能定理有mgL sin 37°－qE′L cos 37°＝E k－0可得动能E k＝0.3mgL．。

2020—2021人教物理（新教材）必修第三册第九章 静电场及其应用同步习题及答案（新教材）必修第三册第九章 静电场及其应用1、一个带正电的质点所带的电荷量q ＝2.0×10－9 C ，在静电场中由a 点移到b 点，在这个过程中，除静电力外，其他力做正功为6.0×10－5 J ，质点的动能增加了8.0×10－5 J ，则a 、b 两点间的电势差为( )A ．3×104 VB ．1×104 VC ．4×104 VD ．7×104 V 2、古希腊贵族妇女外出时都喜欢穿柔软的丝绸衣服，戴琥珀做的首饰。

人们发现，不管将琥珀首饰擦得多干净，它很快就会吸上一层灰尘，这主要是因为( )A ．琥珀是一种树脂化石，树脂具有粘性，容易吸附灰尘B ．室外的灰尘比较多，在琥珀上积聚的速度比较快C ．经丝绸摩擦后的琥珀带电，能吸引灰尘D ．琥珀本身带电，能吸引灰尘3、两个大小相同、带同种电荷的金属小球，所带电荷量的值分别为Q 1、Q 2，且Q 1＝13Q 2，把Q 1、Q 2放在相距较远的两点，它们之间作用力的大小为F ，若使两球相接触后再分开放回原位置，它们之间作用力的大小等于( )A.43F B.23F C.13F D ．F4、如图是某电场区域的电场线分布，A 、B 、C 是电场中的三个点，下列说法正确的是( )A．A点的电场强度最大B．B点的电场强度最小C．把一个正的点电荷依次放在这三点时，其中放在B点时它受到的静电力最大D．把一个带负电的点电荷放在A点时，它所受的静电力方向和A点的电场强度方向一致5、在燃气灶上常安装电子点火器，电子点火器的放电电极应该做成( ) A．圆头状B．针尖状C．方形D．椭球形6、a和b是点电荷电场中的两点，如图所示，a点电场强度E a与a、b连线夹角为60°，b点电场强度E b与a、b连线夹角为30°，关于此电场，下列分析正确的是( ) A．这是一个正点电荷产生的电场，E a∶E b＝1∶3B．这是一个正点电荷产生的电场，E a∶E b＝3∶1C．这是一个负点电荷产生的电场，E a∶E b＝3∶1D．这是一个负点电荷产生的电场，E a∶E b＝3∶17、如图所示，不带电导体B在靠近带正电的导体A时，P端及Q端分别感应出负电荷和正电荷，则以下说法正确的是( )A．若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带负电B．若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带正电C．若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将不带电D．若用导线将P端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带正电8、如图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A 、B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中F A所示，那么可以判定点电荷C所带电荷的电性为( )A．一定是正电B．一定是负电C．可能是正电，也可能是负电D．无法确定9、如图所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用E A、E B表示A、B两处的电场强度，则( )A．A、B两处的电场强度方向相同B．因为A、B在一条电场线上，所以E A＝E BC．电场线从A指向B，所以E A＞E BD．负电荷在A点所受的静电力方向与E的方向相同10、下列防雷措施可行的是( )①在大树下避雷雨；②停留在山顶、山脊的凉亭等地方避雷雨；③不要快速开摩托车、骑自行车或在雨中狂奔；④在空旷地带，最好关掉手机电源A．①③B．②③C．①④D．③④11、如图所示，实线为三条方向未知的电场线，从电场中的M点以相同的速度飞出a 、b两个带电粒子，a、b的运动轨迹如图中的虚线所示(a、b只受静电力作用)，则 ( )A．a一定带正电，b一定带负电B．静电力对a做正功，对b做负功C．a的速度将减小，b的速度将增大D．a的加速度将减小，b的加速度将增大12、在边长为a的正方形的每个顶点上都放置一个电荷量为q的点电荷，如果保持它们的位置不变，每个电荷受到的其他三个电荷的静电力的合力是多大？13、如图所示，光滑绝缘的水平面上固定着A、B、C三个带电小球，它们的质量都为m，彼此间距离均为r，A、B带正电，电荷量均为q。

§9.3 电场电场强度F A B一.电场：存在于带电体周围的特殊物质。

1、描述性说明:2、基本性质：对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力。

3、用场的观点分析电荷A和B间的相互作用：BA电场电荷电荷F FA B电荷A和B间是通过电场实现相互作用的场源电荷Q：产生电场的电荷试探电荷q:用来检验电场的电量很小（不影响原电场），体积很小（可以当作质点）的电荷。

电场中不同的点，同一电荷所受电场力不同；电场中同一点，不同的电荷所受电场力也不同。

用什么量来描述场呢？结论一：同一电荷在不同位置，所受电场力不同；不同电荷在同一位置，所受电场力也不同。

即不能用电荷量或电荷受到的电场力来描述场。

：场源电荷：试探电荷不同电荷，在电场中的同一位置时受力分析：结论二：不同电荷在同一点受力不同，但F/q相同；同一电荷在不同位置受力不同，F/q也不同。

研究表明，在电场中的同一点，比值F/q是恒定的；在电场中的不同点，比值F/q一般是不同的。

F/q这个比值由电荷q在电场中的位置所决定，跟电荷q无关，是反映电场性质的物理量。

在物理学中，就用比值F/q来表示电场的强弱。

二.电场强度1.定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。

2.定义式：3.单位：牛/库(N/C)或伏/米（V/m）4.方向：电场强度是矢量，规定其方向与正电荷在该点的受力方向相同。

EP PE+Q-Q如果Q是正电荷，E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q；如果Q是负电荷，E的方向就是沿着PQ的连线并指向Q。

（“离+Q而去，向-Q而来”）例.在电场中A处放点电荷+q，其受电场力为F，方向向左，则A处场强大小为向左；若将A处放点电荷为－，方向为2q，则该处电场强度大小为向左，方向为。

5.电场强度的物理意义：电场强度是描述电场本身的力的性质的物理量，反映电场中某一点的电场性质，其大小表示电场的强弱，由产生电场的场源电荷和点的位置决定，与检验电荷无关。

第9章静电场及其应用1.电荷 (1)2.库仑定律 (5)3.电场电场强度 (10)4.静电的防止与利用 (18)1.电荷一、电荷1．两种电荷：自然界只存在两种电荷，正电荷和负电荷。

2．电荷量：电荷的多少，常用Q或q表示，国际单位制单位是库仑，简称库，符号是C。

3．原子的组成原子由原子核和核外电子组成，原子核由带正电的质子和不带电的中子组成，核外电子带负电。

通常原子内正、负电荷的数量相同，故整个原子对外界表现为电中性。

4．自由电子和离子金属中原子的最外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动，这种能自由运动的电子叫作自由电子，失去自由电子的原子便成为带正电的离子。

5．摩擦起电两个物体相互摩擦时，电子从一个物体转移到另一个物体，原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电。

二、静电感应1．静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷的现象。

2．感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程。

三、电荷守恒定律的两种表述1．电荷既不会创生，也不会消灭，它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，电荷的总量保持不变。

2．一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。

四、元电荷1．定义：实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量，这个最小的电荷量叫作元电荷，用符号e表示。

2．所有带电体的电荷量都是e的整数倍，电荷量是不能连续变化的物理量。

3．元电荷的大小：e＝1.602 176 634×10－19C在计算中通常取e＝1.60×10－19 C。

4．电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量m e之比。

其值eme＝1.76×1011C/kg。

考点1：对感应起电的理解1．过程及现象(1)取一对用绝缘支柱支持的金属导体A、B，使它们彼此接触。

第3节电场强度1．下列说法正确的是A．电场强度反映了电场力的性质，因此电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比B．电场中某点的电场强度，由电场本身的性质决定，与试探电荷在该点所受的静电力及带电荷量无关C．规定电场中某点的电场强度的方向与正试探电荷在该点所受的静电力的方向相同D．公式和对于任何静电场都是适用的2．（2018·山东省济南第一中学学考）在电场中某点放入正点电荷q，它受到的电场力方向向右。

当放入负点电荷q时，它受到的电场力方向向左。

下列说法正确的是A．该点放入正电荷时，电场方向向右，放入负电荷时，电场方向向左B．该点电场强度的方向向右C．该点放人2q的正点电荷时，电场强度变为原来的2倍D．该点不放电荷时，电场强度为零3．（2018·浙江省温州市十五校联合体）如图所示，B为线段AC的中点，如果在A处放一个+Q的点电荷，测得B处的场强E B=60 N/C，则下列说法正确的A．C处的场强大小为E C=30 N/CB．C处的场强大小为E C=20 N/CC．若要使E B=0，可在C处放一个–Q的点电荷D．把q=10–9 C的点电荷放在C点，则其所受电场力的大小为1.5×10–8 N4．如图所示，是电场中某区域的电场线分布图，a、b是电场中的两点。

下列说法正确的是A．b点的场强较小B．b点的场强较大C．同一个检验点电荷放在a点所受的电场力比放在b点时所受电场力大D．同一个检验点电荷放在b点所受的电场力比放在a点时所受电场力大5．（2018·辽宁省庄河市高级中学）如图所示，空间有两个等量的正点电荷，两点在其连线的中垂线上，则下列说法一定正确的是A．场强B．场强C．电势D．电势6．如图所示，真空中仅在正方体中的黑点处存在着电荷量大小相等的点电荷，则图中a、b 两点电场强度相同的是7．（2018·天津市河西区高三三模）如图所示，以O点为圆心的圆周上有六个等分点a、b、c、d、e、f等量正、负点电荷分别放置在a、d两点时，在圆心O产生的电场强度大小为E。

一、选择题1．关于静电场，以下叙述中正确的是（ ）A ．点电荷是理想化物理模型，通常体积小的带电体都可以看成是点电荷B ．电场中某点的场强方向即为试探电荷在该点的受力方向C ．电场强度是标量，运算时不满足平行四边形定则D ．电场线分布越密的地方电场强度越大D 解析：DA ．点电荷是理想化物理模型，电荷的形状、体积和电荷量对分析的问题的影响可以忽略时，就可以看成是点电荷，所以通常体积小的带电体在有些情况下也不能看做点电荷，体积很大的带电体也有可能看成是点电荷，A 错误；B ．某点电场强度的方向，与该点负电荷所受电场力方向相反，与正电荷所受电场力方向相同，B 错误；C ．电场强度是矢量，运算时满足平行四边形定则， C 错误；D ．电场线的疏密程度表示场强强弱，越密，电场强度越大，D 正确。

故选D 。

2．如图所示，A 、B 、C 三点为一直角三角形的三个顶点，30B ∠=︒，现在A 、B 两点放置两点电荷A q 、B q ，测得C 点场强的方向与AB 平行，且水平向左，则以下判断正确的是（ ）①A q 带正电 ②A q 带负电 ③B q 带正电 ④B q 带负电 A ．①③ B ．①④C ．②③D ．②④C解析：C放在A 点和B 点的点电荷在C 处产生的场强方向在AC 和BC 的连线上，因C 点场强方向与BA 方向平行，故放在A 点的点电荷和放在B 点的点电荷产生的场强方向只能如图所示由C A →和由B C →，故A q 带负电，B q 带正电，故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

3．两个分别带有电荷量－Q 和＋5Q 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2r ，则两球间库仑力的大小为（ ）A ．516F B ．165FC ．5F D ．45FC 解析：C相距为r 时，根据库仑定律得22255QQ Q F k k r r==接触后，各自带电量变为2Q ，则此时有2'22221(2)5Q Q Q F k k F r r ===故选C 。