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1.3 物質(zhì)的又一種形態(tài)
1.(3分)在絕緣光滑水平面上,相隔一定距離有兩個(gè)帶同種電荷的小球,同時(shí)由靜止釋放,則兩小球的加速度和速度大小隨時(shí)間變化的情況是( )
A.速度變大,加速度變大
B.速度變小,加速度變小
C.速度變大,加速度變小
D.速度變小,加速度變大
【解析】 根據(jù)庫(kù)侖定律知,同種電荷的小球由靜止釋放后,由于互相排斥,兩球間的距離增大,排斥力減小,根據(jù)牛頓第二定律知加速度減小,但兩球運(yùn)動(dòng)方向與排斥力同向,應(yīng)做加速運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤.
【答案】 C
2.(3分)如圖131所示,A、B兩點(diǎn)分別固定著電荷量為+Q和-Q的點(diǎn)電荷,A、B、C、D四點(diǎn)在同一直線上,且AC=CD=DB.現(xiàn)將一帶正電的電荷從C點(diǎn)沿直線移到D點(diǎn),則庫(kù)侖力對(duì)試探電荷( )
圖131
A.一直做正功 B.一直做負(fù)功
C.先做正功再做負(fù)功 D.先做負(fù)功再做正功
【解析】 由于A帶正電,B帶負(fù)電,電荷從C運(yùn)動(dòng)到D的過(guò)程中受力始終向右,所以庫(kù)侖力一直對(duì)電荷做正功,故A正確.
【答案】 A
3.(4分)(多選)要使真空中的兩個(gè)點(diǎn)電荷間的庫(kù)侖力增大到原來(lái)的4倍,下列方法可行的是( )
A.每個(gè)點(diǎn)電荷的帶電荷量都增大到原來(lái)的2倍,點(diǎn)電荷間的距離不變
B.保持點(diǎn)電荷的帶電荷量不變,使兩個(gè)點(diǎn)電荷間的距離增大到原來(lái)的2倍
C.使一個(gè)點(diǎn)電荷的帶電荷量加1倍,另一個(gè)點(diǎn)電荷帶電荷量保持不變,同時(shí)使兩點(diǎn)電荷間的距離減小為原來(lái)的
D.保持點(diǎn)電荷的帶電荷量不變,將兩點(diǎn)電荷間的距離減小為原來(lái)的
【解析】 據(jù)庫(kù)侖定律F=k知FA==4F,A項(xiàng)正確;FB==,B項(xiàng)錯(cuò)誤;FC==8F;C項(xiàng)錯(cuò)誤.FD==4F,D項(xiàng)正確.
【答案】 AD
課
標(biāo)
導(dǎo)
思
1.認(rèn)識(shí)電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的,電場(chǎng)具有力的性質(zhì).
2.理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念,會(huì)用電場(chǎng)強(qiáng)度描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向,并會(huì)利用E=F/q進(jìn)行有關(guān)計(jì)算.(重點(diǎn))
3.認(rèn)識(shí)電場(chǎng)線,會(huì)用電場(chǎng)線來(lái)定性描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向.(難點(diǎn))
4.理解勻強(qiáng)電場(chǎng).
一、什么是電場(chǎng)
1.電場(chǎng)的產(chǎn)生:電荷周圍存在著一種物質(zhì),叫做電場(chǎng).電荷之間是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生相互作用的.
2.性質(zhì):電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入場(chǎng)中的電荷有力的作用.
3.電場(chǎng)力:電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力叫做電場(chǎng)力.
4.物質(zhì)性:電場(chǎng)和磁場(chǎng)一樣,都是物質(zhì)的一種形態(tài).
二、電場(chǎng)的形象化描述
1.電場(chǎng)線:在電場(chǎng)中畫出一條條曲線,并規(guī)定電場(chǎng)線從正電荷出發(fā),終止于負(fù)電荷;電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示正電荷在該點(diǎn)的受力方向;電場(chǎng)線的疏密程度表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱.
2.意義:為了形象地描述電場(chǎng)而人為引入的.
三、電場(chǎng)的定量表示
1.電場(chǎng)強(qiáng)度
(1)定義:放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受電場(chǎng)力F跟它的電荷量q的比值叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng).
(2)定義式:E=.
(3)單位:在國(guó)際單位制中其單位是N/C,也可寫成V/m.
(4)方向:電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,人們規(guī)定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向跟放在該點(diǎn)的正電荷所受電場(chǎng)力方向相同.
2.勻強(qiáng)電場(chǎng)
(1)定義:如果空間某個(gè)區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同,這個(gè)區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)叫做勻強(qiáng)電場(chǎng).
(2)電場(chǎng)線特點(diǎn):勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線可以用一組等間距的平行直線來(lái)表示.
根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義及庫(kù)侖定律推導(dǎo)點(diǎn)電荷周圍電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算公式.
提示:設(shè)距點(diǎn)電荷Q為r外,場(chǎng)強(qiáng)為E,在r處放一電荷q,q受到Q的電場(chǎng)給它的力,且F=,所以E==,即距點(diǎn)電荷Q為r處,電場(chǎng)強(qiáng)度E=.
一、對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解
電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量.
1.E=是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式,適用于任何情況.雖然E=,但E與F和q都無(wú)關(guān),電場(chǎng)強(qiáng)度是由電場(chǎng)本身決定的量.電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是確定的,其大小、方向只與建立電場(chǎng)的本身(或場(chǎng)源電荷)有關(guān),而與放入的試探電荷無(wú)關(guān).
2.E=k是點(diǎn)電荷所形成的電場(chǎng)的決定式.E由場(chǎng)源電荷Q和試探電荷到場(chǎng)源電荷的距離決定,與是否放入試探電荷無(wú)關(guān).
【特別提醒】 電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,當(dāng)空間的電場(chǎng)是由幾個(gè)電荷共同產(chǎn)生時(shí),某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)是每個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的矢量和.
二、對(duì)電場(chǎng)線的理解
1.電場(chǎng)線是為了形象地描述電場(chǎng)而假想的,實(shí)際并不存在,因此電場(chǎng)線是一種理想化的模型.
2.電場(chǎng)線始于正電荷,止于負(fù)電荷.在正電荷形成的電場(chǎng)中,電場(chǎng)線起于正電荷,延伸到無(wú)窮遠(yuǎn)處;在負(fù)電荷形成的電場(chǎng)中,電場(chǎng)線起于無(wú)窮遠(yuǎn)處,止于負(fù)電荷.
3.電場(chǎng)線分布的疏密反映了電場(chǎng)的強(qiáng)弱.表示場(chǎng)強(qiáng)的大?。鄬?duì)而言,電場(chǎng)線越密的區(qū)域,電場(chǎng)強(qiáng)度就越大.
4.電場(chǎng)線上任意一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向一致.
5.電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不相交,不中斷.
【深化探究】 電場(chǎng)線是電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡嗎?
提示:電場(chǎng)線是為了形象地描述電場(chǎng)而引入的假想線,規(guī)定電場(chǎng)線上每點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向沿該點(diǎn)的切線方向,也就是正電荷在該點(diǎn)受電場(chǎng)力產(chǎn)生的加速度的方向(負(fù)電荷受力方向相反).運(yùn)動(dòng)軌跡是帶電粒子在電場(chǎng)中實(shí)際通過(guò)的軌跡,徑跡上每點(diǎn)的切線方向?yàn)閹щ娏W釉谠擖c(diǎn)的速度方向.結(jié)合力學(xué)知識(shí)我們知道,物體的速度方向不一定與加速度的方向一致,因此電場(chǎng)線不是帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡.只有當(dāng)電場(chǎng)線是直線,而帶電粒子又只受電場(chǎng)力作用由靜止開(kāi)始或初速度沿電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)時(shí)軌跡才有可能與電場(chǎng)線重合.
6.幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布及特點(diǎn).
電場(chǎng)
電場(chǎng)線圖樣
簡(jiǎn)要描述
電場(chǎng)特點(diǎn)
正點(diǎn)
電荷
發(fā)散狀直線
離點(diǎn)電荷近處電場(chǎng)強(qiáng)度大,方向背離正點(diǎn)電荷
負(fù)點(diǎn)
電荷
會(huì)聚狀直線
離點(diǎn)電荷近處電場(chǎng)強(qiáng)度大,方向指向負(fù)點(diǎn)電荷
等量同
種電荷
相斥狀曲線
兩點(diǎn)電荷連線上:中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最小(為零),靠近電荷變大;
兩點(diǎn)電荷連線的中垂線:中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最小(為零),向外移動(dòng)先變大后變小
等量
異種
電荷
相吸狀
曲線
兩點(diǎn)電荷連線上:中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最小,靠近電荷變大
兩點(diǎn)電荷連線的中垂線:中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最大,向外移動(dòng)逐漸變小
勻強(qiáng)
電場(chǎng)
(二平行板正對(duì),中間部分為勻強(qiáng)電場(chǎng))平行的、等間距的、同向的直線
大小相等,方向相同
點(diǎn)電荷
與帶電
極板
上部為發(fā)散狀曲線
下部為相吸狀曲線
離點(diǎn)電荷越遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)越小
【特別提醒】 沒(méi)有畫出電場(chǎng)線的地方不一定沒(méi)有電場(chǎng).
一、電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算
在真空中O點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)電荷Q=+1.010-9 C,直線MN通過(guò)O點(diǎn),OM的距離r=30 cm,M點(diǎn)放一個(gè)試探點(diǎn)電荷q=-1.010-10 C,如圖132所示,求: 【導(dǎo)學(xué)號(hào):22940007】
圖132
(1)q在M點(diǎn)受到的作用力.
(2)M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng).
(3)拿走q后M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng).
(4)M、N兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)哪點(diǎn)大?
(5)如果把Q換成-1.010-9 C的點(diǎn)電荷,情況又如何?
【導(dǎo)析】 電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)由電場(chǎng)本身決定,與該點(diǎn)所放電荷無(wú)關(guān),但是可以利用E=來(lái)量度電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng).
【解析】 (1)q在M點(diǎn)受到的電場(chǎng)力由庫(kù)侖定律可得
F=k=9.0109 N
=1.010-8 N
(2)M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)
E== N/C=100 N/C,
方向由M指向N.
(3)拿走q后M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不變,場(chǎng)強(qiáng)與試探電荷q無(wú)關(guān).
(4)由E=k可知,離場(chǎng)源電荷Q越遠(yuǎn),E越小,由于rOM
EN,
(5)若把Q換成-1.010-9 C的點(diǎn)電荷,各處的場(chǎng)強(qiáng)大小不變,但方向與原來(lái)相反.
【答案】 見(jiàn)解析
E=的應(yīng)用
此題重點(diǎn)考查了對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度概念的理解,試探電荷q只是用來(lái)量度電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小的,電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)由電場(chǎng)本身性質(zhì)決定,與試探電荷無(wú)關(guān).
1.在電場(chǎng)中的某一點(diǎn)放入電量為5.010-9 C的點(diǎn)電荷,它受到的電場(chǎng)力為3.010-4 N,那么該處的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于( )
A.1.51012 N/C B.6.0104 N/C
C.1.7105 N/C D.2.010-5 N/C
【解析】 E== N/C=6104 N/C.
【答案】 B
二、電場(chǎng)線的應(yīng)用
如圖133所示為靜電場(chǎng)的一部分電場(chǎng)線的分布,下列說(shuō)法正確的是( )
圖133
A.這個(gè)電場(chǎng)可能是負(fù)點(diǎn)電荷形成的
B.C點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零,因?yàn)槟抢餂](méi)有電場(chǎng)線
C.點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)受到的電場(chǎng)力比在B點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大
D.負(fù)電荷在B點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力的方向沿B點(diǎn)切線方向
【導(dǎo)析】 (1)由電場(chǎng)線的疏密程度可以判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的大小.
(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿電場(chǎng)線在該點(diǎn)的切線方向.
(3)電荷所受電場(chǎng)力的方向與電荷的電性有關(guān).
【解析】 負(fù)電荷的電場(chǎng)線是指向負(fù)電荷的直線,故A錯(cuò)誤;電場(chǎng)線只是形象地描述電場(chǎng),沒(méi)有電場(chǎng)線的地方,場(chǎng)強(qiáng)不一定為零,故B錯(cuò)誤;電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱,因EA>EB,F(xiàn)=qE,所以FA>FB,故C正確;負(fù)電荷在B點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向與B點(diǎn)的切線方向相反,故D錯(cuò)誤.
【答案】 C
對(duì)電場(chǎng)線的理解
分析這類題目時(shí),要理解電場(chǎng)線的特點(diǎn),并能應(yīng)用其特點(diǎn)根據(jù)實(shí)際情況分析判斷.
2.法拉第首先提出用電場(chǎng)線形象生動(dòng)地描繪電場(chǎng),圖134為點(diǎn)電荷a、b所形成電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布圖,以下幾種說(shuō)法正確的是( )
圖134
A.a(chǎn)、b為異種電荷,a帶電荷量大于b帶電荷量
B.a(chǎn)、b為異種電荷,a帶電荷量小于b帶電荷量
C.a(chǎn)、b為同種電荷,a帶電荷量大于b帶電荷量
D.a(chǎn)、b為同種電荷,a帶電荷量小于b帶電荷量
【解析】 由電場(chǎng)線的特點(diǎn)可知,a、b為異種電荷,但無(wú)法判定a、b的電性;由電場(chǎng)線疏密程度不同,b周圍電場(chǎng)線比a周圍電場(chǎng)線密,說(shuō)明b帶電荷量大于a帶電荷量.
【答案】 B
1.有關(guān)對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解,下述正確的是( )
A.由E=可知,電場(chǎng)強(qiáng)度E跟放入電荷q所受的電場(chǎng)力成正比
B.當(dāng)電場(chǎng)中存在試探電荷時(shí),電荷周圍才出現(xiàn)電場(chǎng)這種特殊的物質(zhì),才存在電場(chǎng)強(qiáng)度
C.由E=kQ/r2可知,在離點(diǎn)電荷很近,r接近于零時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)無(wú)窮大
D.電場(chǎng)強(qiáng)度是反映電場(chǎng)本身特性的物理量,與是否存在試探電荷無(wú)關(guān)
【解析】 電場(chǎng)對(duì)處于其中的電荷有電場(chǎng)力的作用是電場(chǎng)的基本性質(zhì),我們?yōu)榱朔从畴妶?chǎng)具有這一力的性質(zhì),引入了物理量電場(chǎng)強(qiáng)度E,E反映了電荷周圍存在的特殊物質(zhì)——電場(chǎng)本身的特性,試探電荷的引入僅僅是用來(lái)檢驗(yàn)這一特性,因此與試探電荷是否存在無(wú)關(guān),物理學(xué)中的點(diǎn)電荷是一種理想化的模型,對(duì)實(shí)際的帶電體在滿足它本身的線度遠(yuǎn)小于問(wèn)題中所涉及的空間距離時(shí),都可看成是點(diǎn)電荷,但當(dāng)r→0時(shí),則不能把電荷看成是點(diǎn)電荷了,即E=kQ/r2,在r→0時(shí)已不適用,由上述可知只有D選項(xiàng)正確.
【答案】 D
2.在電場(chǎng)中某一點(diǎn)放一試探電荷q,它受到的靜電力為F,則該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E=,那么下列說(shuō)法正確的是( )
A.若移去試探電荷,該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為0
B.若該點(diǎn)放一電荷量為2q的試探電荷,則該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為2E
C.若該點(diǎn)放一電荷量為2q的試探電荷,則該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為
D.若該點(diǎn)放一電荷量為2q的試探電荷,則該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E
【解析】 電場(chǎng)強(qiáng)度是根據(jù)試探電荷受力情況用比值的方法定義的,公式E=中,雖然有試探電荷的電荷量q,但更換試探電荷時(shí),F(xiàn)與q的比值不變,電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身決定.
【答案】 D
3.A、B為帶電荷量分別為+Q和-Q的兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷,c、d為A、B連線上的兩點(diǎn),且Ac=Bd,如圖135所示,關(guān)于c、d兩點(diǎn)間電場(chǎng)強(qiáng)度的情況是( )
圖135
A.由c到d電場(chǎng)強(qiáng)度由大變小
B.由c到d電場(chǎng)強(qiáng)度由小變大
C.由c到d電場(chǎng)強(qiáng)度不變
D.由c到d電場(chǎng)強(qiáng)度先變小后變大
【解析】 c、d兩點(diǎn)處于A、B兩異種點(diǎn)電荷所形成的疊加場(chǎng),各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)可由EA+EB表示,但計(jì)算起來(lái)較為繁雜,可借助電場(chǎng)線來(lái)描繪.如圖所示,從電場(chǎng)線分布看,從c→d過(guò)程中電場(chǎng)線密→疏→密,因此電場(chǎng)強(qiáng)度先變小后變大.
【答案】 D
4.如圖136所示的各電場(chǎng)中,A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相等的是( )
圖136
【解析】 電場(chǎng)強(qiáng)度相等是指大小相等,方向相同.A選項(xiàng)中A、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向不同;B選項(xiàng)中A、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小不相等,但方向相同;C選項(xiàng)中兩平行金屬板間電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),故大小、方向相同;D選項(xiàng)中,A、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小不同,方向相同.
【答案】 C
5.為了確定電場(chǎng)中P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小,用細(xì)絲線懸掛一個(gè)帶負(fù)電的小球去探測(cè),當(dāng)球在P點(diǎn)靜止后,測(cè)出懸線與豎直方向夾角為37,如圖137所示,已知P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向是水平方向,小球重力為4.010-3 N,帶電荷量為0.01 C,則P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小是多少? 【導(dǎo)學(xué)號(hào):22940008】
圖137
【解析】 對(duì)小球受力分析如圖所示,根據(jù)平衡條件可知:
F電=mgtan 37=4.010-3 N=3.010-3 N
E===0.3 N/C.
【答案】 0.3 N/C
學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)測(cè)評(píng)(三)
(建議用時(shí):45分鐘)
1.(多選)下列關(guān)于電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度的說(shuō)法正確的是( )
A.電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)產(chǎn)生的,電場(chǎng)最基本的特征是對(duì)處在它里面的電荷有力的作用
B.電場(chǎng)是人為設(shè)想出來(lái)的,其實(shí)并不存在
C.某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)越大,則同一電荷在該點(diǎn)所受到的電場(chǎng)力越大
D.某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)樵囂诫姾稍谠擖c(diǎn)受到的電場(chǎng)力的方向
【解析】 電場(chǎng)是電荷周圍客觀存在的一種特殊物質(zhì),電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)產(chǎn)生的,不是假想的,故A正確,B錯(cuò)誤;由E=得F=Eq,當(dāng)q一定時(shí),E越大,F(xiàn)越大,所以C正確;場(chǎng)強(qiáng)方向規(guī)定為正電荷在該點(diǎn)受到的電場(chǎng)力方向,與負(fù)電荷受電場(chǎng)力的方向相反,D錯(cuò)誤.
【答案】 AC
2.(多選)點(diǎn)電荷A的電荷量為Q,在其電場(chǎng)中的P點(diǎn)放置另一電荷量為q的點(diǎn)電荷B,下列關(guān)于P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的判斷正確的是( )
A.若將A的電荷量加倍,則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)加倍
B.若將B的電荷量加倍,則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)加倍
C.若改變A的電性,則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)反向
D.若改變B的電性,則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)反向
【解析】 由E=可知P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)跟場(chǎng)源電荷A的電荷量Q成正比,而與試探電荷B的電荷量q無(wú)關(guān),故A對(duì),B錯(cuò),P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向由場(chǎng)源電荷A的電性決定,跟試探電荷B的電性無(wú)關(guān),故C對(duì),D錯(cuò).
【答案】 AC
3.在電場(chǎng)中某一點(diǎn),當(dāng)放入正電荷時(shí)受到的電場(chǎng)力方向向右.當(dāng)放入負(fù)電荷時(shí)受到的電場(chǎng)力方向向左,下列說(shuō)法正確的是( )
A.當(dāng)放入正電荷時(shí),該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向向右;當(dāng)放入負(fù)電荷時(shí),該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向向左
B.只有在該點(diǎn)放入電荷時(shí),該點(diǎn)才有場(chǎng)強(qiáng)
C.該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一定向右
D.關(guān)于該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng),以上說(shuō)法均不正確
【解析】 電場(chǎng)是一種客觀存在的物質(zhì),一旦電場(chǎng)確定,則電場(chǎng)中任何一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向就被確定,與放入電場(chǎng)中電荷所帶的電性、電荷量的多少和是否在該點(diǎn)放入電荷無(wú)關(guān).電場(chǎng)中任何一點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向規(guī)定為正電荷在該點(diǎn)受力的方向,與負(fù)電荷受力的方向相反.綜上所述,正確選項(xiàng)為C.
【答案】 C
4.試探電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力為F,這點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E,在下圖中能正確反映q、E、F三者關(guān)系的是( )
【解析】 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E與試探電荷的電量及試探電荷所受電場(chǎng)力大小無(wú)關(guān),故A、B均錯(cuò)誤;由F=Eq可知C錯(cuò)誤,D正確.
【答案】 D
5.如圖138所示,AB是某點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線.在電場(chǎng)線上P處自由釋放一個(gè)負(fù)檢驗(yàn)電荷時(shí),它沿直線向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng).對(duì)此現(xiàn)象,下列判斷正確的是(不計(jì)電荷重力)( )
圖138
A.電荷向B做勻速運(yùn)動(dòng)
B.電荷向B做加速度越來(lái)越小的運(yùn)動(dòng)
C.電荷向B做加速度越來(lái)越大的運(yùn)動(dòng)
D.電荷向B做加速運(yùn)動(dòng),加速度的變化情況不能確定
【解析】 由于負(fù)電荷從P點(diǎn)靜止釋放,它沿直線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),說(shuō)明負(fù)電荷受力方向自P指向B,則場(chǎng)強(qiáng)方向自A指向B.由于正電荷、負(fù)電荷、異種電荷以及平行且?guī)М惙N電荷的金屬板等都能產(chǎn)生一段直線電場(chǎng)線,所以只能確定負(fù)電荷的受力方向向左(自P指向A),不能確定受力變化情況,也就不能確定加速度變化情況,故選項(xiàng)D正確.
【答案】 D
6.下列關(guān)于電場(chǎng)線的論述,正確的是( )
A.電場(chǎng)線方向就是正試探電荷的運(yùn)動(dòng)方向
B.電場(chǎng)線是直線的地方是勻強(qiáng)電場(chǎng)
C.只要初速度為零,正電荷必將在電場(chǎng)中沿電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)
D.畫有電場(chǎng)線的地方有電場(chǎng),未畫電場(chǎng)線的地方不一定無(wú)電場(chǎng)
【解析】 電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向,也就是正試探電荷在該點(diǎn)受到的電場(chǎng)力方向,而電荷的運(yùn)動(dòng)方向決定于電荷的初速度和受力情況,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤.
電場(chǎng)線是直線的地方,表明該直線所在處各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相同,與電場(chǎng)線疏密情況無(wú)必然關(guān)系,如點(diǎn)電荷電場(chǎng)中電場(chǎng)線為直線,但電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)線疏密情況不同,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤.
當(dāng)電荷初速度為零且只受電場(chǎng)力作用時(shí),若電場(chǎng)線為一直線,則電荷將沿電場(chǎng)線做直線運(yùn)動(dòng).若電場(chǎng)線為一曲線,則電荷將做曲線運(yùn)動(dòng)且電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡一定與電場(chǎng)線不同.因?yàn)槿綦姾蛇\(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線重合,則電荷在每一點(diǎn)的速度方向與所受電場(chǎng)力方向必在一直線上,此時(shí)電荷不滿足曲線運(yùn)動(dòng)的條件.故選項(xiàng)C錯(cuò)誤.
在用電場(chǎng)線表示電場(chǎng)的分布情況時(shí),不可能在每點(diǎn)都畫上電場(chǎng)線,否則在整個(gè)平面上將布滿電場(chǎng)線而不能看清電場(chǎng)線的具體情況了,因此常用幾條電場(chǎng)線來(lái)表示某一區(qū)域的電場(chǎng)分布,在沒(méi)有畫電場(chǎng)線的地方,則由周邊的情況來(lái)判斷電場(chǎng)分布.選項(xiàng)D正確.
【答案】 D
7.如圖139甲所示,AB是一條點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的電場(chǎng)線,圖乙則是放在電場(chǎng)線上a、b處的檢驗(yàn)電荷的電荷量與所受電場(chǎng)力間的函數(shù)圖線,由此可以判定
( )
圖139
A.場(chǎng)源是正電荷,位置在A側(cè)
B.場(chǎng)源是正電荷,位置在B側(cè)
C.場(chǎng)源是負(fù)電荷,位置在A側(cè)
D.場(chǎng)源是負(fù)電荷,位置在B側(cè)
【解析】 在Fq圖像中,圖像的傾斜程度表示場(chǎng)強(qiáng)E,則Ea>Eb.因此,a處電場(chǎng)線比b處電場(chǎng)線密集,所以場(chǎng)源應(yīng)是負(fù)電荷,位置在B側(cè).
【答案】 D
8.在一個(gè)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中,離該點(diǎn)電荷距離為r0的地方放電荷量為q的檢驗(yàn)電荷,所受電場(chǎng)力為F,則離該點(diǎn)電荷距離為r處的場(chǎng)強(qiáng)的大小為( )
A. B.
C. D.
【解析】 由E=k及E=,可得Q=,故點(diǎn)電荷電場(chǎng)中另一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E′=k==.所以選項(xiàng)B正確.
【答案】 B
9.電荷量為Q1=3.010-10 C的負(fù)電荷,在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力F=6.310-7 N,方向豎直向上,則該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為_(kāi)_______N/C,場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)開(kāi)_______;如果將負(fù)電荷Q1改換為Q2=6.010-10 C的正電荷,那么正電荷受到的電場(chǎng)力大小為_(kāi)_______N;如果該點(diǎn)不放電荷,該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小為_(kāi)_______N/C.
【解析】 根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度公式,E===2.1103 N/C,方向豎直向下,該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向不隨該點(diǎn)電荷的改變而變化.電荷Q2在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力為F=Q2E=6.010-10 C2.1103 N/C=1.2610-6 N.
【答案】 2.1103 豎直向下
1.2610-6 2.1103
接地放電
地球是良好的導(dǎo)體,由于它特別大,所以能夠接受大量電荷而不明顯地改變地球的電勢(shì),這就如同從海洋中抽水或向海洋中放水,并不能明顯改變海平面的高度一樣.如果用導(dǎo)線將帶電導(dǎo)體與地球相連,電荷將從帶電體流向地球,直到導(dǎo)體帶電特別少,可以認(rèn)為它不再帶電.生產(chǎn)中和生活實(shí)際中往往要避免電荷的積累,這時(shí)接地是一項(xiàng)有效措施.
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