电场强度-经典例题+课后习题
3.电场强度
Q
r
r
P P
kQ Ep 2 r
【思考题】以点电荷为中心，做一个球面，则球 面上各点处的电场强度有何特点？
1.点电荷电场的叠加
当空间存在多个点电荷时，某点处的电场是各个 点电荷在该点单独产生的电场强度的矢量和。 （1）等量异种电荷的叠加场
【例题1】在真空中有两个点电荷Q1=+3.0×10-8C和 Q2=-3.0×10-8C，它们相距0.1m.求电场中A点的电场 强度。A点与两点电荷的距离r相等，r=0.1m. A
电场
电荷B
A对B的库仑力就是B在A产生的电场中受到的电场力； B对A的库仑力就是A在B产生的电场中受到的电场力；
电荷间的作用力是通过电场发生的！
场（field） 场源 基本特点 磁场 对磁体或电流产 磁体或电流 生力的作用 （magnetic field） 引力场 对场中物体产生 天体 引力作用 （gravitational field ）
思考2：用于描述电场的物理量是否对检验电荷 有依赖关系？电场力能否用于描述电场？
实验表明： （1）在电场中同一位置放入不同的检验电荷， 所受电场力不同，但是电场力F与检验电荷电量q 的比值是个定值，不随检验电荷的变化而变化！ （2）在电场中不同位置电场力F与检验电荷电量 q的比值一般不同。
定义：检验电荷在电场中某点受到的电场力F与 其电荷量q的比值，叫做改点的电场强度E。 定义式：E=F/q 单位：N/C(或V/m) 注意：电场强度是用比值定义法定义的物理量， 电场强度与检验电荷无关（与检验电荷的电量 无关、与检验电荷的正负无关、与检验电荷受 到的电场力无关，与是否存在检验电荷也无关）
q P
F
Q
场源电荷 （源电荷）
视频：改变检验电荷的电量
电场强度(含答案解析)
5．图中a 、b 是两个点电荷，它们的电荷量分别为Q 1、Q 2，MN 是ab 连线的中垂线，P 是中垂线上的一点．下列哪种情况能使P 点场强方向指向MN 的右侧( )A ．Q 1、Q 2都是正电荷，且Q 1<Q 2B ．Q 1是正电荷，Q 2是负电荷，且Q 1>|Q 2|C ．Q 1是负电荷，Q 2是正电荷，且|Q 1|<Q 2D ．Q 1、Q 2都是负电荷，且|Q 1|>|Q 2|【解析】 Q 1、Q 2产生的电场在P 点叠加，利用矢量的合成按各项给出情况画出P 点的合场强方向，可以判断答案为B .【答案】 B6．下列选项中的各14圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各－R2圆环间彼此绝缘．坐标原点O 处电场强度最大的是( )【解析】 对于A 项的情况，根据对称性，圆环在坐标原点O 处产生的电场方向为左下方，且与横轴成45°角，大小设为E ；对于B 项的情况，两段圆环各自在O 点处产生的场强大小均为E ，方向相互垂直，然后再进行合成，合场强为2E ；对于C 项的情况，同理，三段圆环各自在O 处产生的场强大小均为E ，合场强为E ；而D 项的情况中，合场强为零，故B 项正确．【答案】 B 7.A 、B 是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在电场力作用下以给定初速度从A 点沿电场线运动到B 点，其速度—时间图象如图所示．则在图中这一电场可能是( )【解析】 由题中速度—时间图象可知，微粒的速度减小而加速度增大，电场力做负功，带负电的微粒由高电势向低电势处运动，且电场线越来越密，可知，选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．【答案】 A 8.如图所示，在边长为l 的正方形四个顶点A 、B 、C 、D 上依次放置电荷量为＋q 、＋q 、＋q 和－q 的点电荷，求正方形中心O 点的电场强度．【解析】 由对称性原理可知：若正方形四个顶点处均放置相同电荷量的电荷，则中心O 点的场强为零，因此可把D 点的电荷－q 等效为两部分：＋q 和－2q.＋q 和另外三个点电荷在中心O 点的合场强为零，－2q 在中心O 点的场强为E ＝2kql 2/2＝4kq l 2故正方形中心O 点的场强大小为E ＝4kql2，方向沿OD 连线由O 指向D.【答案】 4kql2，方向沿OD 连线由O 指向D9.竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场，其电场强度为E.在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为m 的带电小球，丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡，此时小球与右板相距为b ，如图所示，请问：(1)小球所带的电荷量是多少？(2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？ 【解析】(1)由于小球处于平衡状态，对小球受力分析如图所示． F T sin θ＝qE ，① F T cos θ＝mg.② 由①②得tan θ＝qE mg ，故q ＝mg tan θE .(2)法一：由第(1)问中的方程②知F T ＝mgcos θ，而剪断丝线后，小球所受电场力和重力的合力与未剪断丝线时丝线的拉力大小相等，故剪断丝线后小球所受重力、电场力的合力等于mg cos θ.小球的加速度a ＝F 合m ＝gcos θ，小球由静止开始沿着丝线拉力的反方向做匀加速直线运动，当碰到金属板上时，它运动的位移为x ＝bsin θ，又由x ＝12at 2，t ＝ 2x a ＝ 2b cos θg sin θ＝ 2bgcot θ.法二：小球在水平方向的分运动为匀变速直线运动，用牛顿第二定律得a x ＝qEm则b ＝12a x t 2得t ＝ 2bm qE ＝ 2b gcot θ.【答案】 (1)mg tan θE (2) 2bgcot θ能力提升1．(多选)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点的强弱．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 是连线中垂线上相对O 对称的两点，B 、C 和A 、D 也相对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的场强最强D．B、O、C三点比较，O点场强最强【解析】由对称性可知，B、C两点场强大小和方向均相同，A正确；A、D两点场强大小相同，方向也相同，B错误；在两电荷连线的中垂线上，O点场强最强，在两点电荷连线上，O点场强最弱，C正确．【答案】AC2．如图所示，一个带负电的油滴以初速v0从P点斜向上进入水平方向的匀强电场中，倾斜角θ＝45°，若油滴到达最高点时速度大小仍为v0，则油滴最高点的位置在() A．P点的左上方B．P点的右上方C．P点的正上方D．上述情况都可能【解析】当油滴到达最高时，重力做了负功，要使油滴的速度仍为v0，需电场力做正功，又油滴带负电，因而C点应在P点左侧．【答案】A3.如图在正六边形的a、c两个顶点上各放一带正电的点电荷，电荷量的大小都是q1；在b、d两个顶点上，各放一带负电的点电荷，电荷量的大小都是q2，q1>q2.已知六边形中心O 点处的场强可用图中的四条有向线段中的一条来表示，它是哪一条() A．E1B．E2C．E3D．E4【解析】本题主要考查电场的叠加，作出a、c、b、d四个点电荷在O点的场强方向如图中E a、E c、E b、E d，由几何知识得E a、E c的夹角为120°，故E a、E c的矢量和大小E ac ＝E a＝E c，方向如图，E b、E d的夹角也为120°，E b、E d的矢量和大小为E bd＝E b＝E d，方向如图，又由点电荷形成的电场的场强公式E＝k qr2和q1>q2，得E ac>E bd，所以E ac和E bd矢量和的方向只能是图中E2的方向，故B正确．【答案】B4．两块靠近的平行金属板A、B分别带上等量异种电荷后，在两板间就形成了大小、方向均相同的匀强电场，如图所示．若在A、B之间放入一个带电荷量为q的液滴，液滴恰好处于静止状态．若液滴质量为m，则这一匀强电场的场强大小E和液滴所带电荷的电性分别为()]A.mg/q、负电B．mg/q、正电C．q/mg、负电D．q/mg、负电【解析】平衡条件：qE＝mg⇒E＝mgq，力方向和场强方向相反．所以带负电，故A正确．【答案】A5.如图所示，M、N为两个等量同种电荷，在其连线的中垂线上的P点(离O点很近)由静止释放一点电荷q(负电荷)，不计重力，下列说法中错误的是()A．点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大B．点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C．点电荷运动到O点时加速度为0，速度达到最大值D．点电荷越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到点电荷速度为0【解析】两点电荷在O点电场强度刚好等大反向，合电场强度为0，电荷q在O点所受的力为0，加速度为0，而由图知，从O点往上、往下一小段位移内电场强度越来越强，加速度也就越大．从两侧往O点运动过程中，静电力与运动方向相同，物体做加速运动，故O点速度最大．综上所述，只有选项A错误．【答案】A6.如图所示，在绝缘的光滑水平面上有A、B两个点电荷，A带正电，B带负电，电量都是q，它们之间的距离为d.为使两电荷在电场力作用下都处于静止状态，必须在水平方向加一个匀强电场．当两电荷都处于静止状态时，(已知静电力常量为k)求：(1)匀强电场的电场强度；(2)AB连线的中点处的电场强度；(3)若撤去匀强电场，再在AB连线上放置另一点电荷，A、B仍能保持静止状态吗？请简要讨论说明．。
电场强度例题及习题解析共32页文档
电场强度例题及习题解析
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
电场强度习题带答案
电场强度习题带答案二、电场电场强度电场线练题选择题1.下面关于电场的叙述正确的是 [C]。
只要有电荷存在，其周围就存在电场。
2.下列关于电场强度的叙述正确的是 [A]。
电场中某点的场强在数值上等于单位电荷受到的电场力。
3.电场强度的定义式为 E = F/q [B]。
F是检验电荷所受到的力，q是产生电场的电荷电量。
4.A为已知电场中的一固定点，在A点放一电量为q的电荷，所受电场力为F，A点的场强为E，则 [D]。
A点场强的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关。
5.关于点电荷产生的电场强度，下列说法正确的是 [A]。
当r→0时，E→∞。
6.关于电场线的说法，正确的是 [C]。
电场线越密的地方，同一电荷所受电场力越大。
7.如图1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EA、EB表示A、B两处的场强，则 [D]。
不知A、B附近电场线的分布情况，EA、EB的大小不能确定。
8.真空中两个等量异种点电荷电量的值均为q，相距r，两点电荷连线中点处的场强为 [B]。
2kq/r^29.四种电场的电场线如图2所示。
一正电荷q仅在电场力作用下由M点向N点作加速运动，且加速度越来越大。
则该电荷所在的电场是图中的 [B]。
4×10-8C，它们之间的距离为0.2m，求它们之间的电势差和电场强度大小。
解：首先计算电势差，根据电势差公式：ΔV = V_B - V_A = -∫A→B E·dl其中，E为电场强度，dl为路径微元，积分路径为从A到B。
由于题目中只有两个点电荷，可以采用库仑定律求出电场强度：E = kQ/r^2其中，k为库仑常数，Q为电荷量，r为距离。
在本题中，A、B两点电荷的电场强度大小为：E_A = kQ_B/r^2 = 9×10^9×(-4×10^-8)/(0.2)^2 = -9×10^4N/CE_B = kQ_A/r^2 = 9×10^9×(2×10^-8)/(0.2)^2 = 9×10^4 N/C由于电场强度方向与路径方向相反，所以积分路径应该从B到A，即：ΔV = -∫B→A E·dl = -∫B→A E_B·dl + ∫B→A E_A·dl考虑到路径为直线，可以简化积分：ΔV = -E_B·l + E_A·l = (E_A - E_B)·l代入数值计算，得到：ΔV = (9×10^4 + 9×10^4)×0.2 = 3.6×10^4 V接下来计算电场强度大小，可以用电势差与距离的比值来求：E = ΔV/d = (3.6×10^4)/(0.2) = 1.8×10^5 N/C所以，A、B两点电荷之间的电势差为3.6×10^4 V，电场强度大小为1.8×10^5 N/C。
电场分节例题练习与答案(12套)4电场强度(2)
电场分节例题练习与答案（12套）4电场强度（2）【典型例题】【例1】 关于电场线的以下讲法中正确的选项是：〔ABD 〕A 、电场线并非真实存在，是人们假想出来的B 、电场线既能反映电场的强弱，也能反映电场的方向C 、只要初速度为零，正电荷必将沿电场线方向移动D 、匀强电场的电场线分布是平均、相互平行的直线【解析】电场线是形象地了解电场中各点场强的大小和方向而引入的，并不真实存在；电场线的疏密反映场强的大小，电场线上各点的切线方向为该点的场强方向，注意：孤立的电场线不能反映场强大小；电场线方向反映正电荷的受力方向和正电荷的移动方向不一定相同；匀强电场的电场线必为等间距平行线。
【例2】某电场中的几条电场线以及带负电的点电荷q 在A 点的受到的电场力方向如下图。
⑴试在图中画出电场线的方向⑵比较电场中A 、B 两点的场强E A 、E B 的大小⑶在A 、B 两点分不放上等量异种电荷，试比较它们受到的力F A 、F B 的大小。
【解析】⑴负电荷的受力方向与该点的场强方向相反，电场线方向如下图⑵电场线的疏密反映了场强的大小，故E A ＞E B⑶因A 、B 两点放的是等量电荷，由F=Eq 得 F A ＞F B【例3】如下图，用三根长均为L 的绝缘丝线悬挂两个质量均为m ，带电量分不为＋q 和－q 的小球，假设加一个水平向左的匀强电场，使丝线都被拉紧且处于平稳状态，那么所加电场的场强E 的大小应满足什么条件？【解析】分析清晰小球的受力情形，利用小球的平稳状态，即F 合=0，对A 进行受力分析，如下图，其中F 1为OA 绳的拉力，F 2为AB 绳的拉力，F 3为静电力依据平稳条件有：mg F =⋅ 60sin 1 qE=k 60cos 1222F F lq ++ F 2≥0联立等式得：E ≥ 602ctg q mg lkq ⋅+ 【基础练习】一、选择题：1、以下关于电场线的讲法中，正确的选项是：〔 〕A 、电场线是电场中实际存在的线B 、电场中的任意两条电场线都不可能相交C 、顺着电场线的方向，电场强度一定越来越大D、顺着电场线的方向，电场强度一定越来越小2、某电场区域的电场线如下图，a、b是其中一条电场线上的两点，以下讲法中正确的选项是：〔〕A、a点的场强方向一定沿着过a点的电场线向右B、a点的场强一定大于b点的场强C、正电荷在a点受到的电场力一定大于它在b点受到的电场力D、负电荷在a点受到的电场力一定小于它在b点受到的电场力3、以下各图中所画的电场线，正确的选项是：〔〕⑴⑵⑶⑷A、⑴⑵和⑷B、只有⑷C、只有⑶D、⑵和⑶4、一带电粒子从电场中的A点运动到B点，轨迹如图中虚线所示，不计粒子所受的重力那么：〔〕A、粒子带正电B、粒子的加速度逐步减小C、A点的场强大于B点的场强D、粒子的速度不断减小5、如下图，电场中的一条电场线，那么以下讲法正确的选项是：〔〕A、那个电场一定是匀强电场B、A、B两点的场强有可能相等C、A点的场强一定大于B点的场强D、A点的场强可能小于B点的场强6、如下图，在等量异种电荷连线的中垂线上取A、B、C、D四点，B、D两点关于O点对称，那么关于各点场强的关系，以下讲法中正确的选项是：〔〕A、E A>E B，E B＝E DB、E A<E B，E A<E CC、E A<E B <E C，E B＝E DD、可能E A＝E C < E B，E B＝E D二、填空题：7、一个质量为m＝2.0×10-7kg的带电微粒在空间作匀速直线运动。
电场强度习题带答案
二、电场电场强度电场线练习题 一、选择题 1．下面关于电场的叙述正确的是[ ] A．两个未接触的电荷发生了相互作用，一定是电场引起的 B．只有电荷发生相互作用时才产生电场 C．只要有电荷存在，其周围就存在电场 D．A电荷受到B电荷的作用，是B电荷的电场对A电荷的作用 2．下列关于电场强度的叙述正确的是[ ] A．电场中某点的场强在数值上等于单位电荷受到的电场力 B．电场中某点的场强与该点检验电荷所受的电场力成正比 C．电场中某点的场强方向就是检验电荷在该点所受电场力的方向 D．电场中某点的场强与该点有无检验电荷无关 3．电场强度的定义式为E＝F／q [ ] A．该定义式只适用于点电荷产生的电场 B．F是检验电荷所受到的力，q是产生电场的电荷电量 C．场强的方向与F的方向相同 D．由该定义式可知，场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比 4．A为已知电场中的一固定点，在A点放一电量为q的电荷，所受电场力为F，A点的场强为E，则[ ] A．若在A点换上－q，A点场强方向发生变化 B．若在A点换上电量为2q的电荷，A点的场强将变为2E C．若在A点移去电荷q，A点的场强变为零 D．A点场强的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关 A．当r→0时，E→∞ B．发r→∞时，E→0 C．某点的场强与点电荷Q的大小无关 D．在以点电荷Q为中心，r为半径的球面上，各处的电场强度都相同 6．关于电场线的说法，正确的是[ ] A．电场线的方向，就是电荷受力的方向 B．正电荷只在电场力作用下一定沿电场线运动 C．电场线越密的地方，同一电荷所受电场力越大 D．静电场的电场线不可能是闭合的 7．如图1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两处的场强，则[ ] A．A、B两处的场强方向相同 B．因为A、B在一条电场上，且电场线是直线，所以E A＝E B C．电场线从A指向B，所以E A＞E B D．不知A、B附近电场线的分布情况，E A、E B的大小不能确定 8．真空中两个等量异种点电荷电量的值均为q，相距r，两点电荷连线中点处的场强为[ ] A．0 B．2kq／r2 C．4kq／r2 D．8kq／r2 9．四种电场的电场线如图2所示．一正电荷q仅在电场力作用下由M点向N点作加速运动，且加速度越来越大．则该电荷所在的电场是图中的[ ] 10．图3表示一个电场中a、b、c、d四点分别引入检验电荷时，测得检验电荷所受电场力与电量间的函数关系图像，那么下列说法中正确的是[ ] A．该电场是匀强电场 B．这四点场强的大小关系是E d＞E a＞E b＞E c C．这四点场强的大小关系是E a＞E b＞E c＞E d D．无法比较这四点场强大小关系 11．如图4，真空中三个点电荷A、B、C，可以自由移动，依次排列在同一直线上，都处于平衡状态，若三个电荷的带电量、电性及相互距离都未知，但AB＞BC，则根据平衡条件可断定[ ] A．A、B、C分别带什么性质的电 B．A、B、C中哪几个带同种电荷，哪几个带异种电荷 C．A、B、C中哪个电量最大 D．A、B、C中哪个电量最小 二、填空题 12．图5所示为某区域的电场线，把一个带负电的点电荷q放在点A 或B时，在________点受的电场力大，方向为______． 13．如图6，正点电荷Q的电场中，A点场强为100N／C，C点场强为36N/C，B是AC的中点，则B点的场强为________N／C． 14．真空中有一电场，在电场中的P点放一电量为4.0×10-9C的检验电荷，它受到的电场力为2.0×10-5N，则P点的场强为________N／C；把检验电荷电量减小为2.0×10-9C，则该电荷在P点受到的电场力为__________N 15．在空间某一区域，有一匀强电场，一质量为m的液滴，带正电荷，电量为q，在此电场中恰能沿竖直方向作匀速直线运动，则此区域的电场强度的大小为______N／C，方向_________． 16．在x轴上有两个点电荷，一个带正电荷Q1，另一个带负电荷Q2，且Q1＝2Q2，用E1、E2表示这两个点电荷所产生的场强的大小，则在x轴上，E1＝E2的点共有____处，其中_______处的合场强为零，______处的合场强为2E2。
电场强度习题与答案
电场强度1、一个检验电荷q在电场中某点受到的电场力为F，该点的电场强度为E。
下图中能正确表示q、E、F三者关系的是（ D ）2、下列说法中正确的是（B ）A．根据E = F/q，可知电场中某点的场强与电场力成正比B．根据E = kQ/，可知点电荷电场中某点的场强与点电荷的电荷量Q成正比C．根据场强叠加原理，可知合电场的场强一定大于分电场的场强D．电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹3、关于静电场场强的概念，下列说法正确的是（ C ）A．由E＝F/q可知，某电场的场强E与q成反比, 与F成正比B．正、负检验电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点场强方向与放入检验电荷的正负有关C．电场中某一点的场强与放入该点的检验电荷正负无关D．电场中某点不放检验电荷时，该点场强等于零4、如图所示，在粗糙绝缘的水平面上有一物体A带正电，另一带正电的物体B沿着以A为圆心的圆弧由P到Q缓慢地从A的正上方经过，若此过程中A始终保持静止，A、B两物体可视为质点且只考虑它们之间有库仑力的作用，则下列说法正确的是：【 AC 】A.物体A受到地面的支持力先增大后减小B.物体A受到地面的摩擦力先增大后减小C.库仑力对物体B不做功D.物体A在P点和Q点产生的电场强度相同5.如图所示，在竖直平面内有水平向右的匀强电场，同一竖直平面内水平拉直的绝缘细线一端系一带正电的小球，另一端固定于0点，已知带电小球受到的电场力大于重力，小球由静止释放，到达图中竖直虚线前小球做( )A．平抛运动B．圆周运动C．匀加速直线运动D．匀变速曲线运动C[因电场力大于重力，故小球从静止释放到经过最低点，绳子无张力，故小球做匀加速直线运动]关键是要分析绳子的状态，是否会绷紧（1）因为重力和电场力的合力是向右下角的，所以刚开始的这个运动趋势不会使绳子绷紧的（2）又因为电场力大于重力，所以这个合力方向与水平方向夹角是小于45度的，所以在运动到虚线的位置前，小球与O点距离始终小于绳长L，所以绳子一直不会绷紧所以绳子上没有作用力，小球在合力的作用下沿直线做匀加速运动6.两个质量相同的小球用不可伸长的细线连结，置于场强为E的匀强电场中，小球1和小球2均带正电，电量分别为q1和q2（q1＞q2）.将细线拉直并使之与电场方向平行，如图9-36-17所示,若将两小球同时从静止状态释放，则释放后细线中的张力T为（不计重力及两小球间的库仑力）( )A．121()2T q q E=-B．12()T q q E=-C．121()2T q q E=+D．12()T q q E=+A.[根据牛顿第二定律，对球1，球2整体有maEqEq221=+对球2有maEqT=+2联立解出EqqT)(2121-=]7、如图所示，真空中有四点A、B、C、D在一条直线上，AB＝BC＝CD，如只在A点放一电量为＋Q的点电荷时，B点场强为E，若再将等量异号的点电荷－Q放在D点，则（ BD ）A．B点场强为，方向水平向右 B．B 点场强为，方向水平向右C．BC线段的中点场强为零 D．B、C两点的场强相同8、如图所示，在固定正点电荷Q的电场中，一个正检验电荷q沿着一条电场线运动。
人教版高中物理必修三电场电场强度课后习题答案及解析
5．某一区域的电场线分布如图 9.3-11所示。
A、B、C 是电场中的三个点。 （1）哪一点的电场强度最强？哪一点的电场 强度最弱？ （2）画出各点电场强度的方向。 （3）把负的点电荷分别放在这三个点，画出 它所受静电力的方向。
7．如图 9.3-13，真空中有两个点电荷，Q1 为4.0×10-8 C、Q2 为 − 1.0×10-8 C，分别固定 在 x 轴的坐标为 0 和 6 cm 的位置上。
（1）x 轴上哪个位置的电场强度为 0？ （2）x 轴上哪些位置的电场强度的方向是沿 x 轴的正方向的？
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解析：（1）B 点的电场强度最强， C 点的电场强度最弱； （2）如图所示； （3）如图所示
6．用一条绝缘轻绳悬挂一个带正电小球，小球质量为 1.0×10-3 kg，所 带电荷量为 2.0×10-8 C。现加水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与竖直 方向夹角为 30°（图 9.3-12）。求匀强电场的电场强度。
人教版高中物理必修三
电场 电场强度
课后习题答案及解析
根据电场强度定电场和磁场，还有重力场。地 球附近的物体就处在地球产生的重力场中。仿照电场强度的定义，你 认为应该怎样定义重力场强度的大小和方向？
4．有同学说，电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨 迹。这种说法对吗？试举例说明。
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同步导学第1章静电场第03节 电场强度[知能准备]1．物质存在的两种形式：与．2．电场强度（1）电场明显的特征之一是对场中其他电荷具有．（2）放入电场中某点的电荷所受的静电力F 跟它的电荷量q 的 ．叫做该点的电场强度．物理学中规定电场中某点的电场强度的方向跟电荷在该点所受的静电力的方向相同．（3）电场强度单位，符号．另一单位，符号 ．（4）如果1 C 的电荷在电场中的某点受到的静电力是1 N ，这点的电场强度就是．3．电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个场源点电荷在该点产生的电场强度的．4．电场线(1)电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线（或直线）．曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向．(2)电场线的特点：①电场线从正电荷（或无限远处）出发，终止于无限远或负电荷．②电场线在电场中不相交，这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向．③在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较，电场强度较小的地方电场线较，因此可以用电场线的来表示电场强度的相对大小．5．匀强电场：如果电场中各点电场强度的大小．方向，这个电场就叫做匀强电场．[同步导学]1． 电场和电场的基本性质场是物质存在的又一种形态．区别于分子、原子组成的实物，电场有其特殊的性质，如：几个电场可以同时“处于”某一空间，电场对处于其间的电荷有力的作用，电场具有能量等．本章研究静止电荷产生的电场 ，称为静电场．学习有关静电场的知识时应该明确以下两点：（1）电荷的周围存在着电场，静止的电荷周围存在着静电场．（2）电场的基本性质是：对放入其中的电荷（不管是静止的还是运动的）有力的作用，电场具有能量．2． 电场强度（1）试探电荷q 是我们为了研究电场的力学性质，引入的一个特别电荷．试探电荷的特点：①电荷量很小，试探电荷不影响原电场的分布；②体积很小，便于研究不同点的电场．（2）对于qF E ，等号右边的物理量与被定义的物理量之间不存在正比或反比的函数关系，只是用右边两个物理量之比来反映被定义的物理量的属性．在电场中某点，比值q F 是与q 的有无、电荷量多少，电荷种类和F 的大小、方向都无关的恒量，电场中各点都有一个唯一确定的E.因为场强E 完全是由电场自身的条件（产生电场的场源电荷和电场中的位置）决定的，所以它反映电场本身力的属性．例1 在电场中某点用+q 测得场强E ，当撤去+q 而放入－q/2时，则该点的场强( )A ．大小为E / 2，方向和E 相同B ．大小为E ／2，方向和E 相反C ．大小为E ，方向和E 相同D ．大小为E ，方向和E 相反解析：把试探电荷q 放在场源电荷Q 产生的电场中，电荷q 在不同点受的电场力一般是不同的，这表示各点的电场强度不同；但将不同电荷量的试探电荷q 分别放入Q 附近的同一点时，虽受力不同，但电场力F 与电荷量q 的比值F/q 不变．因为电场中某点的场强E是由电场本身决定，与放入电场中的电荷大小、正负、有无等因素无关，故C 正确．3．点电荷周围的场强场源电荷Q 与试探电荷q 相距为r ，则它们间的库仑力为22r Q qk r Qq kF ==， 所以电荷q 处的电场强度2r Q k q F E ==． (1) 公式：2rQ k E =，Q 为真空中场源点电荷的带电荷量，r 为考察点到点电荷Q 的距离．(2) 方向：若Q 为正电荷，场强方向沿Q 和该点的连线指向该点；若Q 为负电荷，场强方向沿Q 和该点的连线指向Q ．(3) 适用条件：真空中点电荷Q 产生的电场．4．两个场强公式q F E =和2r Q k E =的比较 (1) 2r Q k E =适用于真空中点电荷产生的电场，式中的Q 是场源电荷的电荷量，E 与场源电荷Q 密切相关；q F E =是场强的定义式，适用于任何电场，式中的q 是试探电荷的电荷量，E 与试探电荷q 无关．(2) 在点电荷Q 的电场中不存在E 相同的两个点，r 相等时，E 的大小相等但方向不同；两点在以Q 为圆心的同一半径上时，E 的方向相同而大小不等．例2 下列关于电场强度的说法中，正确的是 ( )A ．公式qF E =只适用于真空中点电荷产生的电场 B ．由公式q F E =可知，电场中某点的电场强度E 与试探电荷q 在电场中该点所受的电场力成正比C ．在公式F =221r Q Q k 中，22r Q k 是点电荷Q 2产生的电场在点电荷Q 1处的场强大小；而21r Q k 是点电荷Q 1产生的电场在点电荷Q 2处场强的大小 D ．由公式2rQ k E =可知，在离点电荷非常近的地方(r →0)，电场强度E 可达无穷大 解析：电场强度的定义式q F E =适用于任何电场，故A 错；电场中某点的电场强度由电场本身决定，而与电场中该点是否有试探电荷或引入试探电荷所受的电场力无关(试探电荷所受电场力与其所带电荷量的比值仅反映该点场强的大小，但不能决定场强的大小)，故B 错；点电荷间的相互作用力是通过电场发生的，故C 对；公式2rQ k E =是点电荷产生的电场中某点场强的计算式，当r →0时，场源电荷已不能当成“点电荷”，即所谓“点电荷”已不存在，该公式已不适用，故D 错．正确选项是C ．5．有关电场强度的运算(1) 公式qF E =是电场强度的比值定义式，适用于一切电场，电场中某点的电场强度仅与电场及具体位置有关，与试探电荷的电荷量、电性及所受电场力F 大小无关．所以不能说E ∝F ，E ∝1/q ．(2) 公式qF E =定义了场强的大小和方向． (3) 由qF E =变形为F ＝qE 表明：如果已知电场中某点的场强E ，便可计算在电场中该点放任何电荷量的带电体所受的静电力的大小．(4) 电场强度的叠加①电场中某点的电场强度为各个场源点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和．这种关系叫做电场强度的叠加．例如，图l 一3—1中P 点的电场强度，等于+ Q 1在该点产生的电场强度E 1与-Q 2在该点产生电场强度2E 的矢量和．②对于体积比较大的带电体产生的电场，可把带电体分割成若干小块，每小块看成点电荷，用点电荷电场叠加的方法计算．例3 如图1—3—2所示，真空中，带电荷量分别为+Q 和-Q 的点电荷A 、B 相距r ，则：(1) 两点电荷连线的中点O 的场强多大?(2) 在两点电荷连线的中垂线上，距A 、B 两点都为r 的O ′点的场强如何?解析：分别求出+Q 和–Q 在某点的场强大小和方向，然后根据电场强度的叠加原理，求出合场强．(1) 如图甲所示，A 、B 两点电荷在O 点产生的场强方向相同，由A →B ．A 、B 两点电荷在O 点产生的电场强度：E A =E B =224)2/(r kQr kQ =．故O 点的合场强为E o =2E A =28r kQ，方向由A →B ．(2) 如图乙所示，E ′A ＝E ′B ＝2r kQ，由矢量图所形成的等边三角形可知，O ′点的合场强E ′o ＝E ′A ＝E ′B ＝2r kQ，方向与A 、B 的中垂线垂直，即E ′o 与E o 同向．点评：①因为场强是矢量，所以求场强时应该既求出大小，也求出方向．②在等量异种电荷连线的垂直平分线上，中点的电场强度最大，两边成对称分布，离中点越远，电场强度越小，场强的方向都相同，平行于两电荷的连线由正电荷一侧指向负电荷的一侧．例4光滑绝缘的水平地面上有相距为L 的点电荷A 、B ，带电荷量分别为+4Q 和-Q ，今引入第三个点电荷C ，使三个点电荷都处于平衡状态，试求C 的电荷量和放置的位置．解析：引入的电荷C 要处于平衡状态，电荷C 所在位置的场强就要为零，A 、B 两电荷产生电场的合场强为零处在A 、B 两电荷的外侧，且离电荷量大的点电荷远，由此可知，点电荷C 应放在点电荷B 的外侧．如图1-3-3所示，电荷C 所在位置处A 、B 两电荷产生电场的合场强为零，即A 、B 两电荷在C 处产生电场的大小相等，有22)(4x Q k x L Qk =+同理，电荷B 所在位置，点电荷A 、C 的产生的电场的场强在B 处大小也应相等，又有 224x Q k L Qk C =解上两式即可得C 电荷应放在B 点电荷的外侧，距B 点电荷L x =处，C 电荷的电荷量Q Q C 4=．点评：此题是利用合电场的场强为零来判断电荷系统的平衡问题，当研究的电场在产生电场的两点电荷的连线上时，有关场强在同一直线上，可以用代数方法运算．例5 如图1-3-4所示，用金属丝A 、B 弯成半径r =1m 的圆弧，但在A B 之间留出宽度为d =2cm ，相对圆弧来说很小的间隙，将电荷量91013.3-⨯=Q C 的正电荷均匀分布在金属丝上，求圆心O 处的电场强度．解析：根据对称性可知，带电圆环在圆心O 处的合场强E =0，那么补上缺口部分在圆心O 处产生的场强与原缺口环在圆心O 处产生的场强大小相等方向相反．考虑到r π2比d 大很多，所以原来有缺口的带电环所带电荷的密度为rQ d r Q ππρ22≈-= 补上的金属部分的带电荷量r Qd d Q πρ2/== 由于d 比r 小得多，可以将Q / 视为点电荷，它在O 处产生的场强为N/C 109N/C 102.0114.321013.31092-2992//⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-r Q k E ，方向向右． 所以原缺口环在圆心O 处产生电场的场强N/C 1092-⨯=E ，方向向左．点评：这是一道用“补偿法”求解电场问题的题目．如果补上缺口，并且使它的电荷密度(单位长度上的电荷量)与环的电荷密度相同，那么就形成了一个电荷均匀分布的完整带电环，环上处于同一直径两端的微小部分可看成两个相对应的点电荷，它们在圆环中心O 处产生的电场叠加后合场强为零．6．关于对电场线的理解(1) 电场是一种客观存在的物质，而电场线不是客观存在的，也就是说电场线不是电场中实际存在的线，而是为了形象地描述电场而画出的，是一种辅助工具．电场线也不是任意画出的，它是根据电场的性质和特点画出的曲线．(2) 电场线的疏密表示场强的大小，电场线越密的地方场强越大．(3) 曲线上各点切线方向表示该点电场强度方向．(4) 电场中的任何两条电场线都不相交．(5) 在静电场中，电场线总是从正电荷出发，终止于负电荷，电场线不闭合．(6) 电场线不是电荷运动的轨迹，电荷沿电场线运动的条件是①电场线是直线；②电荷的初速度为零且只受电场力的作用在电场中运动，或电荷的初速度不为零但初速度方向与电场线在一条直线上．7．几种常见电场的电场线分布特征（1) 正、负点电荷形成的电场线．(如图1-3-5所示)①离电荷越近，电场线越密集，场强越强．方向是正点电荷由点电荷指向无穷远，而负为电荷则由无穷远处指向点电荷．②在正(负)点电荷形成的电场中，不存在场强相同的点．③若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面相垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向处处不相同．(2) 等量异种点电荷形成的电场线．(如图1-3-6所示)①两点电荷连线上各点，电场线方向从正电荷指向负电荷，场强大小可以计算．②两点电荷连线的中垂面(中垂线)上，电场线方向均相同，即场强方向均相同，且总与中垂面(线)垂直．在中垂面(线上)到O点等距离处各点的场强相等(O为两点电荷连线中点)．③在中垂面(线)上的电荷受到的电场力的方向总与中垂面(线)垂直，因此，在中垂面(线)上移动电荷时电场力不做功．(3) 等量同种点电荷形成的电场线．(如图1-3-7所示)①两点电荷连线中点处场强为零，此处无电场线．②两点电荷中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零．③两点电荷连线中垂面(中垂线)上，场强方向总沿面(线)远离(等量正电荷)．④在中垂面(线)上从O沿面(线)到无穷远，是电场线先变密后变疏，即场强先变强后变弱．⑤两个带负电的点电荷形成的电场线与两个正电荷形成的电场线分布完全相同，只是电场线的方向相反．(4) 带等量异种电荷的平行板间的电场线(即匀强电场的电场线)．(如图1-3-8所示)①电场线是间隔均匀，互相平行的直线．②电场线的方向是由带正电荷的极板指向带负电荷的极板．(5) 点电荷与带电平板间的电场线．(如图1-3-9所示)8．匀强电场（1）电场中各点电场强度的大小和方向处处均相同的电场，叫匀强电场．(2) 匀强电场的电场线为间隔均匀、相互平行的直线．相互平行而间隔不均匀的电场线是不存在的．(3) 两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带有等量的正负电荷量，它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场．例6 (2001年上海高考理科综合试题) 法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，图1-3-10所示为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图，以下说法中正确的是（）A．a、b为异种电荷，a带电量大于b带电量B．a、b为异种电荷，a带电量小于b带电量C．a、b为同种电荷，a带电量大于b带电量D．a、b为同种电荷，a带电量小于b带电量解析：电场线是形象描绘电场性质的曲线，掌握了课本中所有电荷和带电体周围的电场线分布．根据电场线始于正电荷，终于负电荷，和电场线疏密分布可得：选项B正确．例7 如图1-3-11所示，M N是电场中的一条电场线，一电子从a点运动到b点速度在不断地增大，则下列结论中正确的是（）A．该电场是匀强电场B．电场线的方向由N指向MC．电子在a处的加速度小于在b处的加速度D．因为电子从a到b的轨迹跟M N重合，所以电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹解析：仅从一条直的电场线不能判断出该电场是否为匀强电场，因为无法确定电场线的疏密程度，所以该电场可能是匀强电场，可能是正的点电荷形成的电场，也可能是负的点电荷形成的电场，因此不能比较电子在a、b两处所受电场力的大小，即不能比较加速度的大小，但电子从a到b做的是加速运动，表明它所受的电场力方向是由M指向N，由于负电荷所受的电场力方向跟场强方向相反，所以电场线的方向由N指向M，电场线不是电荷运动的轨迹，只有在特定的情况下，电场线才可能与电荷的运动轨迹重合．综上所述，选项B 正确．[同步检测]1．下列说法中正确的是( )A．电场强度反映了电场力的性质，因此场中某点的场强与试探电荷在该点所受的电场力成正比B．电场中某点的场强等于F／q，但与试探电荷的受力大小及电荷量无关C．电场中某点的场强方向即试探电荷在该点的受力方向D．公式E＝F／q和E＝kQ / r2对于任何静电场都是适用的2．下列说法中正确的是( )A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场B．电场是一种物质，与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西C．电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用D．电场是人为设想出来的．其实并不存在3．在一个电场中a、b、c、d四个点分别引入试探电荷时，电荷所受到的电场力F跟引入电荷的电荷量之间的函数关系如图1—3一12( )A．这个电场是匀强电场B．a、b、c、d四点的电场强度大小关系是Ed >Eb> E c> E aC．同一点的电场强度随试探电荷电荷量的增加而增加D．无法比较以上四点的电场强度值4．相距为a的A、B两点分别带有等量异种电荷Q、-Q，在A、B连线中点处的电场强度为( )A．零B．kQ/a2，且指向-Q C．2kQ/a2，且指向-Q D．8kQ/a2，且指向-Q5．以下关于电场和电场线的说法中正确的是( )A．电场、电场线都是客观存在的物质，因此电场线不仅在空间相交，也能相切B．在电场中，凡是电场线通过的点场强不为零，不画电场线的区域场强为零C．同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大D．电场线是人们假设的，用以表示电场的强弱和方向，客观上并不存在6．如图1—3—13所示，一电子沿等量异种点电荷的中垂直线由A→O→B匀速飞进，电子重力不计，则电子所受电场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7．如图1—3—14所示，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点，∠B＝30°，现在A、B两点分别放置qA 和qB,测得C点场强的方向与BA方向平行；则qA 带电，qA：qB＝．8．如图1—3—15所示，一质量为m，带电荷量为-q的小球，在带有等量异种电荷的两平行金属板间处于静止状态，两平行金属板间的电场强度为多大？方向如何？9．如图1—3—16所示，Q1=2×10-12C，Q2=-4×10-12C，Q1、Q2相距12cm，求a、b、c三点的场强大小和方向，其中a为Q1、Q2的中点，b为Q1左方6cm处点，C为Q2右方6cm的点．10．如图1—3—17所示，以O为圆心，以r为半径的圆与坐标轴的交点分别为a、b、c、d，空间有一与x轴正方向相同的匀强电场E，同时，在O点固定一个电荷量为+Q的点电荷，如果把一个带电荷量为-q的检验电荷放在c点，恰好平衡，那么匀强电场的场强大小为多少？d点的合场强为多少？a点的合场强为多少？[综合评价]1．根据电场强度的定义式E＝qF可知，电场中确定的点( )A．电场强度与检验电荷受到的电场力成正比，与检验电荷的电荷量成反比B．检验电荷的电荷量q不同时，受到的电场力F也不同，场强也不同C．检验电荷的电性不同，受到的电场力的方向不同，场强的方向也不同D．电场强度由电场本身决定，与是否放置检验电荷及检验电荷的电荷量、电性均无关2．下列说法正确的是( )．A．电场是为了研究问题的方便而设想的一种物质，实际上不存在B．电荷所受的电场力越大，该点的电场强度一定越大C．以点电荷为球心，r为半径的球面上各点的场强都相同D．在电场中某点放入试探电荷q，受电场力F，该点的场强为E＝qF,取走q后，该点的场强不变3．在同一直线上依次排列的a、b、c三点上，分别放置电荷量为Q1、Q2、Q3的三个点电荷，则当Q1、Q2分别平衡在a、b两位置上时，则( )．A．Q1、Q2、Q3必为同种电荷，a、b两点的场强必为零B．Q1、Q2必为异种电荷，a、b两点的场强必为零C．Q1、Q2必为同种电荷，a、b、c三点的场强必为零D．Q2、Q3必为同种电荷，a、b、c三点的场强必为零4．真空中两个等量异种点电荷的电荷量均为q，相距为r，两点电荷连线中点处的场强大小为( )．A．0 B．2kq／r2C．4kq／r2D．8kq／r2 5．有关电场概念的下列说法中，正确的是( )．A．电荷的周围有的地方存在电场，有的地方没有电场B．电场是物质的一种特殊形态，它是在跟电荷的相互作用中表现出自己的特性C．电场线为直线的地方是匀强电场D．电荷甲对电荷乙的库仑力是电荷甲的电场对电荷乙的作用力6．对于由点电荷Q产生的电场，下列说法正确的是( )A．电场强度的表达式仍成立，即E＝F／q，式中的q就是产生电场的点电荷B．在真空中，电场强度的表达式为E＝kQ／r2，式中Q就是产生电场的点电荷C．在真空中E＝kQ／r2，式中Q是检验电荷D．上述说法都不对7．如图1—3—18为点电荷Q产生的电场的三条电场线，下面说法正确的是( )．A．Q为负电荷时，EA > EBB．Q为负电荷时，EA< EBC．Q为正电荷时，EA > EBD．Q为正电荷时，EA< EB8．一带电粒子从电场中的A点运动到B点，径迹如图1—3—19中虚线所示，不计粒子所受重力，则( )A．粒子带正电B．粒子加速度逐渐减小C．A点的场强大于B点的场强D．粒子的速度不断减小9．如图1—3—20所示，用绝缘细线拴一个质量为m的小球，小球在竖直向下的场强为E的匀强电场中的竖直平面内做匀速圆周运动，则小球带电荷，所带电荷量为．10．如图1—3—21所示，A为带正电Q的金属板，沿金属板的垂直平分线，在距板r 处放一质量为m、电荷量为q的小球，小球受水平向右的电场力偏转θ角而静止，小球用绝缘丝线悬挂于O点．试求小球所在处的电场强度．第三节 电场强度知能准备答案：1.实物 场 2.(1)力的作用 (2)比值 正 (3)牛/库 N/C 伏/米 V/m(4)1N/C 3.单独 矢量和4.密集 稀疏 疏密5.相等 相同同步检测答案：1.B 2.ABC 3.B 4.D 5.CD 6.C 7.负 1:8 8．E=mg/q 方向垂直于金属板向下9．（1）E a =15 V/m 方向由a 指向c (2) E b =3.9V/m 方向向左 (3) E c =9.4 V/m 方向向左 10．（1）2r kQ E = （2）22r kQ （3）22r kQ 综合评价答案：1.D 2.D3.B4.D5.BD6.B7.AC8.BCD9.负 mg/E 10. θtan q mg方向向右。