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13.3 电场的力的性质 同步练习
训练指要
电场的最基本性质是对放于其中的电荷有力的作用，电场强度和电场线便应用来描述电场力性质的两个基本概念.本训练点便是训练和考查对两基本概念的理解和掌握，并综合运用其他有关知识分析带电体在电场中运动的规律.第6题、第15题为创新题，使我们熟悉利用等效场的思维方法去分析解决类似问题.
一、选择题(每小题5分，共40分)
1.电场强度E的定义式为E=F/q，根据此式，下列说法中正确的是
①此式只适用于点电荷产生的电场 ②式中q是放入电场中的点电荷的电荷量，F是该点电荷在电场中某点受到的电场力，E是该点的电场强度 ③式中q是产生电场的点电荷的电荷量，F是放在电场中的点电荷受到的电场力，E是电场强度 ④在库仑定律的表达式F=kq1q2/r2中，可以把kq2/r2看作是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小，也可以把kq1/r2看作是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处的场强大小
A.只有①② B.只有①③
C.只有②④ D.只有③④
2.一个检验电荷q在电场中某点受到的电场力为F，以及这点的电场强度为E，图1—24—1中能正确反映q、E、F三者关系的是
图1—24—1
3.处在如图1—24—2所示的四种电场中P点的带电粒子，由静止释放后只受电场力作用，其加速度一定变大的是
图1—24—2
4.如图1—24—3所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速飞过，电子重力不计，则电子所受另一个力的大小和方向变化情况是
图1—24—3
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
5.如图1—24—4所示，带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况.一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示.若不考虑其他力，则下列判断中正确的是
图1—24—4
A.若粒子是从A运动到B，则粒子带正电；若粒子是从B运动到A，则粒子带负电
B.不论粒子是从A运动到B，还是从B运动到A，粒子必带负电
C.若粒子是从B运动到A，则其加速度减小
D.若粒子是从B运动到A，则其速度减小
6.如图1—24—5所示，一根长为2 m的绝缘细管AB被置于匀强电场E中，其A、B两端正好处于电场的左右边界上，倾角α=37°,电场强度E=103 V/m，方向竖直向下，管内有一个带负电的小球，重G=10-3 N,电荷量q=2×10-6 C，从A点由静止开始运动，已知小球与管壁的动摩擦因数为0.5，则小球从B点射出时的速度是（取g=10 m/s2;sin37°=0.6,cos37°=0.8）
图1—24—5
A.2 m/s B.3 m/s C.2m/s D.2m/s
7.在图1—24—6所示的竖直向下的匀强电场中，用绝缘的细线拴住的带电小球在竖直平面内绕悬点O做圆周运动，下列说法正确的是
图1—24—6
①带电小球有可能做匀速率圆周运动 ②带电小球有可能做变速率圆周运动 ③带电小球通过最高点时，细线拉力一定最小
④带电小球通过最低点时，细线拉力有可能最小
A.② B.①② C.①②③ D.①②④
8.质量为m的带正电小球A悬挂在绝缘细线上，且处在场强为E的匀强电场中，当小球A静止时，细线与竖直方向成30°角，已知此电场方向恰使小球受到的电场力最小，则小球所带的电量应为
A. B.
C. D.
二、填空题(每小题6分，共24分)
9.带负电的两个点电荷A、B固定在相距10 cm的地方，如果将第三个点电荷C放在AB连线间距A为2 cm的地方，C恰好静止不动，则A、B两个点电荷的电荷量之比为_______.AB之间距A为2 cm处的电场强度E=_______.
10.有一水平方向的匀强电场，场强大小为9×103 N/C，在电场内作一半径为10 cm的圆，圆周上取A、B两点，如图1—24—7所示，连线AO沿E方向，BO⊥AO，另在圆心O处放一电荷量为10-8 C的正电荷，则A处的场强大小为______；B处的场强大小和方向为_______.
图1—24—7
11.在场强为E，方向竖直向下的匀强电场中，有两个质量均为m的带电小球，电荷量分别为+2q和-q，两小球用长为L的绝缘细线相连，另用绝缘细线系住带正电的小球悬挂于O点处于平衡状态，如图1—24—8所示，重力加速度为g，则细绳对悬点O的作用力大小为_______.
图1—24—8
12.长为L的平行金属板，板间形成匀强电场，一个带电为+q，质量为m的带电粒子，以初速度v0紧贴上板垂直于电场线方向射入该电场，刚好从下板边缘射出，末速度恰与下板成30°角，如图1—24—9所示，则：（1）粒子末速度的大小为_______；（2）匀强电场的场强为_______；（3）两板间的距离d为_______.
图1—24—9
三、计算题(共36分)
图1—24—10
13.(12分)如图1—24—10所示，在正点电荷Q的电场中，A点处的电场强度为81 N/C，C点处的电场强度为16 N/C，B点是在A、C连线上距离A点为五分之一AC长度处，且A、B、C在一条直线上，则B点处的电场强度为多大?
14.(12分)在一高为h的绝缘光滑水平桌面上，有一个带电量为+q、质量为m的带电小球静止，小球到桌子右边缘的距离为s，突然在空间中施加一个水平向右的匀强电场E，且qE= 2 mg，如图1—24—11所示，求：
图1—24—11
（1）小球经多长时间落地？
（2）小球落地时的速度.
15.(12分)如图1—24—12所示，一半径为R的绝缘圆形轨道竖直放置，圆轨道最低点与一条水平轨道相连，轨道都是光滑的.轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，场强为E.从水平轨道上的A点由静止释放一质量为m的带正电的小球，为使小球刚好在圆轨道内做圆周运动，求释放点A距圆轨道最低点B的距离s.已知小球受到的电场力大小等于小球重力的倍.
图1—24—12
参考答案
一、1.C 2.D 3.D
4.B 根据电场线分布和平衡条件判断.
5.BC
6.C 利用等效场处理.
7.D
8.D 依题意做出带正电小球A的受力图，电场力最小时，电场力方向应与绝缘细线垂直，qE=mgsin30°，从而得出结论.
二、9.1∶16；0
10.0；9×103 N/C；方向与E成45°角斜向右下方
11.2mg+Eq 先以两球整体作为研究对象，根据平衡条件求出悬线O对整体的拉力，再由牛顿第三定律即可求出细线对O点的拉力大小.
12.（1）v0 （2） （3）L
三、13.约为52 N/C
14.（1）小球在桌面上做匀加速运动，t1=,小球在竖直方向做自由落体运动，t2=,小球从静止出发到落地所经过的时间：t=t1+t2=.
(2)小球落地时vy=gt2=,vx=at=·t=2gt=2.
落地速度v=.
15.R 将电场和重力场等效为一个新的重力场，小球刚好沿圆轨道做圆周运动可视为小球到达等效重力场“最高点”时刚好由等效重力提供向心力.求出等效重力加速度g′及其方向角，再对全过程运用动能定理即可求解.
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