2024版高中同步新教材必修第三册（人教版）物理 第九章 静电场及其应用 第2课时电场线 学案
展开第九章 静电场及其应用
第2课时 电场线
基础过关练
题组一 电场线的特点
1.(2023重庆八中月考)下列说法正确的是 ( )
A.在静电场中,电场线越密的地方,电场强度越大
B.在静电场中,电场线可以相交
C.某正电荷在电场中由静止释放,其运动的轨迹必定与电场线重合
D.顺着电场线移动电荷,电荷所受电场力大小一定不变
2.(2022江苏南通期中)把头发屑悬浮在蓖麻油里,加上电场,可以模拟出电场线的分布情况,如图甲是模拟孤立点电荷和金属板之间电场的照片,乙图为简化后的电场线分布情况,则( )
A.由图甲可知,电场线是真实存在的
B.图甲中,没有头发屑的地方没有电场
C.图乙中A点的电场强度大于B点的电场强度
D.在图乙电场中由A点静止释放的质子能沿着电场线运动到B点
题组二 几种常见电荷产生电场的电场线
3.(2023江苏盐城阜宁实验中学月考)如图所示,下列电场中,A、B两点电场强度相同的是 ( )
4.(2022浙江绍兴期末)一只蜜蜂给一朵花带上正电荷后,蜜蜂飞走了。另一只蜜蜂带同样数量的正电荷飞近了花朵。图中电场线最能表示蜜蜂和花之间的电场的是 ( )
ABCD
5.(2022浙江台州期末)电场线能很直观、方便地比较电场中各点场强的强弱。如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线,图乙是场中的一些点,O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上关于O对称的两点,B、C和A、D也关于O对称。则 ( )
A.B、C两点场强大小和方向都相同
B.A、D两点场强大小相等,方向相反
C.E、O、F三点比较,O点场强最强
D.B、O、C三点比较,O点场强最弱
6.(2022山东青岛十九中月考)如图所示,带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在这条电场线上有A、B两点,用EA、EB表示A、B两处的电场强度,则 ( )
A.A、B两处的电场强度相同,电场为匀强电场
B.因为A、B在一条电场线上,所以EA=EB
C.正电荷在运动中通过B点时,其运动方向一定沿BA方向
D.负电荷在A点所受的静电力方向与电场强度的方向相反
能力提升练
题组一 电场线与带电粒子运动轨迹的关系
1.(2022山东菏泽月考)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.整个过程中,静电力始终对a做正功,始终对b做负功
C.a的速度逐渐减小,b的速度逐渐增大
D.a的加速度逐渐减小,b的加速度逐渐增大
2.(2023河南豫北名校联考)如图所示,一试探电荷进入真空中等量的同种点电荷所形成的电场中,A、B、C是试探电荷运动轨迹上的三个点,下列说法正确的是 ( )
A.试探电荷一定从A点到B点再到C点
B.试探电荷在B点的加速度小于在C点的加速度
C.当试探电荷从A点到B点再到C点时,速度先增大再减小
D.试探电荷一定带负电
题组二 电场线与图像的综合
3.(2023河南平顶山联考)电场中某区域的电场线分布如图1所示。a、b是电场中的两点,分别用Ea、Eb表示a、b两点电场强度的大小,用Fa、Fb表示点电荷q分别处于a、b两点时受到电场力的大小。图2则是放在电场中a、b处试探电荷所受电场力的大小与其电荷量间的函数图像,下列判断中正确的是 ( )
A.Ea和q成正比
B.a点的电场强度比b点的大
C.图2中P线与位于b点的点电荷对应
D.若在b点放置负电荷,则b点的电场强度方向从b指向a
4.(2023北京第一六六中学期中)如图所示,两个带等量正电荷的小球A、B(可视为点电荷),被固定在光滑绝缘的水平面上。P、N是小球A、B的连线的中垂线上两点,且PO=ON。现将一个电荷量很小的带负电的小球C(可视为质点),由P点静止释放,在小球C向N点运动的过程中,下列关于小球C的速度图像中,可能正确的是( )
题组三 电场线的综合应用
5.如图所示,用一根绝缘细线悬挂一个带电小球,小球的质量为m、电荷量为q,现加一水平的匀强电场,平衡时绝缘细线与竖直方向的夹角为θ,重力加速度大小为g。
(1)求该电场的场强大小E;
(2)如果将电场方向顺时针旋转θ角并改变场强的大小,小球平衡时,细线与竖直方向夹角仍为θ,求改变后的场强大小E'。
答案与分层梯度式解析
第九章 静电场及其应用
第2课时 电场线
基础过关练
1.A | 2.C | 3.C | 4.C | 5.ACD | 6.D |
1.A 电场线的疏密表示电场的强弱,电场线越密的地方,电场强度越大,A正确;在静电场中,电场线不可能相交,若两电场线相交,交点处电场线的切线方向有两个,说明电场强度方向有两个,而电场中某一点的电场强度是唯一确定的,B错误;电荷的运动轨迹与所受的合力、初速度都有关,正电荷在电场中由静止释放,其运动轨迹与电场线不一定重合,C错误;沿电场线的方向,电场线的疏密情况未知,电荷所受电场力的大小不能确定,故B、C、D错误。
2.C 电场线是假想的曲线,不是真实存在的,A错误;图甲中,没有头发屑的地方同样也有电场存在,B错误;图乙中A点的电场线较B点密集,可知A点的电场强度大于B点的电场强度,C正确;因A、B之间的电场线为曲线,根据物体做曲线运动的条件可知,由A点静止释放的质子不可能沿电场线运动到B点,D错误。
3.C 电场强度相同是指电场强度的大小和方向都相同。电场线的疏密表示场强的大小,电场线的切线方向是场强的方向,据此进行判断。A、B图是点电荷周围的电场,A、B两点场强大小相等,方向不同,场强不同,A、B错误;C图是匀强电场,A、B两点场强大小、方向都相同,故电场强度相同,C正确;D图中场强大小、方向都不同,场强不同,D错误。
4.C 花朵和蜜蜂带数量相同的正电荷,蜜蜂和花之间的电场与等量正电荷之间的电场类似,即电场线均由蜜蜂、花指向外部,C正确。
5.ACD B、C两点在等量异种电荷连线上,则B、C两点的场强方向都是水平向右,又B、C两点关于O点对称,则B、C两点场强大小也相等,所以B、C两点场强相同,A正确;A、D两点关于O点对称,A、D两点场强大小相等,由图可知,方向都是水平向左,所以A、D两点场强相同,B错误;电场线的疏密程度表示场强大小,由图可知B、O、C三点相比较,O点电场线最稀疏,则O点场强最小,在中垂线上,O点电场强度最大,所以E、O、F三点比较,O点场强最强,C、D正确。
6.D 由题图可知,A、B两点所在的电场线是直线,则A、B两点电场强度方向必定相同,由于无法判断电场线的疏密,也就无法判断A、B两点电场强度的大小以及电场是否为匀强电场,故A、B错误;正电荷受到的电场力的方向一定沿着电场线的切线方向,但其通过B点时运动方向可以为任意方向,故C错误;电场强度的方向为正电荷在该点受到的电场力的方向,负电荷在该点受到的电场力方向与电场强度方向相反,故D正确。
易错分析 本题易犯的错误是认为电场线是直线的电场为匀强电场或点电荷的电场,匀强电场或点电荷的电场的电场线都是直线,但电场线是直线的电场不一定是匀强电场或点电荷的电场,如等量异种点电荷产生的电场中两电荷连线上的电场线为直线。
能力提升练
1.D | 2.B | 3.C | 4.AB |
|
|
1.D a、b两个带电粒子在M点以相同速度飞出,所受静电力方向相反,但不知道电场线方向,无法判断哪个粒子带正电,哪个粒子带负电,能判断出a受力沿电场线向左,b受力沿电场线向右,由题图可知,在M点时,a受到的静电力与速度的夹角大于90°,后来二者夹角小于90°,故静电力先对a做负功,后对a做正功,a的速度先减小后增大,b受到的静电力与速度的夹角始终小于90°,静电力始终对b做正功,b的速度逐渐增大,由电场线疏密及F=Eq=ma可知,a的加速度减小,b的加速度增大。故选项D正确。
2.B 试探电荷可能从A点到B点再到C点,也可能从C点到B点再到A点,A错误;C点附近的电场线比B点附近的密集,故C点的场强大于B点的场强,试探电荷在B点受到的电场力小于在C点受到的电场力,在B点的加速度小于在C点的加速度,B正确;当试探电荷从A点到B点再到C点时,电场力与速度的夹角先是钝角后是锐角,其速度先减小后增大,C错误;由物体做曲线运动的条件可知,点电荷对试探电荷的电场力一定指向轨迹的凹侧,则试探电荷一定带正电才能满足上述条件,D错误。
解题通法 流程法处理电场线问题
3.C 在电场中某一点的电场强度E是一个恒量,可以用E=来度量,电场强度决定于电场本身,而与试探电荷的存在与否无关,A错误;电场线的疏密表示电场强度的大小,由此可知a点的电场强度比b点的小,B错误;F-q图像的斜率表示电场强度,可知图2中P线与位于b点的点电荷对应,C正确;电场中某点的电场强度大小和方向由电场本身决定,与试探电荷的存在与否无关,因此若在b点放置负电荷,则b点的电场强度方向不变,仍是从a指向b,D错误。
4.AB 在A、B连线的垂直平分线上,电场强度从O点指向无穷远处,从零先变大后变小,小球C沿垂直平分线运动,PO段电场力做正功,速度增加,ON段电场力做负功,速度减小,O点速度最大。如果从P点到O点场强一直变小,则加速度一直变小,如果从P点到O点场强先变大后变小,则加速度先变大后变小,A、B正确。
5.答案 (1) (2)
解析 (1)对小球受力分析,小球受到重力、电场力和细线的拉力,如图甲所示
由平衡条件得mg tan θ=qE
解得E=
(2)将电场方向顺时针旋转θ角、电场强度大小变为E'后,小球所受电场力方向也顺时针转过θ角,大小为F'=qE'
此时电场力方向与细线垂直,如图乙所示
根据平衡条件得mg sin θ=qE'
解得E'=
