【學(xué)練考】2021-2022學(xué)年高二人教版物理選修3-1練習(xí)冊：1.習(xí)題課：電場力的性質(zhì)-

習(xí)題課：電場的力的性質(zhì)學(xué)問點(diǎn)一電場強(qiáng)度的理解和計算1．下列公式中，F(xiàn)、q、E、U、r和d分別表示靜電力、電荷量、場強(qiáng)、電勢差以及距離．①F＝keq\f(q1q2,r2)，②E＝keq\f(q,r2)，③E＝eq\f(F,q)，④U＝Ed.下列說法正確的是()A．它們都只對點(diǎn)電荷或點(diǎn)電荷的電場才成立B．①②③只對點(diǎn)電荷或點(diǎn)電荷的電場成立，④只對勻強(qiáng)電場成立C．①②只對點(diǎn)電荷成立，③對任何電場都成立，④只對勻強(qiáng)電場才成立D．①②只對點(diǎn)電荷成立，③④對任何電場都成立2．如圖LX1-1所示，中子內(nèi)有一個電荷量為＋eq\f(2,3)e的上夸克和兩個電荷量為－eq\f(1,3)e的下夸克，3個夸克都分布在半徑為r的同一圓周上，則3個夸克在其圓心處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為()圖LX1-1A.eq\f(ke,r2)B.eq\f(ke,3r2)C.eq\f(ke,9r2)D.eq\f(2ke,3r2)學(xué)問點(diǎn)二電場線的理解與應(yīng)用3．在地面上插入一對電極M和N，將兩個電極與直流電源相連，大地中形成恒定電流和恒定電場．恒定電場的基本性質(zhì)和靜電場相同，其電場線分布如圖LX1-2所示，a、b是電場中兩點(diǎn)．下列說法正確的是()圖LX1-2A．M與直流電源的負(fù)極相連B．電子在a點(diǎn)的加速度大于在b點(diǎn)的加速度C．電子在a點(diǎn)的電勢能小于在b點(diǎn)的電勢能D．電子沿直線從M到N受到的靜電力恒定不變4．如圖LX1-3所示，實(shí)線表示電場線，虛線表示帶電粒子運(yùn)動的軌跡．帶電粒子只受靜電力的作用，運(yùn)動過程中電勢能漸漸減小，它運(yùn)動到b處時的運(yùn)動方向與受力方向可能正確的是()圖LX1-3圖LX1-45．(多選)在光滑絕緣的水平桌面上，存在著方向水平向右的勻強(qiáng)電場，電場線如圖LX1-4中實(shí)線所示．一初速度不為零的帶電小球從桌面上的A點(diǎn)開頭運(yùn)動，到C點(diǎn)時，突然受到一個外加的水平恒力F作用而連續(xù)運(yùn)動到B點(diǎn)，其運(yùn)動軌跡如圖LX1-4中虛線所示，v表示小球經(jīng)過C點(diǎn)時的速度．則()A．小球帶正電B．恒力F的方向可能水平向左C．恒力F的方向可能與v方向相反D．在A、B兩點(diǎn)小球的速率不行能相等學(xué)問點(diǎn)三電場中的力電綜合問題6．如圖LX1-5所示，甲、乙兩帶電小球的質(zhì)量均為m，所帶電荷量分別為＋q和－q，兩球間用絕緣細(xì)線連接，甲球又用絕緣細(xì)線懸掛在天花板上，在兩球所在空間有方向向左的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為E，平衡時細(xì)線都被拉緊．平衡時的可能位置是圖中的()圖LX1-57．如圖LX1-6所示，光滑絕緣的水平面上有帶異種電荷的小球A、B，它們在水平向右的勻強(qiáng)電場中保持相對靜止并共同向右做勻加速直線運(yùn)動．設(shè)A、B的電荷量的確定值依次為QA、QB，則下列推斷正確的是()圖LX1-6A．小球A帶正電，小球B帶負(fù)電，且QA＞QBB．小球A帶正電，小球B帶負(fù)電，且QA＜QBC．小球A帶負(fù)電，小球B帶正電，且QA＞QBD．小球A帶負(fù)電，小球B帶正電，且QA＜QB圖LX1-78．(多選)如圖LX1-7所示，在光滑絕緣的水平桌面上方固定著電荷量大小相等的兩個點(diǎn)電荷q1、q2，一個帶電小球(可視為點(diǎn)電荷)恰好圍繞O點(diǎn)在桌面上做勻速圓周運(yùn)動．已知O、q1、q2在同一豎直線上，下列推斷正確的是()A．圓軌道上的電勢處處相等B．圓軌道上的電場強(qiáng)度處處相等C．點(diǎn)電荷q1對小球的庫侖力是吸引力D．q1、q2可能為異種電荷9．(多選)如圖LX1-8所示，在光滑絕緣的水平桌面上有四個小球，電荷量分別為－q、Q、－q、Q.四個小球構(gòu)成一個菱形，－q、－q的連線與－q、Q的連線之間的夾角為α.若此系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，則正確的關(guān)系式可能是()圖LX1-8A．cos3α＝eq\f(q,8Q)B．cos3α＝eq\f(q2,Q2)C．sin3α＝eq\f(Q,8q)D．sin3α＝eq\f(Q2,q2)10．如圖LX1-9所示，豎直放置的平行板電容器P板帶正電，Q板帶負(fù)電，兩板間距d＝5cm，兩板電勢差UPQ＝25V，一質(zhì)量m＝0.2kg的帶電小球A用絕緣細(xì)線懸掛于極板之間，小球靜止時細(xì)線與豎直方向之間的夾角α＝37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10(1)極板之間的電場強(qiáng)度E；(2)小球的電性和電荷量；(3)若剪斷細(xì)線，小球經(jīng)時間t＝2s的速度(小球未遇到極板)．圖LX1-911．如圖LX1-10所示，兩個長均為L的輕質(zhì)桿通過A、B、C上垂直紙面的轉(zhuǎn)動軸與A、B、C三個物塊相連，整體處于豎直面內(nèi)．A、C為兩個完全相同的小物塊，B物塊的質(zhì)量與A物塊的質(zhì)量之比為2∶1，三個物塊的大小都可忽視不計．A、C兩物塊分別帶有＋q、－q的電荷量，并置于絕緣水平面上，在水平面上方有水平向右的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)為E，物塊間的靜電力不計．當(dāng)AB、BC與水平面間的夾角均為53°時，整體恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，一切摩擦均不計，并且在運(yùn)動過程中無內(nèi)能產(chǎn)生，重力加速度為g.(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)(1)求B物塊的質(zhì)量．(2)將B物塊略向下移動一些，并由靜止釋放后，它能否到達(dá)水平面？假如能，懇求出B物塊到達(dá)地面前瞬時速度的大??；假如不能，懇求出B物塊所能到達(dá)的最低位置．圖LX1-1012．如圖LX1-11所示，在絕緣水平面上的O點(diǎn)固定一正電荷，電荷量為Q，在離O點(diǎn)高度為r0的A處由靜止釋放一個帶同種電荷、電荷量為q的液珠，液珠開頭運(yùn)動瞬間的加速度大小恰好為重力加速度g.已知靜電力常量為k，兩電荷均可看成點(diǎn)電荷，不計空氣阻力．(1)求液珠開頭運(yùn)動瞬間所受靜電力的大小和方向．(2)求液珠運(yùn)動速度最大時離O點(diǎn)的距離h.(3)已知該液珠運(yùn)動的最高點(diǎn)B點(diǎn)離O點(diǎn)的距離為2r0，則當(dāng)電荷量為eq\f(3,2)q的液珠仍從A處靜止釋放時，問能否運(yùn)動到原來的最高點(diǎn)B？若能，則此時經(jīng)過B點(diǎn)的速度為多大？圖LX1-11

習(xí)題課：電場力的性質(zhì)1．C[解析]F＝keq\f(q1q2,r2)和E＝keq\f(q,r2)對點(diǎn)電荷成立，定義式E＝eq\f(F,q)對任何電場都成立，U＝Ed對勻強(qiáng)電場才成立，選項(xiàng)C正確.2．A[解析]兩個下夸克在O點(diǎn)產(chǎn)生的合場強(qiáng)方向向下，大小為2·eq\f(k·\f(e,3),r2)·cos60°＝eq\f(ke,3r2)，上夸克在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場方向也向下，大小為eq\f(k·\f(2e,3),r2)＝eq\f(2ke,3r2)，則3個夸克在O處產(chǎn)生的合場強(qiáng)E＝eq\f(ke,r2)，選項(xiàng)A正確．3．C[解析]M點(diǎn)電勢高，接電源正極，選項(xiàng)A錯誤；b處電場線密，場強(qiáng)大，電子在a點(diǎn)的加速度小于在b點(diǎn)的加速度，選項(xiàng)B錯誤；a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢，由Ep＝qφ，電子在a點(diǎn)的電勢能小于在b點(diǎn)的電勢能，選項(xiàng)C正確；從M到N電場強(qiáng)度先減小后增大，電子受到的靜電力是變力，選項(xiàng)D錯誤．4．D[解析]依據(jù)曲線運(yùn)動力與軌跡的關(guān)系，合力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，選項(xiàng)A錯誤；帶電粒子只受靜電力作用，故力與電場線共線，選項(xiàng)C錯誤；依據(jù)運(yùn)動過程中粒子的電勢能漸漸較小，可知靜電力做正功，則靜電力與速度方向的夾角應(yīng)為銳角，選項(xiàng)B錯誤，D正確．5．AB[解析]由小球從A到C的軌跡可得，小球所受靜電力向右，帶正電，選項(xiàng)A正確；小球從C到B，合力指向軌跡凹側(cè)，當(dāng)水平恒力F水平向左時合力可能向左，符合要求，當(dāng)恒力F的方向與v方向相反時，合力背離凹側(cè)，不符合要求，選項(xiàng)B正確，C錯誤；小球從A到B，由動能定理，當(dāng)靜電力與恒力F做功代數(shù)和為0時，在A、B兩點(diǎn)小球的速率相等，選項(xiàng)D錯誤．6．A[解析]以甲、乙為整體，懸線1的拉力豎直向上，與重力平衡；對小球乙，重力和勻強(qiáng)電場的靜電力的合力指向右下方，則懸線2的拉力和庫侖引力的合力指向左上方，選項(xiàng)A正確．7．D[解析]A、B小球向右做勻加速直線運(yùn)動，整體的加速度水平向右，對B，A對它的庫侖力是引力，則勻強(qiáng)電場的靜電力水平向右，即B帶正電，A帶負(fù)電，由牛頓其次定律，有EQB－keq\f(QAQB,r2)＝mBa，keq\f(QAQB,r2)－EQA＝mAa，聯(lián)立可得，QA＜QB，選項(xiàng)D正確．8．ACD[解析]帶電小球做勻速圓周運(yùn)動，合力指向O點(diǎn)，大小肯定，則小球受重力、q1的庫侖引力和q2的庫侖力(可能是引力，也可能是斥力)，且q1和q2兩電荷對小球作用力的合力大小肯定，圓軌道上的場強(qiáng)大小肯定，方向不同，選項(xiàng)B錯誤，C、D正確；小球運(yùn)動過程中靜電力不做功，電勢能不變，電勢處處相等，選項(xiàng)A正確．9．AC[解析]設(shè)菱形邊長為a，兩個Q之間距離為2asinα，兩個－q之間距離為2acosα.選?。璹作為爭辯對象，由庫侖定律和平衡條件得2keq\f(Qq,a2)cosα＝keq\f(q2,（2acosα）2)，解得cos3α＝eq\f(q,8Q)，選項(xiàng)A正確，B錯誤；選取Q作為爭辯對象，由庫侖定律和平衡條件得2keq\f(Qq,a2)sinα＝keq\f(Q2,（2asinα）2)，解得sin3α＝eq\f(Q,8q)，選項(xiàng)C正確，D錯誤．10．(1)500N/C(2)小球帶正電3×10－3C(3)[解析](1)極板之間的電場強(qiáng)度E＝eq\f(U,d)＝500N/C.(2)小球的靜電力水平向右，則小球帶正電由平衡條件有tan37°＝eq\f(Eq,mg)解得q＝3×10－3(3)由牛頓其次定律，有F合＝eq\f(mg,cos37°)＝ma解得a＝12.5mt＝2s時的速度v＝at＝2511．(1)eq\f(8Eq,3g)(2)能eq\r(gL)[解析](1)以A為爭辯對象，如圖甲所示，由平衡條件，有Fcos53°＝Eq，解得F＝eq\f(5Eq,3)以B為爭辯對象，如圖乙所示，由平衡條件，有2Fsin53°＝Mg，解得M＝eq\f(8Eq,3g).(2)B物塊將向下做加速運(yùn)動，始終到B物體落地，對整體，設(shè)B物塊落地的速度為v，此時A、C物塊的速度為0，由能量守恒定律，有MgLsin53°－2EqL(1－cos53°)＝eq\f(1,2)Mv2解得v＝eq\r(gL).12．(1)eq\f(kQq,req\o\al(2,0))豎直向上(2)eq\r(2)r0(3)能回到B點(diǎn)eq\r(gr0)[解析](1)由庫侖定律有F庫＝eq\f(kQq,req\o\al(2