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

1、電場(chǎng)力的性質(zhì)的描述(建議用時(shí)40分鐘)1.靜電現(xiàn)象在自然界中普遍存在,我國(guó)早在西漢末年已有對(duì)靜電現(xiàn)象的記載,春秋緯考異郵中有“玳瑁吸”之說(shuō),但下列不屬于靜電現(xiàn)象的是()a.梳過(guò)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(guò),手碰到金屬把手時(shí)有被電擊的感覺(jué)【解析】選c。用塑料梳子梳頭發(fā)時(shí)由于摩擦而帶電,吸起紙屑是因?yàn)閹щ婓w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(guò),手碰到金屬把手時(shí)有被電擊的感覺(jué)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(gè)點(diǎn)電荷

2、的電場(chǎng)線(xiàn)的示意圖,一個(gè)負(fù)檢驗(yàn)電荷(重力忽略不計(jì))以某一初速度從a向b運(yùn)動(dòng), 檢驗(yàn)電荷在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中()a.加速度越來(lái)越大,速度越來(lái)越大b.加速度越來(lái)越大,速度越來(lái)越小c.加速度越來(lái)越小,速度越來(lái)越大d.加速度越來(lái)越小,速度越來(lái)越小【解析】選c。因b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng),負(fù)檢驗(yàn)電荷以某一初速度從a向b運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受電場(chǎng)力方向由a指向b,則加速度越來(lái)越小,速度越來(lái)越大,故選c。3.(2019杭州模擬)兩個(gè)等量點(diǎn)電荷p、q在真空中產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)(方向未畫(huà)出)如圖所示,一電子在a、b兩點(diǎn)所受的電場(chǎng)力分別為fa和fb,則它們的大小關(guān)系為()a.fa=fbb.fafbd.無(wú)法確定【解析】選c。從圖中可以看

3、出,a點(diǎn)電場(chǎng)線(xiàn)比b點(diǎn)密,因此a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)比b點(diǎn)強(qiáng),根據(jù)f=eq可知,a點(diǎn)電場(chǎng)力大,故a、b、d錯(cuò)誤,c正確。4.(2018全國(guó)卷)如圖,三個(gè)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(kù)侖力的合力的方向平行于a、b的連線(xiàn)。設(shè)小球a、b所帶電荷量的比值的絕對(duì)值為k,則()a.a、b的電荷同號(hào),k=169b.a、b的電荷異號(hào),k=169c.a、b的電荷同號(hào),k=6427d.a、b的電荷異號(hào),k=6427【解析】選d。假設(shè)a、b的電荷同號(hào),若小球c與a、b的電荷同號(hào),則小球c所受庫(kù)侖力的合力的方向斜向上;若小球c與a、b的電荷異號(hào),則小球c所受庫(kù)

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(kù)侖力的合力的方向平行于a、b的連線(xiàn)”相矛盾,故a、b的電荷異號(hào)。設(shè)ac與ab的夾角為,則tan =bcac=34,根據(jù)庫(kù)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(diǎn),o點(diǎn)為半圓弧的圓心,mop=60。電荷量相等、電性相反的兩個(gè)點(diǎn)電荷分別置于m、n兩點(diǎn),這時(shí)o點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為e1。若將n點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至p點(diǎn),則o點(diǎn)的電場(chǎng)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?yàn)閙、n兩點(diǎn)都在圓周上,與o點(diǎn)間的距離相等,o點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為e1;則每個(gè)點(diǎn)電荷在o點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為e12;當(dāng)n點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至p點(diǎn)時(shí),o點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為e2=e12,則e1e2=21,選項(xiàng)b正確。6.(2018天津高考)如圖所示,實(shí)線(xiàn)表示某電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)(方向未標(biāo)出),虛線(xiàn)是一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡,設(shè)m點(diǎn)和n點(diǎn)的電勢(shì)分別為m、n,粒子在m點(diǎn)和n點(diǎn)時(shí)加速度大小分別為am、an,速度大小分別為vm、vn,電勢(shì)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(chǎng)線(xiàn)

6、越密,電場(chǎng)強(qiáng)度越大,同一個(gè)粒子受到的電場(chǎng)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(dòng)到m,則根據(jù)帶電粒子所受電場(chǎng)力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè),可知在某點(diǎn)的電場(chǎng)力方向和速度方向如圖乙所示,故電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,動(dòng)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(gè)點(diǎn)電荷q(圖中未畫(huà)出),o、m、n為軸上三點(diǎn)。放在m、n兩點(diǎn)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(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為2103 n/cb.n點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為2103 n/cc.點(diǎn)電荷q在m、n之間d.點(diǎn)電荷q在m、o之間【解析】選a、c

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

8、電場(chǎng)線(xiàn)是關(guān)于q和-q連線(xiàn)對(duì)稱(chēng)的,且b點(diǎn)距離正電荷q較a點(diǎn)更近,沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)逐漸降低,故b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì),故a項(xiàng)錯(cuò)誤。如圖所示,兩點(diǎn)電荷在a、b兩點(diǎn)所產(chǎn)生合場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向相同,故b、c項(xiàng)正確。負(fù)電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn),由電勢(shì)低的地方移動(dòng)到電勢(shì)高的地方,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,故d項(xiàng)錯(cuò)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(xiàn)懸掛,兩球間的庫(kù)侖引力小于球的重力mg。現(xiàn)加上一個(gè)水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),待兩小球再次保持靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),下列結(jié)論正確的是()a.懸線(xiàn)oa向右偏,oa中的張力大于2mgb.懸線(xiàn)oa向左偏,oa中的張力大于2mgc.懸線(xiàn)oa不發(fā)生偏離,o

9、a中的張力等于2mgd.懸線(xiàn)ab向左偏,ab線(xiàn)的張力比不加電場(chǎng)時(shí)要小【解析】選c。首先應(yīng)用整體法對(duì)ab整體分析,懸線(xiàn)oa張力為2mg,并且oa處于豎直方向,選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤,c正確;然后再采用隔離法以b為研究對(duì)象分析,懸線(xiàn)ab向左偏,其張力為電場(chǎng)力、庫(kù)侖力與重力的合力,較不加電場(chǎng)時(shí)要大,選項(xiàng)d錯(cuò)誤?！究偨Y(jié)提升】運(yùn)用整體法和隔離法分析平衡問(wèn)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(kù)侖力和彈力為內(nèi)力,于是能很快判斷細(xì)線(xiàn)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(xiàn)ab的偏轉(zhuǎn),就要選取b或a為研究對(duì)象列平衡方程解答。(3)

10、如果將水平勻強(qiáng)電場(chǎng)方向變?yōu)閮A斜向上或向下,系統(tǒng)平衡問(wèn)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(shí)刻起在整個(gè)空間施加一水平向右的電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小為e1,經(jīng)過(guò)t時(shí)間,電場(chǎng)改變方向,變成水平向左,電場(chǎng)強(qiáng)度大小變?yōu)閑2,再經(jīng)過(guò)2t時(shí)間,物體恰好返回出發(fā)點(diǎn),則()a.電場(chǎng)強(qiáng)度e1與e2之比為54b.電場(chǎng)強(qiáng)度e1與e2之比為21c.這一過(guò)程中帶電物體的動(dòng)能先增大后減小再增大,其變化量大于0d.這一過(guò)程中帶電物體的動(dòng)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(xiàn)運(yùn)動(dòng);在t3t內(nèi),物體的加速

11、度為:a2=qe2m,將物體的運(yùn)動(dòng)看成一種勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),取向右為正方向,則兩段時(shí)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(cuò)誤;在0t內(nèi)電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能增大,在t3t內(nèi),電場(chǎng)力先做負(fù)功,后做正功,動(dòng)能先減小后增大,返回出發(fā)點(diǎn)時(shí)動(dòng)能不為零,變化量大于0,故c正確,d錯(cuò)誤。11.在真空中有兩個(gè)相距r的點(diǎn)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(gè)點(diǎn)電荷q3,可使q3處于平衡狀態(tài)?平衡狀態(tài)中對(duì)q3的電荷量及正負(fù)有無(wú)要求?(2)若以上三個(gè)點(diǎn)電荷皆可自由移動(dòng),要使它們都處于平衡狀態(tài),對(duì)

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(xiàn)上,因?yàn)閍、b帶異號(hào)電荷,所以q3不可能在它們中間。再根據(jù)庫(kù)侖定律,庫(kù)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(kù)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(duì)q3的電性和電荷量沒(méi)有要求。(2)要使三個(gè)自由點(diǎn)電荷都處于平衡狀態(tài),就對(duì)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(kù)侖定律和平衡條件列式:對(duì)q3:kq3q1x2-kq3q2(x+r)2=0對(duì)

13、a:kq1q3x2-kq1q2r2=0解得q3=4q,x=r。答案:見(jiàn)解析12.如圖所示,空間存在著場(chǎng)強(qiáng)為e=2.5102 n/c、方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),在電場(chǎng)內(nèi)一長(zhǎng)為l=0.5 m的絕緣輕質(zhì)細(xì)線(xiàn),一端固定在o點(diǎn),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(xiàn)拉直到水平位置,使小球由靜止釋放,當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)細(xì)線(xiàn)受到的拉力恰好超過(guò)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(xiàn)能承受的最大拉力。(3)當(dāng)細(xì)線(xiàn)斷裂后,小球繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到與o點(diǎn)水平距離為l時(shí),小球距o點(diǎn)的高度?！窘馕觥?1)由小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)可知,小球帶正電。(2)設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)速度為v,對(duì)該過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理有(qe-mg)l=12mv2在最高點(diǎn)細(xì)線(xiàn)斷裂前的瞬間對(duì)小球