浙江專版2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)課時提升作業(yè)十八電場力的性質(zhì)的描述含解析

1、電場力的性質(zhì)的描述(建議用時40分鐘)1.靜電現(xiàn)象在自然界中普遍存在,我國早在西漢末年已有對靜電現(xiàn)象的記載,春秋緯考異郵中有“玳瑁吸”之說,但下列不屬于靜電現(xiàn)象的是()a.梳過頭發(fā)的塑料梳子吸起紙屑b.帶電小球移至不帶電金屬球附近,兩者相互吸引c.磁鐵吸引鐵d.從干燥的地毯上走過,手碰到金屬把手時有被電擊的感覺【解析】選c。用塑料梳子梳頭發(fā)時由于摩擦而帶電,吸起紙屑是因為帶電體能吸引輕小物體;帶電小球移至不帶電金屬球附近,由于靜電感應(yīng)使二者相互吸引;從干燥的地毯上走過,手碰到金屬把手時有被電擊的感覺是接觸帶電的緣故,屬于靜電現(xiàn)象。磁鐵吸引鐵是磁體的基本性質(zhì),不屬于靜電現(xiàn)象。2.如圖是一個點電荷

2、的電場線的示意圖,一個負(fù)檢驗電荷(重力忽略不計)以某一初速度從a向b運(yùn)動, 檢驗電荷在運(yùn)動過程中()a.加速度越來越大,速度越來越大b.加速度越來越大,速度越來越小c.加速度越來越小,速度越來越大d.加速度越來越小,速度越來越小【解析】選c。因b點場強(qiáng)小于a點的場強(qiáng),負(fù)檢驗電荷以某一初速度從a向b運(yùn)動過程中受電場力方向由a指向b,則加速度越來越小,速度越來越大,故選c。3.(2019杭州模擬)兩個等量點電荷p、q在真空中產(chǎn)生的電場的電場線(方向未畫出)如圖所示,一電子在a、b兩點所受的電場力分別為fa和fb,則它們的大小關(guān)系為()a.fa=fbb.fafbd.無法確定【解析】選c。從圖中可以看

3、出,a點電場線比b點密,因此a點場強(qiáng)比b點強(qiáng),根據(jù)f=eq可知,a點電場力大,故a、b、d錯誤,c正確。4.(2018全國卷)如圖,三個固定的帶電小球a、b和c,相互間的距離分別為ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm。小球c所受庫侖力的合力的方向平行于a、b的連線。設(shè)小球a、b所帶電荷量的比值的絕對值為k,則()a.a、b的電荷同號,k=169b.a、b的電荷異號,k=169c.a、b的電荷同號,k=6427d.a、b的電荷異號,k=6427【解析】選d。假設(shè)a、b的電荷同號,若小球c與a、b的電荷同號,則小球c所受庫侖力的合力的方向斜向上;若小球c與a、b的電荷異號,則小球c所受庫

4、侖力的合力的方向斜向下,這樣與已知條件“小球c所受庫侖力的合力的方向平行于a、b的連線”相矛盾,故a、b的電荷異號。設(shè)ac與ab的夾角為,則tan =bcac=34,根據(jù)庫侖定律有:fbc=k0qbqc(bc)2、fac=k0qaqc(ac)2, 而tan =fbcfac,解得k=qaqb=6427。5.如圖所示,m、n和p是以mn為直徑的半圓弧上的三點,o點為半圓弧的圓心,mop=60。電荷量相等、電性相反的兩個點電荷分別置于m、n兩點,這時o點電場強(qiáng)度的大小為e1。若將n點處的點電荷移至p點,則o點的電場強(qiáng)度大小變?yōu)閑2。那么e1與e2之比為()a.12b.21c.23d.43【解析】選b

5、。依題意,因為m、n兩點都在圓周上,與o點間的距離相等,o點的電場強(qiáng)度大小為e1;則每個點電荷在o點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小為e12;當(dāng)n點處的點電荷移至p點時,o點的電場強(qiáng)度大小為e2=e12,則e1e2=21,選項b正確。6.(2018天津高考)如圖所示,實線表示某電場的電場線(方向未標(biāo)出),虛線是一帶負(fù)電的粒子只在電場力作用下的運(yùn)動軌跡,設(shè)m點和n點的電勢分別為m、n,粒子在m點和n點時加速度大小分別為am、an,速度大小分別為vm、vn,電勢能分別為epm、epn。下列判斷正確的是()a.vmvn,amanb.vmvn,mnc.mn,epmepnd.aman,epmepn【解析】選d。電場線

6、越密,電場強(qiáng)度越大,同一個粒子受到的電場力越大,根據(jù)牛頓第二定律可知其加速度越大,故有amvn,epmn。若粒子從n運(yùn)動到m,則根據(jù)帶電粒子所受電場力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè),可知在某點的電場力方向和速度方向如圖乙所示,故電場力做正功,電勢能減小,動能增大,即vmvn,epmn。綜上所述,d正確。7.(多選)如圖甲所示,在x軸上有一個點電荷q(圖中未畫出),o、m、n為軸上三點。放在m、n兩點的試探電荷受到的靜電力跟試探電荷所帶電荷量的關(guān)系如圖乙所示,則()a.m點的電場強(qiáng)度大小為2103 n/cb.n點的電場強(qiáng)度大小為2103 n/cc.點電荷q在m、n之間d.點電荷q在m、o之間【解析】選a、c

7、。設(shè)m、n兩點的電場強(qiáng)度分別為em、en,根據(jù)題圖乙可知,圖線的斜率即為電場強(qiáng)度,則em=2103 n/c,en=-500 n/c,m、n兩點電場強(qiáng)度方向相反。由點電荷電場強(qiáng)度的特點可知,該點電荷在m、n之間。故選項a、c正確。8.(多選)(2019全國卷)如圖,電荷量分別為q和-q(q0)的點電荷固定在正方體的兩個頂點上,a、b是正方體的另外兩個頂點。則()a.a點和b點的電勢相等b.a點和b點的電場強(qiáng)度大小相等c.a點和b點的電場強(qiáng)度方向相同d.將負(fù)電荷從a點移到b點,電勢能增加【解析】選b、c。兩個點電荷間的電場線分布是由q指向-q的,根據(jù)正方體的特點可知在這四點所在平面上a點和b點所處

8、電場線是關(guān)于q和-q連線對稱的,且b點距離正電荷q較a點更近,沿電場線方向電勢逐漸降低,故b點電勢高于a點電勢,故a項錯誤。如圖所示,兩點電荷在a、b兩點所產(chǎn)生合場強(qiáng)大小相等,方向相同,故b、c項正確。負(fù)電荷從a點移動到b點,由電勢低的地方移動到電勢高的地方,電場力做正功,電勢能減小,故d項錯誤。9.如圖所示,兩質(zhì)量均為m的小球a和b分別帶有+q和-q的電量,被絕緣細(xì)線懸掛,兩球間的庫侖引力小于球的重力mg?，F(xiàn)加上一個水平向右的勻強(qiáng)電場,待兩小球再次保持靜止?fàn)顟B(tài)時,下列結(jié)論正確的是()a.懸線oa向右偏,oa中的張力大于2mgb.懸線oa向左偏,oa中的張力大于2mgc.懸線oa不發(fā)生偏離,o

9、a中的張力等于2mgd.懸線ab向左偏,ab線的張力比不加電場時要小【解析】選c。首先應(yīng)用整體法對ab整體分析,懸線oa張力為2mg,并且oa處于豎直方向,選項a、b錯誤,c正確;然后再采用隔離法以b為研究對象分析,懸線ab向左偏,其張力為電場力、庫侖力與重力的合力,較不加電場時要大,選項d錯誤?！究偨Y(jié)提升】運(yùn)用整體法和隔離法分析平衡問題(1)將一部分視為整體,使這一部分之間的作用力變?yōu)閮?nèi)力,如本題將a、b視為整體,它們之間的庫侖力和彈力為內(nèi)力,于是能很快判斷細(xì)線oa的位置。(2)要分析物體之間的作用就要采用隔離法。例如,本題要分析細(xì)線ab的偏轉(zhuǎn),就要選取b或a為研究對象列平衡方程解答。(3)

10、如果將水平勻強(qiáng)電場方向變?yōu)閮A斜向上或向下,系統(tǒng)平衡問題可采用同樣方法解答。10.(2019余姚模擬)一電量為q(帶正電)的物體靜置在一光滑絕緣水平面上。從某時刻起在整個空間施加一水平向右的電場,電場強(qiáng)度大小為e1,經(jīng)過t時間,電場改變方向,變成水平向左,電場強(qiáng)度大小變?yōu)閑2,再經(jīng)過2t時間,物體恰好返回出發(fā)點,則()a.電場強(qiáng)度e1與e2之比為54b.電場強(qiáng)度e1與e2之比為21c.這一過程中帶電物體的動能先增大后減小再增大,其變化量大于0d.這一過程中帶電物體的動能先增大后減小,其變化量大于0【解析】選c。在0t內(nèi)物體的加速度為a1=qe1m,物體向右做勻加速直線運(yùn)動;在t3t內(nèi),物體的加速

11、度為:a2=qe2m,將物體的運(yùn)動看成一種勻減速直線運(yùn)動,取向右為正方向,則兩段時間內(nèi)位移大小相等、方向相反,則有:12a1t2=-a1t2t-12a2(2t)2,解得:e1e2=45,故a、b錯誤;在0t內(nèi)電場力做正功,動能增大,在t3t內(nèi),電場力先做負(fù)功,后做正功,動能先減小后增大,返回出發(fā)點時動能不為零,變化量大于0,故c正確,d錯誤。11.在真空中有兩個相距r的點電荷a和b,帶電荷量分別為q1=-q,q2=4q。(1)若a、b固定,在什么位置放入第三個點電荷q3,可使q3處于平衡狀態(tài)?平衡狀態(tài)中對q3的電荷量及正負(fù)有無要求?(2)若以上三個點電荷皆可自由移動,要使它們都處于平衡狀態(tài),對

12、q3的電荷量及電性有何要求?【解析】(1)q3受力平衡,必須和a、b在同一條直線上,因為a、b帶異號電荷,所以q3不可能在它們中間。再根據(jù)庫侖定律,庫侖力和距離的平方成反比,可推知q3應(yīng)該在a的外側(cè),如圖所示。設(shè)q3與a間的距離是x,根據(jù)庫侖定律和平衡條件列式:kq3q1x2-kq3q2(x+r)2=0將已知量q1、q2代入得x=r,對q3的電性和電荷量沒有要求。(2)要使三個自由點電荷都處于平衡狀態(tài),就對q3的電性和電荷量都有要求,首先q3不能帶負(fù)電荷,若帶負(fù)電荷,a、b都不能平衡,也不能處在它們中間或b的外側(cè)。根據(jù)庫侖定律和平衡條件列式:對q3:kq3q1x2-kq3q2(x+r)2=0對

13、a:kq1q3x2-kq1q2r2=0解得q3=4q,x=r。答案:見解析12.如圖所示,空間存在著場強(qiáng)為e=2.5102 n/c、方向豎直向上的勻強(qiáng)電場,在電場內(nèi)一長為l=0.5 m的絕緣輕質(zhì)細(xì)線,一端固定在o點,另一端拴著質(zhì)量為m=0.5 kg、電荷量為q=410-2 c的小球?，F(xiàn)將細(xì)線拉直到水平位置,使小球由靜止釋放,當(dāng)小球運(yùn)動到最高點時細(xì)線受到的拉力恰好超過它能承受的最大值而斷裂。g取10 m/s2。求:(1)小球的電性。(2)細(xì)線能承受的最大拉力。(3)當(dāng)細(xì)線斷裂后,小球繼續(xù)運(yùn)動到與o點水平距離為l時,小球距o點的高度?！窘馕觥?1)由小球運(yùn)動到最高點可知,小球帶正電。(2)設(shè)小球運(yùn)動到最高點時速度為v,對該過程應(yīng)用動能定理有(qe-mg)l=12mv2在最高點細(xì)線斷裂前的瞬間對小球