高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 靜電場 課時分層作業(yè) 二十 7.1 庫侖定律 電場力的性質(zhì)試題

課時分層作業(yè)二十庫侖定律電場力的性質(zhì)(45分鐘100分)【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)題組】一、選擇題(本題共10小題,每小題6分,共60分。1～6題為單選題,7～10題為多選題)1.如圖,水平直線表示電場中的一條電場線,A、B為電場線上的兩點。一負(fù)點電荷僅在電場力作用下,從靜止開始由A向B做勻加速運動。則電場強(qiáng)度()A.逐漸增大,方向向左B.逐漸增大,方向向右C.保持不變,方向向左D.保持不變,方向向右【解析】選C。負(fù)電荷從靜止開始由A向B做勻加速運動,說明負(fù)電荷受到的電場力保持不變,所以從A到B電場強(qiáng)度保持不變,負(fù)電荷受到的電場力方向向右,所以電場強(qiáng)度向左,故A、B、D錯誤,C正確。2.(2018·德州模擬)帶電粒子僅在電場力作用下,從電場中a點以初速度v0進(jìn)入電場并沿虛線所示的軌跡運動到b點,如圖所示,實線是電場線。關(guān)于粒子,下列說法正確的是 ()A.粒子一定帶正電B.在a點的加速度大于在b點的加速度C.在a點的速度小于在b點的速度D.電場中a點的電勢一定比b點的電勢高【解析】選C。由于電場線的方向未知,則無法確定粒子的帶電性質(zhì),故A錯誤;電場線密的地方電場的場強(qiáng)大,電場線疏的地方電場的場強(qiáng)小,可知Ea<Eb,所以a、b兩點比較,粒子的加速度在b點時較大,故B錯誤;整個過程電場力做正功,根據(jù)動能定理得經(jīng)b點時的動能大于經(jīng)a點時的動能,則在b點時的速度大于經(jīng)a點時的速度,故C正確;由于不知道粒子的電性,也不能確定電場線的方向,所以無法確定a點的電勢和b點的電勢大小關(guān)系,故D錯誤。3.a、b、c、d分別是一個菱形的四個頂點,∠abc=120°?，F(xiàn)將三個等量的正點電荷+Q分別固定在a、b、c三個頂點上,下列說法正確的有 ()A.d點電場強(qiáng)度的方向由d指向OB.O點電場強(qiáng)度的方向由d指向OC.d點的電場強(qiáng)度大于O點的電場強(qiáng)度D.d點的電場強(qiáng)度小于O點的電場強(qiáng)度【解析】選D。由電場的疊加原理可知,d點電場方向由O指向d,O點電場強(qiáng)度的方向也是由O指向d,故A、B錯誤;設(shè)菱形的邊長為r,根據(jù)公式E=k,分析可知三個點電荷在d點產(chǎn)生的場強(qiáng)E大小相等,由電場的疊加可知,d點的場強(qiáng)大小為Ed=2k,O點的場強(qiáng)大小為EO=4k,可見,d點的電場強(qiáng)度小于O點的電場強(qiáng)度,即Ed<EO,故C錯誤,D正確?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示,O是半徑為R的正六角形外接圓的圓心,在正六角形的一個頂點放置一帶電量為+q的點電荷,其余頂點分別放置帶電量均為-q的點電荷。則圓心O處的場強(qiáng)大小為 ()A.B.C.D.0【解析】選B。根據(jù)對稱性,可知B處和E處負(fù)電荷在O點處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小相等、方向相反,相互抵消;C處與F處負(fù)電荷在O點處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小相等、方向相反,相互抵消,所以根據(jù)電場的疊加原理可知O處的場強(qiáng)等于A處和D處兩個點電荷產(chǎn)生的電場的疊加,因此O點的電場強(qiáng)度大小為E=EA+ED=k+k=,故選B。4.(2018·合肥模擬)如圖所示,電荷量相等的兩個點電荷Q1和Q2,兩者連線及中垂線上分別有A點和B點。則下列說法正確的是 ()A.若兩者是同種電荷,則A點的電勢一定高于B點的電勢B.若兩者是同種電荷,則A點的場強(qiáng)一定大于B點的場強(qiáng)C.若兩者是異種電荷,則A點的電勢一定高于B點的電勢D.若兩者是異種電荷,則A點的場強(qiáng)一定大于B點的場強(qiáng)【解析】選D。設(shè)兩個點電荷Q1和Q2連線的中點為O,若兩電荷是同種電荷,且都是正電荷,則A點的電勢高于O點電勢,O點電勢高于B點電勢,則A點的電勢高于B點的電勢,若兩個點電荷都帶負(fù)電,則A點的電勢低于B點的電勢,故A錯誤;若兩者是同種電荷,B點處電場線分布情況不能確定,所以不能確定兩點場強(qiáng)的大小,故B錯誤;若兩者是異種電荷,且Q1為正電荷,則A點的電勢高于B點的電勢,若Q1為負(fù)電荷,則A點的電勢低于B點的電勢,故C錯誤;若兩者是異種電荷,A處電場線比B處電場線密,則A點的場強(qiáng)一定大于B點的場強(qiáng),故D正確。5.(2018·湛江模擬)某點電荷和金屬圓環(huán)間的電場線分布如圖所示。下列說法正確的是 ()A.b點的電勢低于a點的電勢B.若將一正試探電荷由a點移到b點,電場力做負(fù)功C.c點的電場強(qiáng)度與d點的電場強(qiáng)度大小無法判斷D.若將一正試探電荷從d點由靜止釋放,電荷將沿著電場線由d到c【解析】選B。沿電場線方向電勢逐漸降低,因b點所在的等勢面高于a點所在的等勢面,故b點的電勢高于a點的電勢,故A錯誤;若將一正試探電荷由a點移到b點,電場力做負(fù)功,故B正確;由于電場線密集的地方場強(qiáng)較大,故d點的場強(qiáng)大于c點的場強(qiáng),故C錯誤;因dc電場線是曲線,故若將一正試探電荷從d點由靜止釋放,電荷將不能沿著電場線由d到c,故D錯誤。6.兩點電荷A、B帶電量QA>QB,在真空中相距r,現(xiàn)將檢驗電荷C置于某一位置時,所受靜電力恰好為零,則 ()A.A和B為異種電荷時,C在AB之間連線上靠近B一側(cè)B.A和B為異種電荷時,C在AB之間連線的延長線上A外側(cè)C.A和B為同種電荷時,C在AB之間連線上靠近B一側(cè)D.A和B無論為同種還是異種電荷,C都不在AB連線以及延長線上【解析】選C。若QA和QB為固定的異種電荷,只要放入的電荷q受到的合力為0即可,則對C有k=k,因為QA>QB,所以rA>rB,而且保證兩個力的方向相反,所以應(yīng)將C置于AB連線的延長線上,且靠近B;若QA和QB均為固定的同種電荷,則對C有k=k,因為QA>QB,所以rA>rB,而且保證兩個力的方向相反,所以應(yīng)將C置于AB線段上,且靠近B,故C正確,A、B、D錯誤。7.真空中Ox坐標(biāo)軸上的某點有一個點電荷Q,坐標(biāo)軸上A、B兩點的坐標(biāo)分別為0.2m和0.7m。在A點放一個帶正電的試探電荷,在B點放一個帶負(fù)電的試探電荷,A、B兩點的試探電荷受到電場力的方向都跟x軸正方向相同,電場力的大小F跟試探電荷電荷量q的關(guān)系分別如圖乙中直線aA.B點的電場強(qiáng)度的大小為0.25N/CB.A點的電場強(qiáng)度的方向沿x軸正方向C.點電荷Q是正電荷D.點電荷Q的位置坐標(biāo)為0.3【解析】選B、D。由圖乙可知,B點的電場強(qiáng)度EB==2.5×104N/C,故A錯誤;在A點放一個帶正電的試探電荷,A、B兩點的試探電荷受到電場力的方向都跟x軸正方向相同,所以A點的電場強(qiáng)度的方向沿x軸正方向,故B正確;放在A、B兩點的試探電荷受到的電場力方向都跟x軸的正方向相同,而正電荷所受電場力與電場強(qiáng)度方向相同,負(fù)電荷所受電場力與電場強(qiáng)度方向相反,若點電荷在A的左側(cè)或在B的右側(cè),正負(fù)電荷所受電場力方向不可能相同,所以點電荷Q應(yīng)位于A、B兩點之間,根據(jù)正負(fù)電荷所受電場力的方向,知該點電荷帶負(fù)電,故C錯誤;由圖乙可知,A點的電場強(qiáng)度EA==4×105N/C,設(shè)點電荷Q的坐標(biāo)為x,由點電荷的電場E=k,可知==,解得x=0.3m,故【加固訓(xùn)練】如圖所示,在光滑絕緣的水平地面上放置著四個可視為點電荷的帶電金屬小球,一個帶正電,放置于圓心,帶電荷量為Q;另外三個帶負(fù)電,帶電荷量均為q,位于圓周上互成120°放置,四個小球均處于靜止?fàn)顟B(tài),則Q與q的比值為()A.B.C.3D.【解析】選D。以圓周上三個帶電小球中的一個為研究對象,如以左下角的一個點電荷為研究對象,其受到圓周上的另外兩個點電荷的庫侖斥力作用,同時受到圓心上的點電荷的庫侖引力作用,設(shè)圓的半徑為r,根據(jù)受力平衡得:2×(k×cos30°)=k根據(jù)幾何關(guān)系有L=r所以解得:=,故A、B、C錯誤,D正確。8.如圖所示,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θ。一根輕質(zhì)絕緣細(xì)線的一端固定在斜面頂端,另一端系有一個帶電小球A,細(xì)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 ()A.小球A與B之間庫侖力的大小為B.當(dāng)=時,細(xì)線上的拉力為0C.當(dāng)=時,細(xì)線上的拉力為0D.當(dāng)=時,斜面對小球A的支持力為0【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下兩點:(1)利用庫侖定律計算電場力。(2)由共點力平衡條件列方程求解。【解析】選A、C。根據(jù)庫侖定律可得兩小球之間的庫侖力大小為F=,故A正確;當(dāng)細(xì)線上的拉力為0時,小球A受到庫侖力、斜面支持力、重力,由平衡條件得=mgtanθ,解得=,故B錯誤,C正確;由受力分析可知,斜面對小球的支持力不可能為0,故D錯誤。9.如圖,傾角為θ的絕緣斜面ABC置于粗糙的水平地面上,一質(zhì)量為m,帶電量+q的小物塊(可看作是點電荷)恰好能在斜面上勻速下滑,若在AB中點D的上方與B等高的位置固定一帶電量+Q的點電荷,再讓物塊以某一速度從斜面上滑下,物塊在下滑至底端的過程中,斜面保持靜止不動,在不考慮空氣阻力和物塊電荷沒有轉(zhuǎn)移的情況下,關(guān)于在物塊下滑過程的分析正確的是 ()A.在BA之間,物塊將做加速直線運動B.在BD之間,物塊受到的庫侖力先增大后減小C.在BA之間,斜面對地面的壓力有可能不變D.在BA之間,斜面受到地面的摩擦力均為零【解析】選B、D。開始時刻小物塊受重力、支持力和摩擦力,物塊恰好能在斜面上勻速下滑,說明摩擦力和支持力的合力與重力平衡,而庫侖力對于物塊是阻力,則導(dǎo)致其做減速運動,故A錯誤;根據(jù)庫侖定律,則在BD之間,電荷間的間距先減小后增大,則物塊受到的庫侖力先增大后減小,故B正確;開始時刻小物塊受重力、支持力和摩擦力,物塊恰好能在斜面上勻速下滑,說明摩擦力和支持力的合力與重力平衡,是豎直向上的,根據(jù)牛頓第三定律,物塊對斜面體的壓力和物塊對斜面體的摩擦力的合力是豎直向下的,增加電場力后,小物塊對斜面體的壓力和摩擦力成正比例增加,物塊對斜面體的壓力和摩擦力的合力仍然是豎直向下的,再對斜面體受力分析,受重力、物塊對斜面體的壓力和摩擦力、支持力,不受地面的摩擦力,否則合力不為零,從整體分析,在BA之間,因庫侖斥力,導(dǎo)致斜面對地面的壓力增大,故C錯誤,D正確。10.如圖所示,把A、B兩個相同的導(dǎo)電小球分別用長為0.10m的絕緣細(xì)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0.12m。已測得每個小球質(zhì)量是8.0×10-4kg,帶電小球可視為點電荷,重力加速度g取10m/s2,靜電力常量k=9.0×109NA.兩球所帶電荷量相等B.A球所受的靜電力為1.0×10-2NC.B球所帶的電荷量為4×10-8D.A、B兩球連線中點處的電場強(qiáng)度為0【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下三點:(1)絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電。(2)A、B接觸等分電荷。(3)由庫侖定律和平衡條件列方程求解?！窘馕觥窟xA、C、D。用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電,帶正電的玻璃棒與A球接觸,A球帶正電,A、B接觸后,由于兩個小球完全相同,電荷量均分,則兩球所帶電荷量相等,且都為正電,在A、B兩球連線中點處的電場強(qiáng)度為0,則A、D項正確;兩小球平衡時如圖所示,重力和庫侖力的合力與懸線的拉力大小相等,方向相反,在結(jié)構(gòu)三角形OAAD中cosθ=0.6,在矢量三角形中F==N=6×10-3N,則B項錯誤;由庫侖定律F=得q==4×10-8C二、計算題(15分。需寫出規(guī)范的解題步驟)11.(2018·馬鞍山模擬)一光滑絕緣細(xì)直桿MN,長為L,水平固定在勻強(qiáng)電場中,場強(qiáng)大小為E,方向與豎直方向夾角為θ。桿的M端固定一個帶負(fù)電小球A,電荷量大小為Q;另一帶負(fù)電的小球B穿在桿上,可自由滑動,電荷量大小為q,質(zhì)量為m,現(xiàn)將小球B從桿的N端由靜止釋放,小球B開始向M端運動,已知k為靜電力常量,g為重力加速度,求: (1)小球B對細(xì)桿的壓力的大小。(2)小球B開始運動時的加速度的大小。(3)小球B速度最大時,離M端的距離。【解析】(1)小球受力如圖所示:小球B在垂直于桿的方向上合力為零,由牛頓運動定律得:FN=qEcosθ+mg(2)在水平方向上,由牛頓第二定律得:qEsinθ-k=ma解得:a=-(3)當(dāng)小球B的速度最大時,加速度為零,則有:qEsinθ=k解得:x=答案:(1)qEcosθ+mg(2)-(3)【能力拔高題組】1.(8分)(多選)如圖所示,兩個帶電小球A、B分別處于光滑絕緣的豎直墻面和斜面上,且在同一豎直平面內(nèi),用水平向左的推力F作用于B球,兩球在圖示位置靜止,現(xiàn)將B球沿斜面向上移動一小段距離,發(fā)現(xiàn)A球隨之向上移動少許,兩球在虛線位置重新平衡。重新平衡后與移動前相比,下列說法正確的是 ()A.推力F變大B.斜面對B的彈力不變C.墻面對A的彈力變小D.兩球之間的距離變大【解析】選B、C、D。小球A受力如圖所示:根據(jù)共點力平衡條件得,F庫=,FNA=mgtanα,由于α減小,所以庫侖力減小,則兩球間距增加,墻面對A的彈力變小,故C、D正確;對AB整體受力分析,如圖所示:根據(jù)共點力平衡條件得,FNsinβ+FNA=F,FNcosβ=(m+M)g,解得F=(m+M)gtanβ+mgtanα,FN=,由于α減小,β不變,則推力F減小;斜面對B的彈力不變,故A錯誤,B正確。【加固訓(xùn)練】(多選)如圖所示,水平面絕緣且光滑,一絕緣的輕彈簧左端固定,右端有一帶正電荷的小球,小球與彈簧不相連,空間存在著水平向左的勻強(qiáng)電場,帶電小球在靜電力和彈簧彈力的作用下靜止,現(xiàn)保持電場強(qiáng)度的大小不變,突然將電場反向,若將此時作為計時起點,則下列描述速度與時間,加速度與位移之間變化關(guān)系的圖象正確的是 ()【解析】選A、C。將電場反向,小球在水平方向上受到向右的電場力和彈簧的彈力,小球離開彈簧前,根據(jù)牛頓第二定律得,小球的加速度為:a=,知a隨x的增大均勻減小,當(dāng)脫離彈簧后,小球的加速度為:a=,保持不變。可知小球先做加速度逐漸減小的加速運動,然后做勻加速運動,故A、C正確,B、D錯誤。2.(17分)如圖所示,光滑絕緣的細(xì)圓管彎成半徑為R的半圓形,