【創(chuàng)新導(dǎo)學(xué)案】2021年高考物理總復(fù)習(xí)課時(shí)知能訓(xùn)練：6-1-電場(chǎng)力的性質(zhì)的描述

6-1電場(chǎng)力的性質(zhì)的描述(45分鐘100分)一、選擇題(本大題共10小題，每小題7分，共70分。每小題至少一個(gè)答案正確，選不全得4分。)1．在真空中有一點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中，離該點(diǎn)電荷距離為r0的一點(diǎn)，引入一電量為q的檢驗(yàn)電荷，所受電場(chǎng)力為F，則離該點(diǎn)電荷為r處的場(chǎng)強(qiáng)大小為()A.eq\f(F,q)B.eq\f(Freq\o\al(2,0),qr2)C.eq\f(Fr0,qr)D.eq\f(F,q)eq\r(\f(r0,r))【解析】依據(jù)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式E＝eq\f(kQ,r2)可得：真空中同一點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度與場(chǎng)點(diǎn)位置r的平方成反比，則eq\f(E,E0)＝eq\f(req\o\al(2,0),r2)，又E0＝eq\f(F,q)，所以E＝eq\f(Freq\o\al(2,0),qr2)，故答案為B?！敬鸢浮緽2．用金屬箔做成一個(gè)不帶電的圓環(huán)，放在干燥的絕緣桌面上。小明同學(xué)用絕緣材料做的筆套與頭發(fā)摩擦后，將筆套自上向下漸漸靠近圓環(huán)，當(dāng)距離約為0.5cm時(shí)圓環(huán)被吸引到筆套上，如圖所示，對(duì)上述現(xiàn)像的推斷與分析，下列說(shuō)法正確的是()A．摩擦使筆套帶電B．筆套靠近圓環(huán)時(shí)，圓環(huán)上、下部感應(yīng)出異號(hào)電荷C．圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)的重力D．筆套遇到圓環(huán)后，筆套所帶的電荷馬上被全部中和【解析】筆套與頭發(fā)摩擦后，它們的原子核束縛電子的本事不同，而使筆套帶電，這種起電方式叫摩擦起電，選項(xiàng)A正確；當(dāng)帶電的筆套靠近金屬箔圓環(huán)時(shí)，圓環(huán)上部感應(yīng)出與筆套相異的電荷，下部感應(yīng)出與筆套相同的電荷，即上、下部電荷量等量異號(hào)，選項(xiàng)B正確；圓環(huán)被吸引上來(lái)，由靜止變運(yùn)動(dòng)，力是轉(zhuǎn)變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由，圓環(huán)所受靜電力有筆套的引力和斥力，但靜電力的合力大于圓環(huán)的重力，選項(xiàng)C正確；筆套遇到圓環(huán)后，由于筆套是絕緣體，所以其上電荷不能全部中和，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。【答案】ABC3．(2021·虹口區(qū)模擬)如右圖所示，點(diǎn)電荷＋4Q與＋Q分別固定在A、B兩點(diǎn)，C、D兩點(diǎn)將AB連線三等分，現(xiàn)使一個(gè)帶負(fù)電的粒子從C點(diǎn)開頭以某一初速度向右運(yùn)動(dòng)，不計(jì)粒子的重力，則該粒子在CD之間運(yùn)動(dòng)的速度大小v與時(shí)間t的關(guān)系圖像不行能是下圖中的()【解析】粒子在AB連線上的平衡位置即為場(chǎng)強(qiáng)為零的位置，所以eq\f(kQ,x2)＝eq\f(k·4Q,（L－x）2)，得x＝eq\f(L,3)，即在D點(diǎn)，粒子在D點(diǎn)左側(cè)時(shí)所受電場(chǎng)力向左，粒子在D點(diǎn)右側(cè)時(shí)所受電場(chǎng)力向右。所以粒子的運(yùn)動(dòng)狀況有以下三種狀況：在D點(diǎn)左側(cè)時(shí)先向右減速至速度為零然后向左加速運(yùn)動(dòng)；粒子能越過D點(diǎn)時(shí)，先在D點(diǎn)左側(cè)減速，過D點(diǎn)以后加速運(yùn)動(dòng)；或在D點(diǎn)左側(cè)減速，則運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)速度減為0，以后始終靜止，所以粒子在CD之間的運(yùn)動(dòng)可以用A、B、C圖像描述，故不行能的圖像為D?！敬鸢浮緿4．兩帶電荷量分別為q1(q1＞0)和q2的點(diǎn)電荷放在x軸上，相距為l，兩電荷連線上電場(chǎng)強(qiáng)度E與x的關(guān)系如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是()A．q2＞0且q1＝q2B．q2＜0且q1＝|q2|C．q2＞0且q1＞q2D．q2＜0且q1＜|q2|【解析】本題考查電場(chǎng)的疊加問題，意在考查考生對(duì)圖像的理解力量。由題圖知，當(dāng)x＝eq\f(l,2)時(shí)，E＝0，則q1和q2必為同種電荷，且電荷量相等，故選項(xiàng)A正確。【答案】A5．如圖甲所示，在x軸上有一個(gè)點(diǎn)電荷Q(圖中未畫出)，O、A、B為軸上三點(diǎn)，放在A、B兩點(diǎn)的摸索電荷受到的電場(chǎng)力跟摸索電荷所帶電荷量的關(guān)系如圖乙所示，則()A．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為2×103N/CB．B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為2×103N/CC．點(diǎn)電荷Q在A、B之間D．點(diǎn)電荷Q在A、O之間【解析】對(duì)于電場(chǎng)中任意一點(diǎn)而言，放在該處的摸索電荷的電荷量q不同，其受到的電場(chǎng)力F的大小也不同，但比值eq\f(F,q)是相同的，即該處的電場(chǎng)強(qiáng)度。所以F-q圖像是一條過原點(diǎn)的直線，斜率越大則場(chǎng)強(qiáng)越大。由題圖可知A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度EA＝2×103N/C，B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度EB＝0.5×103N/C，A正確，B錯(cuò)誤。A、B兩點(diǎn)放正、負(fù)不同的電荷，受力方向總為正，說(shuō)明A、B的場(chǎng)強(qiáng)方向相反，點(diǎn)電荷Q只能在A、B之間，C正確?！敬鸢浮緼C6．(2022·大同一中、長(zhǎng)安一中模擬)如右圖所示光滑絕緣細(xì)桿與水平面成θ角固定，桿上套有一帶正電小球，質(zhì)量為m，帶電量為q，為使小球靜止在桿上，可加一勻強(qiáng)電場(chǎng)，所加電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)滿足什么條件時(shí)，小球可在桿上保持靜止()A．垂直于桿斜向上，場(chǎng)強(qiáng)大小為eq\f(mgcosθ,q)B．豎直向上，場(chǎng)強(qiáng)大小為eq\f(mg,q)C．垂直于桿斜向上，場(chǎng)強(qiáng)大小為eq\f(mgsinθ,q)D．水平向右，場(chǎng)強(qiáng)大小為eq\f(mgcotθ,q)【解析】若所加電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)垂直于桿斜向上，對(duì)小球受力分析可知，其受到豎直向下的重力、垂直于桿斜向上的電場(chǎng)力和垂直于桿方向的支持力，在這三個(gè)力的作用下，小球沿桿方向上不行能平衡，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；若所加電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)豎直向上，對(duì)小球受力分析可知，當(dāng)E＝eq\f(mg,q)時(shí)，電場(chǎng)力與重力等大反向，小球可在桿上保持靜止，選項(xiàng)B正確；若所加電場(chǎng)水平向右當(dāng)電場(chǎng)力Eq＝mgtanθ時(shí)小球才能平衡，此時(shí)E＝eq\f(mgtanθ,q)，故D錯(cuò)誤。【答案】B7．(2022·濰坊聯(lián)考)如圖所示，把一個(gè)帶電小球A固定在光滑水平的絕緣桌面上，在桌面的另一處放置帶電小球B?，F(xiàn)給小球B一個(gè)垂直AB連線方向的速度v0，使其在水平桌面上運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法中正確的是()A．若A、B帶同種電荷，B球肯定做速度增大的曲線運(yùn)動(dòng)B．若A、B帶同種電荷，B球肯定做加速度增大的曲線運(yùn)動(dòng)C．若A、B帶同種電荷，B球肯定向電勢(shì)較低處運(yùn)動(dòng)D．若A、B帶異種電荷，B球可能做速度和加速度大小都不變的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)【解析】若A、B帶同種電荷，B球受到庫(kù)侖斥力作用，肯定做速度增大加速度減小的曲線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；若B球帶負(fù)電，則B球向電勢(shì)較高處運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若A、B帶異種電荷，B球可能繞A球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，即做速度和加速度大小都不變的曲線運(yùn)動(dòng)，但不行能是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。【答案】A8．如右圖所示，兩個(gè)帶等量正電荷的小球A、B(可視為點(diǎn)電荷)，被固定在光滑的絕緣水平面上。P、N是小球連線的中垂線上的兩點(diǎn)，且PO＝ON。現(xiàn)將一個(gè)電荷量很小的帶負(fù)電的小球C(可視為質(zhì)點(diǎn))，由P點(diǎn)靜止釋放，在小球C向N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，下列關(guān)于小球C的速度、加速度的圖像中，可能正確的是()【解析】小球C由P點(diǎn)向N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中，受到的電場(chǎng)力是變力，在中點(diǎn)O時(shí)受力為零，所以速度—時(shí)間圖像不是直線，A錯(cuò)誤，B可能正確；由牛頓其次定律結(jié)合庫(kù)侖定律可知C可能正確，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽C9．(2021·安徽聯(lián)考)如圖所示，六面體真空盒置于水平面上，它的ABCD面與EFGH面為金屬板，其他面為絕緣材料。ABCD面帶正電，EFGH面帶負(fù)電。從小孔P沿水平方向以相同速度射入三個(gè)質(zhì)量相同的帶正電液滴A、B、C，最終分別落在1、2、3三點(diǎn)。則下列說(shuō)法正確的是()A．三個(gè)液滴在真空盒中都做平拋運(yùn)動(dòng)B．三個(gè)液滴的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不肯定相同C．三個(gè)液滴落到底板時(shí)的速率相同D．液滴C所帶電荷量最多【解析】三個(gè)液滴具有相同的水平初速度，但除了受重力以外，還受水平方向的電場(chǎng)力作用，不是平拋運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在豎直方向上三個(gè)液滴都做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落高度又相同，運(yùn)動(dòng)時(shí)間必相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在相同的運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)，液滴C水平位移最大，說(shuō)明它在水平方向的加速度最大，它受到的電場(chǎng)力最大，故它所帶電荷量也最多，選項(xiàng)D正確；由于電場(chǎng)力對(duì)液滴C做功最多，它落到底板時(shí)的速率最大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤?！敬鸢浮緿10．(2022·河北唐山二模)一個(gè)帶正電的粒子，在xOy平面內(nèi)以速度v0從O點(diǎn)進(jìn)入一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，重力不計(jì)。粒子只在電場(chǎng)力作用下連續(xù)在xOy平面內(nèi)沿圖中虛線軌跡運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，且在A點(diǎn)時(shí)的速度方向與y軸平行，則電場(chǎng)強(qiáng)度的方向可能是()A．沿x軸正方向B．沿x軸負(fù)方向C．沿y軸正方向D．垂直于xOy平面對(duì)里【解析】在O點(diǎn)粒子速度有水平向右的重量，而到A點(diǎn)時(shí)水平重量變?yōu)榱?，說(shuō)明該粒子所受電場(chǎng)力向左或有向左的重量，又由于粒子帶正電，故只有B正確。【答案】B二、計(jì)算題(本大題共2小題，共30分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11．(14分)如圖所示，真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷A、B、C。A和B所帶電荷量為＋Q，C所帶電荷量為－Q，AB連線水平長(zhǎng)度為L(zhǎng)，C圍繞A、B連線中心O在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，OC之間的距離為eq\f(L,2)，不計(jì)重力，靜電力常量為k。求(1)電荷C做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力；(2)電荷C運(yùn)動(dòng)的角速度?！窘馕觥?1)以C為爭(zhēng)辯對(duì)像，受力狀況如圖，A、B對(duì)它的作用力為F1、F2，依據(jù)幾何關(guān)系，AC之間的距離r＝eq\r(（\f(L,2)）2＋（\f(L,2)）2)＝eq\f(\r(2),2)L依據(jù)庫(kù)侖定律F1＝F2＝keq\f(Q2,（\f(\r(2),2)L）2)，F(xiàn)1、F2的合力F即為圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由圖可知，F(xiàn)＝eq\r(2)F1＝2eq\r(2)keq\f(Q2,L2)，向心力方向指向圓心O。(2)依據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律和牛頓其次定律F＝2eq\r(2)keq\f(Q2,L2)＝mω2eq\f(L,2)，得ω＝eq\f(2Q,L)eq\r(\f(\r(2)k,mL))。【答案】(1)2eq\r(2)keq\f(Q2,L2)，向心力方向指向圓心O(2)eq\f(2Q,L)eq\r(\f(\r(2)k,mL))12．(16分)如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向與水平方向的夾角θ＝30°斜向右上方，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，質(zhì)量為m的小球帶負(fù)電，以初速度v0開頭運(yùn)動(dòng)，初速度方向與電場(chǎng)方向全都。(1)若小球的帶電荷量為q＝eq\f(mg,E)，為使小球能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，應(yīng)對(duì)小球施加的恒力F1的大小和方向如何？(2)若小球的帶電荷量為q＝eq\f(2mg,E)，為使小球能做直線運(yùn)動(dòng)，應(yīng)對(duì)小球施加的最小恒力F2的大小和方向如何？【解析】(1)如圖所示，欲使小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，必使其合外力為零，所以F1cosα＝qEcos30°①F1sinα＝mg＋qEsin30°②聯(lián)立①②解得α＝