2017_2018學(xué)年高考物理專題08靜電場備考強化訓(xùn)練16電荷守恒定律和庫侖定律新人教版.docx

強化訓(xùn)練16 電荷守恒定律和庫侖定律本套強化訓(xùn)練搜集近年來各地高中物理高考真題、模擬題及其它極有備考價值的習(xí)題等篩選而成。其主要目的在于理解靜電場中最基本的物理模型點電荷，兩個最基本的規(guī)律電荷守恒定律和庫侖定律。其重點是訓(xùn)練和考查對點電荷模型的認識，訓(xùn)練和考查對兩個基本規(guī)律的內(nèi)容、適用條件的理解及應(yīng)用。注意訓(xùn)練我們結(jié)合喝運用數(shù)學(xué)知識處理物理問題，從而提高分析問題、解決問題的能力。一、破解依據(jù)電荷守恒定律 既不能消滅，也不能創(chuàng)生，只能傳遞或轉(zhuǎn)移，總電量不變。庫侖定律 ，特點“等大、反向、異點、共線”。帶電物體的平衡條件 ；或。解決此類問題的“依據(jù)”，與“不帶電”物體的平衡問題大致相同。與彼不同的是，“帶電體”在電場中時常受到庫侖引（或斥）力的作用（在磁場中時常受安培力、洛侖茲力的作用）。因此，我們在解題時，必須首先弄清各種力的大小和方向，是否為恒（或變）力，再依照前述幾個基本“依據(jù)”處理即可。二、 精選習(xí)題 選擇題（每小題5分，共40分）（15安徽）由庫侖定律可知，真空中兩個靜止的點電荷，帶電荷量分別為q1和q2。其間距離為r時，它們之間相互作用力的大小為，式中k為靜電力常量。若用國際單位制的基本單位表示，k的單位應(yīng)為AkgA2m3 BkgA-2m3s-2 Ckgm2C-2 DNm2A-2A B C D2. （14東惠州一中）兩個放在絕緣支架上的相同金屬球相距為d，球的半徑比d小得多，分別帶有q和-3q的電荷，相互引力為3F現(xiàn)將這兩個金屬球接觸，然后分開，仍放回原處，則它們的相互作用力將變?yōu)椋?）A.F B.2F C.3F D.4F3.（15新課標II）如圖-1，兩平行的帶電金屬板水平放置。若在兩板中間a點從靜止釋放一帶電微粒，微粒恰好保持靜止狀態(tài)。現(xiàn)將兩板繞過a點的軸（垂直于紙面）逆時針旋轉(zhuǎn)，再由a點從靜止釋放一同樣的微粒，改微粒將（ ）A保持靜止狀態(tài) B.向左上方做勻加速運動C.向正下方做勻加速運動 D.向左下方做勻加速運動圖-14.（15江蘇）一帶正電的小球向右水平拋入范圍足夠大的勻強電場，電場方向水平向左，不計空氣阻力，則小球（ ）圖-2A做直線運動 B做曲線運動 C速率先減小后增大，D速率先增大后減小5.（16浙江）如圖-3所示，把A、B兩個相同的導(dǎo)電小球分別用長為0.10 m的絕緣細線懸掛于OA和OB兩點。用絲綢摩擦過的玻璃棒與A球接觸，棒移開后將懸點OB移到OA點固定。兩球接觸后分開，平衡時距離為0.12 m。已測得每個小球質(zhì)量是，帶電小球可視為點電荷，重力加速度，靜電力常量（ ）圖-3A兩球所帶電荷量相等 BA球所受的靜電力為1.010-2NCB球所帶的電荷量為 DA、B兩球連續(xù)中點處的電場強度為0 6.（14廣東）如圖-4所示，光滑絕緣的水平桌面上，固定著一個帶電荷量為Q的小球P，帶電荷量分別為q和2q的小球M和N，由絕緣細桿相連，靜止在桌面上，P與M相距L，P、M和N視為點電荷，下列說法正確的是()圖-4AM與N的距離大于L BP、M和N在同一直線上C在P產(chǎn)生的電場中，M、N處的電勢相同 DM、N及細桿組成的系統(tǒng)所受合外力為零7.（15浙江）如圖-5所示，用兩根長度相同的絕緣細線把一個質(zhì)量為0.1kg的小球A懸掛到水平板的MN兩點，A上帶有的正電荷。兩線夾角為120，兩線上的拉力大小分別為和。A的正下方0.3m處放有一帶等量異種電荷的小球B，B與絕緣支架的總質(zhì)量為0.2kg（重力加速度??；靜電力常量，AB球可視為點電荷）則()圖-5 A支架對地面的壓力大小為2.0NB兩線上的拉力大小C將B水平右移，使M、A、B在同一直線上，此時兩線上的拉力大小為D將B移到無窮遠處，兩線上的拉力大小8. (14浙江)如圖-6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。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、電量為q。小球A的右側(cè)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()圖-6A.小球A與B之間庫侖力的大小為 kq2/d2B.當(dāng)時,細線上的拉力為0C.當(dāng)時,細線上的拉力為0D.當(dāng)時,斜面對小球A的支持力為0填空題（共18分）（16上海）(6分)如圖-7，質(zhì)量為m的帶電小球A用絕緣細線懸掛于O點，處于靜止狀態(tài)。施加一水平向右的勻強電場后，A向右擺動，擺動的最大角度為60，則A受到的電場力大小為 。 在改變電場強度的大小和方向后，小球A的平衡位置在=60處，然后再將A的質(zhì)量改變?yōu)?m，其新的平衡位置在=30處，A受到的電場力大小為 。圖-7(13四川)(1)（6分）在探究兩電荷間相互作用力的大小與哪些因素有關(guān)的實驗中，一同學(xué)猜想可能與兩電荷的間距和帶電量有關(guān)。他選用帶正電的小球A和B，A球放在可移動的絕緣座上，B球用絕緣絲線懸掛于玻璃棒C點，如圖-8所示。圖-8實驗時，先保持兩球電荷量不變，使A球從遠處逐漸向B球靠近，觀察到兩球距離越小，B球懸線的偏角越大；再保持兩球距離不變，改變小球所帶的電荷量，觀察到電荷量越大，B球懸線的偏角越大。實驗表明：兩電荷之間的相互作用力，隨其距離的_而增大，隨其所帶電荷量的_而增大。此同學(xué)在探究中應(yīng)用的科學(xué)方法是_(（選填：“累積法”、“等效替代法”、“控制變量法”或“演繹法”）。11.(14上海)（6分）如圖-9,豎直絕緣墻上固定一帶電小球A,將帶電小球B用輕質(zhì)絕緣絲線懸掛在A的正上方C處,圖中AC=h。當(dāng)B靜止在與豎直方向夾角=30方向時,A對B的靜電力為B所受重力的倍,則絲線BC長度為。若A對B的靜電力為B所受重力的0.5倍,改變絲線長度,使B仍能在=30處平衡。以后由于A漏電,B在豎直平面內(nèi)緩慢運動,到=0處A的電荷尚未漏完,在整個漏電過程中,絲線上拉力大小的變化情況是。圖-9計算題（共48分）12.（14成都摸底）（13分）如圖-10所示，電荷量Q=2l0-7C的正點電荷A固定在空間中O點，將質(zhì)量m=210-4 kg、電荷量q=1l0-7 C的另一正點電荷B從O點正上方高于0 5m的某處由靜止釋放，B運動過程中速度最大位置在P。若靜電力常量k=9109 Nm2C2，重力加速度g=10 ms2。求（1）B運動到距O點l=05 m處的加速度大小；（2）P、O間的距離L。圖-1013.（14福建）（15分）如圖-11,真空中xOy平面直角坐標系上的ABC三點構(gòu)成等邊三角形,邊長L=2.0m。若將電荷量均為q=+2.010-6C的兩點電荷分別固定在A、B點,已知靜電力常量k=9.0109Nm2/C2。求: (1)兩點電荷間的庫侖力大小;(2)C點的電場強度的大小和方向。 圖-1114.（17全國）（20分）真空中存在電場強度大小為E1的勻強電場，一帶電油滴在該電場中豎直向上做勻速直線運動，速度大小為v0.在油滴處于位置A時，將電場強度的大小突然增大到某值，但保持其方向不變持續(xù)一段時間t1后，又突然將電場反向，但保持其大小不變；再持續(xù)同樣一段時間后，油滴運動到B點重力加速度大小為g.(1)求油滴運動到B點時的速度；(2)求增大后的電場強度的大?。粸楸ＷC后來的電場強度比原來的大，試給出相應(yīng)的t1和v0應(yīng)滿足的條件已知不存在電場時，油滴以初速度v0做豎直上拋運動的最大高度恰好等于B、A兩點間距離的兩倍(四)選做題15.(13北京)某原子電離后其核外只有一個電子，若該電子在核的靜電力作用下繞核做勻速圓周運動，那么電子運動A.半徑越大，加速度越大 B.半徑越小，周期越大C.半徑越大，角速度越小 D.半徑越小，線速度越小圖-1216.(14上海)如圖-12,一對平行金屬板水平放置,板間距為d,上板始終接地。長度為、質(zhì)量均勻的絕緣桿,上端可繞上板中央的固定軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動,下端固定一帶正電的輕質(zhì)小球,其電荷量為q。當(dāng)兩板間電壓為U1時,桿靜止在與豎直方向OO夾角=30的位置;若兩金屬板在豎直平面內(nèi)同時繞O、O順時針旋轉(zhuǎn)=15至圖中虛線位置時,為使桿仍在原位置靜止,需改變兩板間電壓。假定兩板間始終為勻強電場。求: (1)絕緣桿所受的重力G;(2)兩板旋轉(zhuǎn)后板間電壓U2。圖-13(3)在求前后兩種情況中帶電小球的電勢能W1與W2時,某同學(xué)認為由于在兩板旋轉(zhuǎn)過程中帶電小球位置未變,電場力不做功,因此帶電小球的電勢能不變。你若認為該同學(xué)的結(jié)論正確,計算該電勢能;你若認為該同學(xué)的結(jié)論錯誤,說明理由并求W1與W2。17.（17北京）（13分）如圖-13所示，長l1 m的輕質(zhì)細繩上端固定，下端連接一個可視為質(zhì)點的帶電小球，小球靜止在水平向右的勻強電場中，繩與豎直方向的夾角37.已知小球所帶電荷量q1.0106 C，勻強電場的場強E3.0103 N/C，取重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求：(1)小球所受電場力F的大?。?2)小球的質(zhì)量m；(3)將電場撤去，小球回到最低點時速度v的大小三、參考答案選擇題【答案】B【解析】由，可得k的單位為，故選B。【答案】 A【解析】由庫侖定律可得：而兩球接觸后再分開平分總電量，故分開后，若兩球帶的是同種電荷，則兩球的帶電量均為為2q，若兩球帶的是異種電荷，則兩球的帶電量均為q；帶異種電荷，則庫侖力；故選A.【答案】D【解析】現(xiàn)將兩板繞過a點的軸（垂直于紙面）逆時針旋轉(zhuǎn)時，兩板間的電場強度不變，電場力也不變，所以現(xiàn)將兩板繞過a點的軸（垂直于紙面）逆時針旋轉(zhuǎn)后，帶電微粒受兩大小相等的力的作用，合力方向向左下方，故微粒將向左下方做勻加速運動，故D正確，A、B、C錯誤?！敬鸢浮緽C【解析】小球受重力和電場力，合力方向左下，初速度與合力不在同一直線，所以小球做曲線運動。初階段，合力與速度夾角為鈍角，速率減小，后來，合力與速度夾角為銳角，速率增大，所以速率先減小后增大。【答案】ACD【解析】兩相同的小球接觸后電量均分，A正確；對A球受力如圖，,選項B錯；，解得,選項C正確；AB帶等量的同種電荷，故A、B兩球連續(xù)中點處的電場強度為0，選項D正確；故選ACD.【答案】B、D?！窘馕觥縈、N處于靜止狀態(tài),M、N及細桿組成的系統(tǒng)所受合外力為零,D項正確;P、M和N若不在同一直線上,M、N整體受到的不是共點力就會發(fā)生轉(zhuǎn)動而不能靜止,B項正確;P、M和N在同一直線上,所受合力為零,由庫侖定律FPM=FPN得: ,解得,A項錯誤;沿電場線的方向電勢降低,在P產(chǎn)生的電場中,M處的電勢高于N處的電勢,C項錯誤?！敬鸢浮緽C【答案】A、C?！窘馕觥績汕蜷g庫侖力為,A項正確;當(dāng)細線上的拉力為0時,小球A受到庫侖力、斜面支持力、重力,具體關(guān)系為,B項錯誤,C項正確;由受力分析可知,斜面對小球的支持力不可能為0,所以D項錯誤。填空題【答案】；mg.【解析】帶電小球受力如圖所示，擺動的最大角度為60，末速度為0，此過程中，由動能定理有：，則；改變E的大小和方向后，平衡在處時根據(jù)正弦定理有：，平衡在30，則：【答案】(1)減小 增大 控制變量法。【解略】【答案】、先不變后增大【解析】對小球B進行受力分析如圖,根據(jù)相似三角形有:,再根據(jù)余弦定理求出BC的長度:;若兩者間的庫侖力變?yōu)锽的重力的0.5倍,根據(jù)幾何關(guān)系可知AB與BC垂直,即拉力與庫侖力垂直; 由,隨著電量的減小,細繩的拉力不變,庫侖力減小。當(dāng)細繩變?yōu)樨Q直方向時,庫侖力和拉力的合力等于重力,庫侖力減小,拉力增大,所以拉力先不變后增大。計算題【答案】（1）6.4m/s2；（2）0.3m【解析】（1）根據(jù)牛頓第二定律，則有：；代入數(shù)據(jù)解得：（2）速度最大時加速度為零，由力的平衡條件，則有：代入數(shù)據(jù)，解得：。【答案】(1)9.010-3N(2)7.8103N/C方向沿y軸正向【解析】(1)據(jù)庫侖定律,A、B兩點電荷間的庫侖力大小為代入數(shù)據(jù)得F=9.010-3N(2)A、B兩點電荷在C點產(chǎn)生的場強大小相等,均為A、B兩點電荷形成電場在C點的合場強大小為E=2E1cos30由式并代入數(shù)據(jù)得E=7.8103N/C場強E的方向沿y軸正向【答案】(1)v02gt1(2)略【解析】 (1)設(shè)油滴質(zhì)量和電荷量分別為m和q，油滴速度方向向上為正油滴在電場強度大小為E1的勻強電場中做勻速直線運動，故勻強電場方向向上在t0時，電場強度突然從E1增加至E2時，油滴做豎直向上的勻加速運動，加速度方向向上，大小a1滿足qE2mgma1油滴在時刻t1的速度為v1v0a1t1電場強度在時刻t1突然反向，油滴做勻變速運動，加速度方向向下，大小a2滿足qE2mgma2油滴在時刻t22t1的速度為v2v1a2t1由式得v2v02gt1(2)由題意，在t0時刻前有qE1mg油滴從t0到時刻t1的位移為s1v0t1a1t油滴在從時刻t1到時刻t22t1的時間間隔內(nèi)的位移為s2v1t1a2t由題給條件有v2g(2h)式中h是B、A兩點之間的距離若B點在A點之上，依題意有s1s2h由式得E2E1為使E2E1，應(yīng)有221即當(dāng)0t1才是可能的；條件式和式分別對應(yīng)于v20和v2E1，應(yīng)有221即t1另一解為負，不合題意，已舍去。（四）選做題15.【答案】C【解析】正確選項為C。由庫侖定律可知靜電力，由牛頓第二運動定律可得，將庫侖力代入可解得正確。顯然，本例考查了用牛頓第二運動定律、力學(xué)原理解答電學(xué)問題的能力。16.【答案】(1) (2) (3)見解析【解析】(1)設(shè)桿長為