(新課標(biāo))2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)31 電場(chǎng)力的性質(zhì)(含解析)新人教版
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1、電場(chǎng)力的性質(zhì)一、選擇題1關(guān)于電場(chǎng),下列說(shuō)法正確的是()A由E知,若q減半,則該處電場(chǎng)強(qiáng)度為原來(lái)的2倍B由Ek知,E與Q成正比,而與r2成反比C由Ek知,在以Q為球心,以r為半徑的球面上,各處場(chǎng)強(qiáng)均相同D電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向就是該點(diǎn)所放電荷受到的靜電力的方向答案B解析電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小與試探電荷的電量無(wú)關(guān),故A項(xiàng)錯(cuò)誤;由Ek知,E與Q成正比,而與r2成反比,B項(xiàng)正確;由Ek知,在以Q為球心、r為半徑的球面上,各處電場(chǎng)強(qiáng)度大小均相同,但是方向不同,C項(xiàng)錯(cuò)誤;電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向就是該點(diǎn)所放正電荷受到的電場(chǎng)力的方向,D項(xiàng)錯(cuò)誤;故選B項(xiàng)2(多選)某靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線如圖所示,帶電粒子在電場(chǎng)中僅受電場(chǎng)力
2、作用,其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示,由M運(yùn)動(dòng)到N,以下說(shuō)法正確的是()A粒子必定帶正電荷B粒子在M點(diǎn)的加速度大于它在N點(diǎn)的加速度C粒子在M點(diǎn)的加速度小于它在N點(diǎn)的加速度D粒子在M點(diǎn)的動(dòng)能小于它在N點(diǎn)的動(dòng)能答案ACD解析根據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡彎曲的情況,可以確定粒子受電場(chǎng)力的方向沿電場(chǎng)線切線方向,故此粒子帶正電荷,A項(xiàng)正確;由于電場(chǎng)線越密,場(chǎng)強(qiáng)越大,粒子受電場(chǎng)力就越大,根據(jù)牛頓第二定律可知其加速度也越大,故此粒子在N點(diǎn)加速度大,C項(xiàng)正確;粒子從M點(diǎn)到N點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,根據(jù)動(dòng)能定理得此粒子在N點(diǎn)動(dòng)能大,故D項(xiàng)正確3.(2018肇慶二模)如圖,兩個(gè)等量正點(diǎn)電荷位于垂直于x軸的連線上,相對(duì)原點(diǎn)O對(duì)稱分布,則x
3、軸上電場(chǎng)強(qiáng)度E與位置x的關(guān)系可能是()答案A解析兩個(gè)等量正點(diǎn)電荷,根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的疊加,知兩正電荷的中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零,周圍的電場(chǎng)線是排斥狀的,靠近電荷處場(chǎng)強(qiáng)比較強(qiáng),再依據(jù)由同種電荷相斥,可知,O點(diǎn)兩邊的電場(chǎng)強(qiáng)度方向不同,故A項(xiàng)正確,B、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤4.在如圖甲所示的電場(chǎng)中,一負(fù)電荷從電場(chǎng)中A點(diǎn)由靜止釋放,只受電場(chǎng)力作用,沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),則它運(yùn)動(dòng)的vt圖像可能是圖乙中的()答案B解析負(fù)電荷從電場(chǎng)中A點(diǎn)由靜止釋放,只受電場(chǎng)力作用,沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),所受電場(chǎng)力逐漸增大,加速度逐漸增大,則它運(yùn)動(dòng)的vt圖像可能是圖中的B.5(2018齊齊哈爾二模)如圖所示,兩個(gè)帶電荷量為q的點(diǎn)電荷分別位于帶電的半徑相同的
4、球殼和球殼的球心,這兩個(gè)球殼上電荷均勻分布且電荷面密度相同,若甲圖中帶電球殼對(duì)點(diǎn)電荷q的庫(kù)侖力的大小為F,則乙圖中帶電的球殼對(duì)點(diǎn)電荷q的庫(kù)侖力的大小為()A.FB.FC.F DF答案D解析將圖乙中的均勻帶電球殼分成三個(gè)帶電球殼,關(guān)于球心對(duì)稱的兩個(gè)帶電球殼對(duì)點(diǎn)電荷的庫(kù)侖力的合力為零,因此乙圖中帶電的球殼對(duì)點(diǎn)電荷的庫(kù)侖力的大小和甲圖中均勻帶電球殼對(duì)點(diǎn)電荷的庫(kù)侖力的大小相等,D項(xiàng)正確6(2018廣州二模)如圖所示,探究電荷間相互作用力的示意圖,圖中金屬球A帶電,置于絕緣支架上,帶電小球B懸于絕緣絲線的下端,質(zhì)量為m.當(dāng)懸在P1點(diǎn),B球靜止時(shí),兩帶電小球剛好在同一高度,此時(shí)絕緣絲線與豎直方向的夾角為,
5、重力加速度為g,則()AA、B間的庫(kù)侖力為mgcotBA、B間的庫(kù)侖力為mgsinC將懸點(diǎn)移到P2,平衡時(shí)B低于AD將懸點(diǎn)移到P2,平衡時(shí)A、B仍在同一高度答案C解析A、B兩項(xiàng),當(dāng)B球處于平衡狀態(tài)時(shí),剛好與A球在同一水平面上,其受力如圖所示,A、B帶同種電荷,再由力的平行四邊形定則可得:F庫(kù)mgtan,故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;C、D兩項(xiàng),若把懸點(diǎn)移到P2,由庫(kù)侖定律可知,距離越遠(yuǎn),A、B間的庫(kù)侖力越小,B球越低,故C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤7.如圖所示,一均勻帶電的球體半徑為R,在球內(nèi)有一點(diǎn)A,與球心距離為,球外有一點(diǎn)B,與球心距離為,已知球體外場(chǎng)強(qiáng)與電荷全部集中在球心處的點(diǎn)電荷激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)相同,均勻球殼內(nèi)部
6、場(chǎng)強(qiáng)處處為零,則A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比值為()A31 B11C98 D91答案C解析以O(shè)為球心,R為半徑的球體體積VR3,故OA為半徑的球體體積V(R)3V;設(shè)球體帶電量為Q,那么,A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相當(dāng)于O點(diǎn)處帶電量為QQ的點(diǎn)電荷激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng),故EA;B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相當(dāng)于O點(diǎn)處帶電量為Q的點(diǎn)電荷激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng),故EB;所以,EAEB98,故C項(xiàng)正確,A、B、D三項(xiàng)錯(cuò)誤8(2018蘭州模擬)真空中正三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)上分別放有電量相等、電性不同的點(diǎn)電荷,A、C兩點(diǎn)為正電荷,B點(diǎn)為負(fù)電荷,如圖所示A處點(diǎn)電荷所受靜電力大小為F,則B、C兩處點(diǎn)電荷所受靜電力大小分別為()A.FF B.FFC2F2F D2F2F答案B解析
7、A處點(diǎn)電荷所受靜電力大小為F,如圖所示:根據(jù)庫(kù)侖定律,結(jié)合幾何關(guān)系,及三角知識(shí),可以知道,C處的電場(chǎng)力大小為F;而B(niǎo)點(diǎn)的電場(chǎng)力為F,故A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確9.(2018衡陽(yáng)模擬)(多選)如圖所示,傾角為的絕緣斜面固定在水平面上,當(dāng)質(zhì)量為m、電荷量為q的滑塊沿斜面下滑時(shí),在此空間突然加上豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),已知滑塊受到的電場(chǎng)力小于滑塊的重力則下列說(shuō)法不正確的是()A若滑塊勻速下滑,加上豎直向上的電場(chǎng)后,滑塊將減速下滑B若滑塊勻速下滑,加上豎直向下的電場(chǎng)后,滑塊仍勻速下滑C若滑塊勻減速下滑,加上豎直向上的電場(chǎng)后,滑塊仍減速下滑,但加速度變大D若滑塊勻加速下滑,加上豎直向下的電場(chǎng)后,滑塊仍以
8、原加速度加速下滑答案ACD解析若滑塊勻速下滑,則有mgsinmgcos,當(dāng)加上豎直向上的電場(chǎng)后,電場(chǎng)力為F,沿斜面方向,(mgF)sin(mgF)cos,受力仍平衡,則滑塊仍勻速下滑,故A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;若滑塊勻減速下滑,加速度大小為a1g(cossin),加上豎直向上的電場(chǎng)后,加速度大小為a1a2.即加速度增大,D項(xiàng)錯(cuò)誤10.如圖所示,電荷均勻分布在半球面上,在這半球的中心O處電場(chǎng)強(qiáng)度等于E0,兩個(gè)平面通過(guò)同一條直徑,夾角為(),從半球中分出這一部分球面,則剩余部分球面上(在“大瓣”上)的電荷(電荷分布不變)在O處的電場(chǎng)強(qiáng)度為()AEE0sincos BEE0CEE0cos DEE0sin
9、答案C解析根據(jù)對(duì)稱性,作出兩球面上的電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)分布,兩個(gè)分場(chǎng)強(qiáng)相互垂直,如圖所示由平行四邊形定則得到“大瓣”球面上的電荷在O處的電場(chǎng)強(qiáng)度為:E1E0cos.故A、B、D三項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確11.(2018廣東一模)(多選)如圖所示,距小滑輪O正下方l處的B點(diǎn)用絕緣底座固定一帶電荷量為q的小球1,絕緣輕質(zhì)彈性繩一端懸掛在定滑輪O正上方處的D點(diǎn),另一端與質(zhì)量為m的帶電小球2連接,發(fā)現(xiàn)小球2恰好在A位置平衡已知OA長(zhǎng)為l,與豎直方向的夾角為60,由于彈性繩的絕緣效果不是很好,小球2緩慢漏電,一段時(shí)間后,當(dāng)滑輪下方的彈性繩與豎直方向夾角為30時(shí),小球2恰好在AB連線上的C位置已知靜電力常量為k
10、,重力加速度為g.則下列說(shuō)法正確的是()A小球2帶負(fù)電B小球2在C位置時(shí)所帶電荷量為C小球2在A位置時(shí)所帶電荷量為D彈性繩原長(zhǎng)為答案CD解析A項(xiàng),兩個(gè)小球之間相互排斥,可知帶同種電荷,所以小球2也帶正電故A項(xiàng)錯(cuò)誤;B項(xiàng),小球在C點(diǎn)時(shí),受力如圖:由幾何關(guān)系可得:Fmgsin300.5mgTmgcos30mg根據(jù)庫(kù)侖定律得:F聯(lián)立可得:q2.故B項(xiàng)錯(cuò)誤;C項(xiàng),小球2在A位置時(shí),受到的重力、電場(chǎng)力和繩子的拉力,三個(gè)力之間的夾角相互為120,所以三個(gè)力的大小相等,所以:TFmg根據(jù)庫(kù)侖定律得:F小球2在A位置時(shí)所帶電荷量:q1.故C項(xiàng)正確D項(xiàng),小球2在A位置時(shí),彈性繩的長(zhǎng)度:l1l小球2在C位置時(shí),彈
11、性繩的長(zhǎng)度:l2l設(shè)彈性繩的勁度系數(shù)為k,則:Tk(l1l0);Tk(l2l0)聯(lián)立可得:l00.5l.故D項(xiàng)正確12.(2018江蘇模擬)(多選)如圖所示,a、b、c、d四個(gè)質(zhì)量均為m的帶電小球恰好構(gòu)成“三星拱月”之形,其中a、b、c三個(gè)完全相同的帶電小球在光滑絕緣水平面內(nèi)的同一圓周上繞O點(diǎn)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng),三小球所在位置恰好將圓周等分小球d位于O點(diǎn)正上方h處,且在外力F作用下恰處于靜止?fàn)顟B(tài),已知a、b、c三小球的電荷量均為q,d球的電荷量為6q,hR.重力加速度為g,靜電力常量為k,則()A小球d一定帶正電B小球b的周期為C小球c的加速度大小為D外力F豎直向上,大小等于mg答案CD
12、解析A項(xiàng),a、b、c三小球所帶電荷量相同,要使三個(gè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),d球與a、b、c三小球一定是異種電荷,由于a球的電性未知,所以d球不一定帶正電,故A項(xiàng)錯(cuò)誤B項(xiàng),設(shè)db連線與水平方向的夾角為,則cos,sin對(duì)b球,根據(jù)牛頓第二定律和向心力得:kcos2kcos30mRma解得:T,a則小球c的加速度大小為.故B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確D項(xiàng),對(duì)d球,由平衡條件得:F3ksinmgmg,故D項(xiàng)正確二、非選擇題13.(2018石家莊一模)如圖所示,光滑絕緣水平桌面處在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,某時(shí)刻將質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小金屬塊從A點(diǎn)由靜止釋放,小金屬塊經(jīng)時(shí)間t到達(dá)B點(diǎn),此時(shí)電場(chǎng)突然
13、反向、電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)為某恒定值,且仍為勻強(qiáng)電場(chǎng),又經(jīng)過(guò)時(shí)間t小金屬塊回到A點(diǎn)小金屬塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電荷量保持不變求:(1)電場(chǎng)反向后勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大??;(2)整個(gè)過(guò)程中電場(chǎng)力所做的功答案(1)3E(2)解析(1)設(shè)t末和2t末小金屬塊的速度大小分別為v1和v2,電場(chǎng)反向后勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1,小金屬塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程,由位移時(shí)間公式得,xt2由速度時(shí)間公式得,v1t小金屬塊由B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)過(guò)程,由位移時(shí)間公式得,xv1tt2由速度時(shí)間公式得,v2v1t聯(lián)立解得:E13E;v2(2)根據(jù)動(dòng)能定理,整個(gè)過(guò)程中電場(chǎng)力所做的功Wmv220聯(lián)立解得:W.14如圖1所示,平行板電容器的M、N兩
14、板間距為d,兩板間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E,M、N的正中央各有一小孔在上板小孔正上方有一豎直放置長(zhǎng)為l的輕質(zhì)絕緣細(xì)桿,細(xì)桿的上下兩端分別固定一個(gè)帶電小球A、B,它們的質(zhì)量均為m0.01 kg,A帶q12.5104 C的正電,B帶q25105 C的負(fù)電,B球距上板M的距離為h,現(xiàn)將輕桿由靜止釋放,小球B從剛進(jìn)入電場(chǎng)到剛好離開(kāi)電場(chǎng)過(guò)程中的vt圖像如圖2所示(忽略空氣阻力,g10 m/s2)(1)試求勻強(qiáng)電場(chǎng)E及板間距離d;(2)試判定A球能否從下板離開(kāi)勻強(qiáng)電場(chǎng)答案(1)2 000 N/C1.1 m(2)見(jiàn)解析解析(1)將輕桿由靜止釋放到B剛好進(jìn)入電場(chǎng)的過(guò)程中,A、B兩個(gè)小球做自由落體運(yùn)動(dòng),在B進(jìn)入
15、電場(chǎng)而A沒(méi)有進(jìn)入電場(chǎng)的過(guò)程中由圖可知它們的加速度:a1 m/s215 m/s2對(duì)AB球整體進(jìn)行受力分析得:2mgq2E2ma1代入數(shù)據(jù)得:E2 000 N/CB進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度:v01 m/s,最大速度是4 m/s,出電場(chǎng)時(shí)的速度是2 m/s,由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的vt圖像的特點(diǎn)可得:d(0.30.1)m(0.50.3)m1.1 m(2)由圖2可知,輕質(zhì)絕緣細(xì)桿的長(zhǎng)度:l(0.30.1)m0.5 mB出電場(chǎng)時(shí),A到電場(chǎng)的下邊的距離:l0.5 mB出電場(chǎng)后A、B系統(tǒng)的加速度大?。篴2代入數(shù)據(jù)得:a215 m/s2若A不離開(kāi)N板,當(dāng)A速度減小到0時(shí)A下降的高度為s,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有:0v22a2s則:s m ml0.5 m故A球不能從下板離開(kāi)勻強(qiáng)電場(chǎng),以后反向加速運(yùn)動(dòng)9
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