2017-2018學年度高中物理 習題課一 電場力的性質(zhì)課時訓練【含解析】教科版選修3-1

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1、 習題課一　電場力的性質(zhì) 1.q1,q2為真空中的兩個點電荷,設它們之間相互作用力的大小為F,關于F可以寫出三個表達式,一個是F=kq1q2r2,另一個是F=q2kq1r2,再有一個是F=q1kq2r2.關于這三個表達式,下列說法中正確的是(　B　) A.前兩種表達的形式不同,但采用的物理觀點相同 B.前兩種表達的形式不同,采用的物理觀點也不同 C.后兩種表達采用的物理觀點相同,表達的內(nèi)容也完全相同 D.后兩種表達采用的物理觀點不同,但表達的內(nèi)容完全相同 解析:表達式F=kq1q2r2表示的意思是真空中的兩個點電荷之間相互作用的庫侖力大小跟它們所帶電荷量的乘積q1q2及它們之

2、間距離的平方r2之間的關系,而表達式F=q2kq1r2則表示點電荷q1在真空中產(chǎn)生的電場對點電荷q2的作用力大小,其中kq1r2就是點電荷q1在真空中產(chǎn)生的電場在q2位置處的場強,同理,表達式F=q1kq2r2則表示點電荷q2在真空中產(chǎn)生的電場對點電荷q1的作用力大小,其中kq2r2就是點電荷q2在真空中產(chǎn)生的電場在q1位置處的場強.綜上所述,選項B正確. 2.兩個小球帶電后相互排斥,如圖所示.兩懸線跟豎直方向各有一個夾角α,β,且兩球在同一水平面上.兩球質(zhì)量用m和M表示,所帶電荷量用q和Q表示.若已知α>β,則一定有關系(　B　) A.兩球可能帶同種電荷 B.m一定小于M C.q

3、一定大于Q D.m受到的庫侖力一定大于M所受庫侖力 解析:庫侖力同樣滿足牛頓第三定律,滿足共點力平衡條件.由圖示可知兩小球相互排斥,兩球一定帶同種電荷,選項A,D錯誤;F=mgtanα, F=Mgtan β,則mtan α=Mtan β,由于α>β,則m

4、線的斜率逐漸增大,說明粒子的加速度逐漸變大,電場強度逐漸變大,從A到B電場線逐漸變密.綜合分析知,微粒是順著電場線運動,由電場線疏處到達密處,故選項A正確. 4.(多選)如圖所示,可視為點電荷的小物體A,B分別帶負電和正電,B固定,其正下方的A靜止在絕緣斜面上,則A受力個數(shù)可能為(　AC　) A.2 B.3 C.4 D.5 解析:小物體A必定受到重力和B對它的庫侖力,這兩個力方向相反,若兩者恰好相等,則A只受這兩個力作用.若向上的庫侖力小于A的重力,則A還將受到斜面的支持力,這三個力不能平衡,用假設法可得A必定還受到斜面的靜摩擦力,所以A受到的力可能是2個,也可能是4個,故選項A,C

5、正確. 5.(多選)如圖所示,水平地面上固定一個光滑絕緣斜面,斜面與水平面的夾角為θ.一根輕質(zhì)絕緣細線的一端固定在斜面頂端,另一端系有一個帶電小球A,細線與斜面平行.小球A的質(zhì)量為m、電荷量為q.小球A的右側固定放置帶等量同種電荷的小球B,兩球心的高度相同、間距為d.靜電力常量為k,重力加速度為g,兩帶電小球可視為點電荷.小球A靜止在斜面上,則(　AC　) A.小球A與B之間庫侖力的大小為kq2d2 B.當qd=mgsinθk時,細線上的拉力為0 C.當qd=mgtanθk時,細線上的拉力為0 D.當qd=mgktanθ時,斜面對小球A的支持力為0 解析:根據(jù)庫侖定律,A,B兩

6、球間的庫侖力F庫=kq2d2,選項A正確;小球A受豎直向下的重力mg,水平向左的庫侖力F庫=kq2d2,由平衡條件知,當斜面對小球的支持力N的大小等于重力與庫侖力的合力大小時,細線上的拉力等于零,如圖所示,則kq2d2mg=tan θ,所以qd=mgtanθk,選項C正確,B錯誤;斜面對小球的支持力N始終不會等于零,選項D錯誤. 6.(多選)如圖所示的電場中,虛線為某帶電粒子只在電場力作用下的運動軌跡,a,b,c是軌跡上的三個點,則(　AC　) A.粒子一定帶正電 B.粒子一定是從a點運動到b點 C.粒子在c點加速度一定大于在b點加速度 D.粒子在電場中c點的速度一定大于在a

7、點的速度 解析:做曲線運動的物體,合力指向運動軌跡的內(nèi)側,由此可知,帶電粒子受到的電場力的方向為沿著電場線向左,所以粒子帶正電,選項A正確;粒子不一定是從a點沿軌跡運動到b點,也可能從b點沿軌跡運動到a點,選項B錯誤;由電場線的分布可知,粒子在c點的受力較大,加速度一定大于在b點加速度,選項C正確;若粒子從c運動到a,電場力與速度成銳角,所以粒子做加速運動,若粒子從a運動到c,電場力與速度成鈍角,所以粒子做減速運動,綜上所述,粒子在c點的速度一定小于在a點的速度,選項D錯誤. 7.如圖所示,用一條絕緣輕繩懸掛一個帶電小球,小球質(zhì)量為1.010-2 kg,所帶電荷量為+2.010-8 C.現(xiàn)

8、加一水平方向的勻強電場,平衡時絕緣繩與豎直線成30角,繩長L=0.2 m,求: (1)這個勻強電場的電場強度的大小. (2)突然剪斷輕繩,小球做什么運動?加速度大小和方向如何? 解析:(1)根據(jù)共點力平衡得 qE=mgtan 30 解得E=36107 N/C. (2)突然剪斷輕繩,小球受重力和電場力,初速度為零,做勻加速直線運動. F合=mgcos30=ma a=2033 m/s2 加速度方向與繩子拉力方向相反. 答案:(1)36107 N/C (2)做勻加速直線運動　2033 m/s2　與繩子拉力方向相反 8.(2017三亞高二檢測)如圖所示,在豎直放置的光滑半圓弧絕緣細管的圓心O處固定一點電荷,將質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球從圓弧管的水平直徑端點A由靜止釋放,小球沿細管滑到最低點B時,對管 壁恰好無壓力.求固定于圓心處的點電荷在AB弧中點處的電場強度 大小. 解析:由A到B,由動能定理得mgr=12mv2-0 在B點,對小球受力分析,由牛頓第二定律有 E0q-mg=mv2r 聯(lián)立以上兩式解得E0=3mgq 因為O點固定的是點電荷-Q,由E0=kQr2可知,半圓弧上各處的場強大小均相等, 即AB弧中點處的電場強度大小為E0=3mgq. 答案:3mgq 4