高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)22 電場力的性質(zhì)（含解析）-人教版高三物理試題

課時(shí)作業(yè)(二十二)電場力的性質(zhì)1．(多選)如圖所示，圖中實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場線，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時(shí)的運(yùn)動軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)．若粒子在運(yùn)動中只受電場力作用．根據(jù)此圖能作出的正確判斷是()A．帶電粒子所帶電荷的符號 B．粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向C．粒子在a、b兩點(diǎn)何處速度大 D．a(chǎn)、b兩點(diǎn)電場的強(qiáng)弱BCD[由題圖中粒子的運(yùn)動軌跡可知粒子在a、b兩點(diǎn)受到的電場力沿電場線向左，由于電場線方向不明，無法確定粒子的電性，故A錯誤，B正確；由軌跡彎曲的方向與粒子速度方向的關(guān)系分析可知，電場力對粒子做負(fù)功，粒子動能減小，電勢能增大，則粒子在a點(diǎn)的速度較大，故C正確；根據(jù)電場線的疏密程度可判斷a、b兩點(diǎn)電場的強(qiáng)弱，故D正確．]2．兩個(gè)可自由移動的點(diǎn)電荷分別放在A、B兩處，如圖所示．A處電荷帶正電荷量Q1，B處電荷帶負(fù)電荷量Q2，且Q2＝4Q1，另取一個(gè)可以自由移動的點(diǎn)電荷Q3，放在AB直線上，欲使整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，則()A．Q3為負(fù)電荷，且放于A左方B．Q3為負(fù)電荷，且放于B右方C．Q3為正電荷，且放于A、B之間D．Q3為正電荷，且放于B右方A[因?yàn)槊總€(gè)電荷都受到其余兩個(gè)電荷的庫侖力作用，且已知Q1和Q2是異種電荷，對Q3的作用力一個(gè)為引力，一個(gè)為斥力，所以Q3要平衡就不能放在A、B之間．根據(jù)庫侖定律知，由于B處的電荷Q2電荷量較大，Q3應(yīng)放在離Q2較遠(yuǎn)而離Q1較近的地方才有可能處于平衡，故應(yīng)放在Q1的左側(cè)．要使Q1和Q2也處于平衡狀態(tài)，Q3必須帶負(fù)電，故應(yīng)選A．]3．(多選)兩個(gè)半徑相同的金屬小球(視為點(diǎn)電荷)，帶電荷量之比為1∶7，相距為r，兩者相互接觸后再放回原來的位置上，則相互作用力可能為原來的()A．eq\f(4,7) B．eq\f(3,7)C．eq\f(9,7) D．eq\f(16,7)CD[設(shè)兩小球的電荷量分別為q和7q，則原來相距r時(shí)的相互作用力F＝keq\f(q×7q,r2)＝keq\f(7q2,r2).由于兩球的電性未知，接觸后相互作用力的計(jì)算可分為兩種情況：(1)兩球電性相同．相互接觸時(shí)兩球電荷量平均分配，每球帶電荷量為eq\f(7q＋q,2)＝4q.放回原處后的相互作用力F1＝keq\f(4q×4q,r2)＝keq\f(16q2,r2)，故eq\f(F1,F)＝eq\f(16,7).(2)兩球電性不同．相互接觸時(shí)電荷先中和再平分，每球帶電荷量為eq\f(7q－q,2)＝3q.放回原處后的相互作用力F2＝keq\f(3q×3q,r2)＝keq\f(9q2,r2)，故eq\f(F2,F)＝eq\f(9,7).]4．如圖所示，一質(zhì)量為m、電荷量為Q的小球A系在長為L的絕緣輕繩下端，另一電荷量也為Q的小球B固定于懸掛點(diǎn)的正下方(A、B均視為點(diǎn)電荷)，輕繩與豎直方向成60°角，小球A、B靜止于同一高度．已知重力加速度為g，靜電力常量為k，則兩球間的靜電力大小為()A．eq\f(1,2)mg B．eq\f(\r(3),2)mgC．eq\f(kQ2,L2) D．eq\f(4kQ2,3L2)D[對小球A受力分析如圖所示．F庫＝keq\f(Q2,\f(\r(3),2)L2)＝eq\f(4kQ2,3L2)，選項(xiàng)D正確．]5．(2019·遼寧葫蘆島模擬)如圖所示，水平天花板下用長度相同的絕緣細(xì)線懸掛起來的兩個(gè)相同的帶電小球A、B，帶電荷量分別為QA、QB，左邊放一個(gè)帶正電的固定球，固定球帶電荷量＋Q時(shí)，兩懸線都保持豎直方向，小球A與固定球的距離等于小球A與小球B的距離．下列說法中正確的是()A．A球帶正電，B球帶正電，＋Q<QAB．A球帶正電，B球帶負(fù)電，＋Q>QAC．A球帶負(fù)電，B球帶負(fù)電，＋Q<|QA|D．A球帶負(fù)電，B球帶正電，＋Q>|QA|D[分別對A、B球受力分析，由于懸線都沿豎直方向，說明水平方向各自合力為零，說明A球帶負(fù)電，B球帶正電；由B的平衡條件可知eq\f(kQQB,2r2)＝eq\f(kQAQB,r2)，解得QA＝eq\f(1,4)Q；A處于平衡狀態(tài)，則eq\f(kQQA,r2)＝eq\f(kQAQB,r2)，解得QB＝Q，選項(xiàng)D正確．]6．(2019·湖北荊門月考)如圖所示，在真空中的絕緣水平面上，兩相距為2L的固定的同種點(diǎn)電荷A、B帶電荷量均為＋Q，O點(diǎn)為兩電荷連線的中點(diǎn)，OP為兩電荷連線的中垂線，在中垂線上的a點(diǎn)放有一帶電荷量也為＋Q的可看成點(diǎn)電荷的小球，小球在大小為F＝eq\f(\r(2)kQ2,2L2)(k為靜電力常量)的水平恒力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知力F和OP間夾角為θ＝60°，O、a間距離為L，則小球所受的摩擦力大小是()A．0 B．eq\f(kQ2,2L2)C．eq\f(\r(2)kQ2,2L2) D．eq\f(\r(6)kQ2,2L2)D[由疊加原理可知帶電小球在a處所受電場力大小也為F＝eq\f(\r(2)kQ2,2L2)，方向由a指向P，由平衡條件可知小球所受的摩擦力大小應(yīng)等于小球所受電場力與F的合力大小，則D正確．]7．(2019·陜西西安市模擬)如圖所示，一個(gè)絕緣圓環(huán)，當(dāng)它的eq\f(1,4)均勻帶電且電荷量為＋q時(shí)，圓心O處的電場強(qiáng)度大小為E，現(xiàn)使半圓ABC均勻帶電＋2q，而另一半圓ADC均勻帶電－2q，則圓心O處電場強(qiáng)度的大小和方向?yàn)?)A．2eq\r(2)E，方向由O指向D B．4E，方向由O指向DC．2eq\r(2)E，方向由O指向B D．0A[當(dāng)圓環(huán)的eq\f(1,4)均勻帶電，電荷量為＋q時(shí)，圓心O處的電場強(qiáng)度大小為E，由如圖所示的矢量合成可得，當(dāng)半圓ABC的帶電＋2q時(shí)，在圓心處的電場強(qiáng)度大小為eq\r(2)E，方向由B到D；當(dāng)另一半圓ADC均勻帶電－2q，同理，在圓心處的電場強(qiáng)度大小為eq\r(2)E，方向由O到D；根據(jù)矢量的合成法則，圓心O處的電場強(qiáng)度的大小為2eq\r(2)E，方向由O到D．]8．如圖所示，小球的質(zhì)量為m＝0.1kg，帶的電荷量為q＝＋1.0×10－5C，懸掛小球的細(xì)線與豎直方向成θ＝37°時(shí)，小球恰好在水平勻強(qiáng)電場中靜止不動，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2.求：(1)電場力的大?。?2)電場強(qiáng)度的大小和方向；(3)此時(shí)細(xì)線的拉力大?。馕?1)對小球進(jìn)行受力分析，由平衡知識可知電場力F＝mg·tan37°＝0.75N；(2)根據(jù)E＝eq\f(F,q)得E＝eq\f(F,q)＝7.5×104N/C，方向水平向右；(3)由平衡知識可知：細(xì)線拉力FT＝eq\f(mg,cos37°)＝1.25N.答案(1)0.75N(2)7.5×104N/C，方向水平向右(3)1.25N[能力提升練]9．將兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球a、b用絕緣細(xì)線相連，豎直懸掛于O點(diǎn)，其中球a帶正電、電荷量為q，球b不帶電，現(xiàn)加一電場強(qiáng)度方向平行豎直平面的勻強(qiáng)電場(沒畫出)，使整個(gè)裝置處于平衡狀態(tài)，且繃緊的絕緣細(xì)線Oa與豎直方向的夾角為θ＝30°，如圖所示，則所加勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小可能為()A．eq\f(mg,4q) B．eq\f(mg,q)C．eq\f(mg,2q) D．eq\f(\r(3)mg,4q)B[取小球a、b整體作為研究對象，則受重力2mg、懸線拉力T和電場力F作用處于平衡，此三力滿足如圖所示的三角形關(guān)系，由圖知F的最小值為2mgsin30°＝mg，由F＝qE知A、C、D錯，B對．]10．(多選)如圖所示，A、B兩球所帶電荷量均為2×10－5C，質(zhì)量均為0.72kg，其中A球帶正電荷，B球帶負(fù)電荷，A球通過絕緣細(xì)線吊在天花板上，B球一端固定絕緣棒，現(xiàn)將B球放在某一位置，能使絕緣細(xì)線伸直，A球靜止且與豎直方向的夾角為30°，則B球距離A球的距離可能為()A．0.5m B．0.8mC．1.2m D．2.5mAB[對A受力分析，受重力mg、繩的拉力FT、B對A的吸引力F，由分析知，A平衡時(shí)，F(xiàn)的最小值為F＝mgsin30°＝eq\f(kq2,r2)，解得r＝1m，所以兩球的距離d≤1m，A、B正確．]11．(浙江卷)(多選)如圖所示，把A、B兩個(gè)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(diǎn)．用絲綢摩擦過的玻璃棒與A球接觸，棒移開后將懸點(diǎn)OB移到OA點(diǎn)固定．兩球接觸后分開，平衡時(shí)距離為0.12m．已測得每個(gè)小球質(zhì)量是8.0×10－4kg，帶電小球可視為點(diǎn)電荷，重力加速度g＝10m/s2，靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2，則()A．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4eq\r(6)×10－8CD．A、B兩球連線中點(diǎn)處的電場強(qiáng)度為0ACD[因A、B兩球相同，故接觸后兩球所帶的電荷量相同，故A項(xiàng)正確；由題意知平衡時(shí)A、B兩球離懸點(diǎn)的高度為h＝eq\r(0.102－0.062)m＝0.08m，設(shè)細(xì)線與豎直方向夾角為θ，則tanθ＝eq\f(0.06,0.08)＝eq\f(3,4)，由tanθ＝eq\f(F,mg)，知A球所受的靜電力F＝mgtanθ＝6.0×10－3N，B項(xiàng)錯誤；由庫侖定律F＝keq\f(Q2,r2)，得B球所帶的電荷量Q＝req\r(\f(F,k))＝0.12×eq\r(\f(6.0×10－3,9.0×109))C＝4eq\r(6)×10－8C，則C項(xiàng)正確；A、B兩球帶同種電荷，則A、B兩球連線中點(diǎn)處的電場強(qiáng)度為0，故D項(xiàng)正確．]12．長為L的絕緣細(xì)線下端系一帶正電的小球，其帶電荷量為Q，懸于O點(diǎn)，如圖所示．當(dāng)在O點(diǎn)另外固定一個(gè)正電荷時(shí)，如果小球靜止在A處，則細(xì)線拉力是重力mg的兩倍，現(xiàn)將小球拉至圖中B處(θ＝60°)，放開小球讓它擺動．問：(1)固定在O處的正電荷的帶電荷量為多少？(2)小球擺回到A處時(shí)懸線拉力為多少？解析(1)小球靜止在A處受三個(gè)力作用：重力mg、靜電力F和細(xì)