2024版新教材高中物理課時(shí)分層作業(yè)五靜電場(chǎng)的力的性質(zhì)新人教版必修第三冊(cè)

課時(shí)分層作業(yè)(五)靜電場(chǎng)的力的性質(zhì)A組基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練1.(多選)如圖所示，帶箭頭的實(shí)線表示某一電場(chǎng)中的電場(chǎng)線的分布情況．一帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖中虛線所示．若不考慮其他力，則下列判斷正確的是()A．若粒子是從A運(yùn)動(dòng)到B，則粒子帶正電；若粒子是從B運(yùn)動(dòng)到A，則粒子帶負(fù)電B．不論粒子是從A運(yùn)動(dòng)到B，還是從B運(yùn)動(dòng)到A，粒子必帶負(fù)電C．若粒子是從B運(yùn)動(dòng)到A，則其加速度減小D．若粒子是從B運(yùn)動(dòng)到A，則其速度減小2．如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向向上，電場(chǎng)強(qiáng)度大小E＝5×105N/C，把電量為＋q＝2×10－9C的點(diǎn)電荷由靜止釋放，點(diǎn)電荷做直線運(yùn)動(dòng)．以下判斷正確的是()A．點(diǎn)電荷＋q受到的電場(chǎng)力大小為1×10－3NB.點(diǎn)電荷＋q受到的電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反C.點(diǎn)電荷＋q在勻強(qiáng)電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力不斷增大D.點(diǎn)電荷＋q在勻強(qiáng)電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力不斷減小3．如圖所示，正電荷q在電場(chǎng)中由P向Q做加速運(yùn)動(dòng)，而且加速度越來越大．由此可以判定，它所在的電場(chǎng)是圖中的()4.如圖所示，AB是某個(gè)點(diǎn)電荷的一根電場(chǎng)線，在電場(chǎng)線上O點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)電荷，它僅在靜電力作用下沿電場(chǎng)線向B運(yùn)動(dòng)．下列判斷正確的是()A．A、B兩處的電場(chǎng)強(qiáng)度方向不同B．電場(chǎng)線一定是由A指向BC．A點(diǎn)一定比B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大D．該電荷一定做加速運(yùn)動(dòng)5．用輕質(zhì)柔軟絕緣細(xì)線，拴一質(zhì)量為1.0×10－2kg，所帶電荷量為2.0×10－8C的小球，細(xì)線的上端固定于O點(diǎn)．現(xiàn)加一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖平衡時(shí)細(xì)線與鉛垂線成37°(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8).則下列說法正確的是()A．小球帶負(fù)電B．勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為1.5×108N/CC．平衡時(shí)細(xì)線的拉力為0.125ND．平衡時(shí)細(xì)線的拉力為0.175N6．如圖甲所示，A、B是某電場(chǎng)中一條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，一負(fù)電荷從A點(diǎn)由靜止釋放，僅在靜電力的作用下從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，其運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖乙所示．下列說法正確的是()A．該電場(chǎng)線的方向是由A指向BB．電荷在運(yùn)動(dòng)過程中加速度變大C．A點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)比B點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大D．該電場(chǎng)可能是由正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的7.如圖所示，A、B兩個(gè)帶電小球可以看成點(diǎn)電荷，用兩等長絕緣細(xì)線懸掛起來，在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，A、B靜止，且懸線都保持豎直．已知A、B相距3cm，A所帶電荷量為qA＝＋2.0×10－9C．k＝9.0×109N·m2/C2.下列說法正確的是()A．小球B帶正電，qB＝2.0×10－9CB．小球B帶負(fù)電，qB＝－2.0×10－9CC．勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E＝2×105N/C，方向水平向左D．A、B連線中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為1.6×105N/C，方向水平向右B組能力提升練8.均勻帶電球體在球的外部產(chǎn)生的電場(chǎng)與一個(gè)位于球心的、電荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)相同．如圖所示，半徑為R的球體上均勻分布著正電荷，在過球心O的直線上有A、B、C三個(gè)點(diǎn)，OB＝BA＝R，CO＝2R.若以O(shè)B為直徑在球內(nèi)挖一球形空腔，球的體積公式為V＝eq\f(4,3)πr3，則A、C兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小之比為()A．9∶25B．25∶9C．175∶207D．207∶1759．半徑為R的絕緣細(xì)圓環(huán)固定在圖示位置，圓心位于O點(diǎn)，環(huán)上均勻分布著電荷量為Q的正電荷．點(diǎn)A、B、C將圓環(huán)三等分，取走A、B處兩段弧長均為ΔL的小圓弧上的電荷．將一點(diǎn)電荷q置于OC延長線上距O點(diǎn)為2R的D點(diǎn)，O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度剛好為零．圓環(huán)上剩余電荷分布不變，q為()A．負(fù)電荷，q＝eq\f(2QΔL,πR)B．正電荷，q＝eq\f(\r(3)QΔL,πR)C．正電荷，q＝eq\f(2QΔL,πR)D．負(fù)電荷，q＝eq\f(2\r(3)QΔL,πR)10．如圖所示，一傾角為θ的斜面體和質(zhì)量為m的小物塊用輕彈簧拴接在一起，放在水平地面上，小物塊帶正電，所帶電荷量為q，其與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.裝置所在空間存在一個(gè)場(chǎng)強(qiáng)為E，水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，彈簧處于拉伸狀態(tài)，整個(gè)裝置始終處于靜止?fàn)顟B(tài)．下列說法正確的是()A．m一定受5個(gè)力作用B．若場(chǎng)強(qiáng)E變大，斜面體受到的地面支持力和摩擦力都將變大C．若qEsinθ＝mgcosθ，彈簧伸長量x0＝eq\f(qEcosθ＋mgsinθ,k)D．彈簧剪斷后，物塊有可能做曲線運(yùn)動(dòng)11.(多選)如圖，粗糙程度均勻的絕緣斜面下方O點(diǎn)處有一正點(diǎn)電荷，帶負(fù)電的小物體以初速度v1從M點(diǎn)沿斜面上滑，到達(dá)N點(diǎn)時(shí)速度為零，然后下滑回到M點(diǎn)，此時(shí)小物體的速度為v2.若小物體電荷量保持不變，OM＝ON，則下列說法正確的是()A．從M到N的過程中，電場(chǎng)力對(duì)小物體先做負(fù)功后做正功B．從N到M的過程中，小物體受到的摩擦力先增大后減小C．小物體上升的最大高度為eq\f(veq\o\al(2,1)－veq\o\al(2,2),4g)D．小物體上升的最大高度為eq\f(veq\o\al(2,1)＋veq\o\al(2,2),4g)課時(shí)分層作業(yè)(五)靜電場(chǎng)的力的性質(zhì)1．解析：根據(jù)做曲線運(yùn)動(dòng)物體所受合外力指向軌跡曲線內(nèi)側(cè)可知粒子所受靜電力的方向與電場(chǎng)線的方向相反，所以不論粒子是從A運(yùn)動(dòng)到B，還是從B運(yùn)動(dòng)到A，粒子必帶負(fù)電，故A錯(cuò)誤，B正確；電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大，所以粒子在B點(diǎn)受到的靜電力大，在B點(diǎn)時(shí)的加速度較大，若粒子是從B運(yùn)動(dòng)到A，則其加速度減小，故C正確；從B到A過程中粒子所受靜電力與速度方向成銳角，靜電力做正功，動(dòng)能增大，速度增大，故D錯(cuò)誤．答案：BC2．解析：點(diǎn)電荷＋q受到的電場(chǎng)力F＝Eq＝1×10－3N，A正確；點(diǎn)電荷＋q受到的電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，B錯(cuò)誤；根據(jù)F＝Eq，勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)不變，電荷不變，電場(chǎng)力不變，C、D錯(cuò)誤．答案：A3．解析：正電荷q在電場(chǎng)中由P向Q做加速運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力方向與速度方向相同，與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，可知，電場(chǎng)強(qiáng)度方向由P→Q；根據(jù)牛頓第二定律可知，加速度與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，電荷的加速度增大，場(chǎng)強(qiáng)增大，電場(chǎng)線越來越密．D正確．答案：D4．解析：電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，可知，A、B兩處的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，A錯(cuò)誤；電荷由靜止向B運(yùn)動(dòng)，所受電場(chǎng)力的方向由A指向B，但是電荷的電性未知，無法判斷電場(chǎng)線的方向，B錯(cuò)誤；電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大小，一根電場(chǎng)線，無法判斷A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)線疏密，無法比較電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，C錯(cuò)誤；僅在靜電力作用下沿電場(chǎng)線向B運(yùn)動(dòng)，一定做加速運(yùn)動(dòng)，D正確．答案：D5．解析：根據(jù)題意及圖可知，小球帶正電，故A錯(cuò)誤；對(duì)小球進(jìn)行受力分析如圖所示，由幾何關(guān)系可知qE＝mgtan37°，解得E＝3.75×106N/C，故B錯(cuò)誤；細(xì)線的拉力為FT＝eq\f(mg,cos37°)＝0.125N，故C正確，D錯(cuò)誤．答案：C6．解析：根據(jù)題意及題圖甲可知，負(fù)電荷由靜止釋放，僅在靜電力作用下運(yùn)動(dòng)，由負(fù)電荷受力和電場(chǎng)線方向關(guān)系可得該電場(chǎng)線的方向是由B指向A，A錯(cuò)誤；v-t圖線的斜率反映加速度，由圖乙知速度切線斜率減小，電荷在運(yùn)動(dòng)過程中加速度減小，B錯(cuò)誤；電荷的加速度減小，即受力減小，所以電場(chǎng)強(qiáng)度減小，A點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)比B點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大，C正確；由電場(chǎng)線的方向是由B指向A，若電場(chǎng)由正點(diǎn)電荷產(chǎn)生，則該正點(diǎn)電荷位置為B右側(cè)，又由于A點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)比B點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大，所以該電場(chǎng)不可能是由正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的，D錯(cuò)誤．答案：C7．解析：勻強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)兩個(gè)小球的電場(chǎng)力方向相反，要使它們都平衡，兩個(gè)球必定是異種電荷，故小球B帶負(fù)電．由題意可知A球受力平衡，水平方向合外力等于零，B對(duì)A的作用力方向向右，所以要加一個(gè)方向水平向左的電場(chǎng)；對(duì)A、B受力分析，則根據(jù)平衡條件得qBE＝keq\f(qAqB,r2)，qAE＝keq\f(qAqB,r2)，代入數(shù)據(jù)解得E＝2×104N/C，qB＝qA＝2.0×10－9C，A、C錯(cuò)誤，B正確．A、B在連線中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，均為E1＝keq\f(qA,（\f(1,2)r）2)＝4keq\f(qA,r2)＝4E，方向水平向右；則A、B連線中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E′＝2E1－E＝7E＝1.4×105N/C，方向水平向右，D錯(cuò)誤．答案：B8．解析：設(shè)原來半徑為R的整個(gè)均勻帶電球體的電荷量為Q，由于均勻帶電，可知被挖的球形空腔部分的電荷量為Q′＝eq\f(V′,V)Q＝eq\f(\f(4,3)π（\f(R,2)）3,\f(4,3)πR3)Q＝eq\f(1,8)Q.可知以O(shè)B為直徑在球內(nèi)挖一球形空腔后，A、C兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于整個(gè)均勻帶電球體在A、C兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度減去被挖的球形在A、C兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，則有EA＝eq\f(kQ,（2R）2)－eq\f(kQ′,（\f(R,2)＋R）2)＝eq\f(7kQ,36R2)，EC＝eq\f(kQ,（2R）2)－eq\f(kQ′,（\f(R,2)＋2R）2)＝eq\f(23kQ,100R2)，可得eq\f(EA,EC)＝eq\f(175,207).C正確．答案：C9．解析：取走A、B處兩段弧長均為ΔL的小圓弧上的電荷，根據(jù)對(duì)稱性可知，圓環(huán)在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為與A在同一直徑上的A1和與B在同一直徑上的B1產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和，如圖所示．因?yàn)閮啥位￠L非常小，故可看成點(diǎn)電荷，則有E1＝keq\f(\f(QΔL,2πR),R2)＝keq\f(QΔL,2πR3).由圖可知，兩場(chǎng)強(qiáng)的夾角為120°，則兩者的合場(chǎng)強(qiáng)為E＝E1＝keq\f(QΔL,2πR3).根據(jù)O點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為0，則放在D點(diǎn)的點(diǎn)電荷帶負(fù)電，大小為E′＝E＝keq\f(QΔL,2πR3)，根據(jù)E′＝keq\f(q,（2R）2)，聯(lián)立解得q＝eq\f(2QΔL,πR).故選A.答案：A10．解析：小物塊在斜面上受重力、電場(chǎng)力、彈簧的拉力、可能受斜面的支持力和斜面的摩擦力，故A錯(cuò)誤．對(duì)整體受力分析可知，若場(chǎng)強(qiáng)E變大，斜面體受到的地面摩擦力變大，而支持力保持不變，故B錯(cuò)誤．若qEsinθ＝mgcosθ，斜面對(duì)物塊的支持力為零，物塊與斜面之間沒有摩擦力，則mgsinθ＋qEcosθ＝kx0，解得彈簧的伸長量為x0＝eq\f(mgsinθ＋qEcosθ,k)，故C正確．若物塊與斜面間沒有彈力，則剪斷彈簧后，由于重力與電場(chǎng)力為恒力，其合力大小與彈簧彈力等大，所以剪斷彈簧后，物塊沿斜面向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；若物塊與斜面之間有彈力，剪斷彈簧后，物塊不可能離開斜面．故物塊不可能做曲線運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤．答案：C11．解析：從M到N的過程中，帶負(fù)電的小物體與正點(diǎn)電荷產(chǎn)生吸引力，兩者間的距離先減小后增大，則電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功，故A錯(cuò)誤；由題分析可知，從N到M的過程中，帶負(fù)電的小物體受到的電場(chǎng)力垂直斜面的分力先增大后減小，而重力垂直于斜面的分力不變，則垂直于斜面方向的合力先增大后減小，則小物體受到的支持力先增大后減小，摩擦力先增