高中物理一輪復(fù)習(xí)配餐作業(yè)20庫侖定律　電場(chǎng)力的性質(zhì)

配餐作業(yè)(二十)庫侖定律電場(chǎng)力的性質(zhì)eq\a\vs4\al(??)見學(xué)生用書P347A組·基礎(chǔ)鞏固題1．(傳統(tǒng)文化)中國宋代科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也?！边M(jìn)一步研究表明，地球周圍地磁場(chǎng)的磁感線分布示意如圖。結(jié)合上述材料，下列說法不正確的是()A．地理南、北極與地磁場(chǎng)的南、北極不重合B．地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng)，地磁南極在地理北極附近C．地球表面任意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行D．地磁場(chǎng)對(duì)射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用解析由題意可知，地理南、北極與地磁場(chǎng)的南、北極不重合，存在磁偏角，A項(xiàng)正確；磁感線是閉合的，再由圖可推知地球內(nèi)部存在磁場(chǎng)，地磁南極在地理北極附近，故B項(xiàng)正確；只有赤道上方附近的磁感線與地面平行，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子的運(yùn)動(dòng)方向與地磁場(chǎng)方向不平行，故地磁場(chǎng)對(duì)其有力的作用，這是磁場(chǎng)的基本性質(zhì)，故D項(xiàng)正確。答案C2．A、B是一條電場(chǎng)線上的兩個(gè)點(diǎn)，一帶負(fù)電的微粒僅在靜電力作用下以一定的初速度從A點(diǎn)沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，其速度v與時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖所示。則此電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布可能是選項(xiàng)圖中的()解析從圖象可以看出，粒子的速度隨時(shí)間逐漸減小，圖線的斜率增大，說明粒子的加速度逐漸增大，電場(chǎng)強(qiáng)度變大，從A到B電場(chǎng)線變密，綜合分析可知，負(fù)電荷順著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)正確。答案A3．(多選)用電場(chǎng)線能直觀、方便地比較電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱。如圖甲是等量異種點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)的電場(chǎng)線，圖乙是場(chǎng)中的一些點(diǎn)：O是電荷連線的中點(diǎn)，E、F是連線中垂線上相對(duì)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)，B、C和A、D也相對(duì)于O點(diǎn)對(duì)稱。則()A．B、C兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小和方向都相同B．A、D兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反C．E、O、F三點(diǎn)比較，O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最強(qiáng)D．B、O、C三點(diǎn)比較，O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最弱解析由等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布規(guī)律可知A、C、D項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤。答案ACD4．(多選)如圖所示，兩個(gè)帶等量正電荷的小球A、B(可視為點(diǎn)電荷)被固定在光滑絕緣水平面上。P、N是小球A、B連線的垂直平分線上的點(diǎn)，且PO＝ON?，F(xiàn)將一個(gè)電荷量很小的帶負(fù)電的小球C(可視為質(zhì)點(diǎn))從P點(diǎn)由靜止釋放，在小球C向N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，關(guān)于小球C的速度圖象中，可能正確的是()解析在AB的垂直平分線上，從無窮遠(yuǎn)處到O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度先變大后變小，到O點(diǎn)變?yōu)榱?，小球C受力沿垂直平分線，加速度先變大后變小，速度不斷增大，在O點(diǎn)加速度變?yōu)榱?，速度達(dá)到最大，v－t圖線的斜率先變大后變??；由O點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)處，速度變化情況與另一側(cè)速度的變化情況具有對(duì)稱性；如果P、N相距足夠遠(yuǎn)，則B項(xiàng)正確，如果P、N相距很近，則A項(xiàng)正確。答案AB5．(2017·江蘇)如圖所示，三塊平行放置的帶電金屬薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分別位于O、M、P點(diǎn)。由O點(diǎn)靜止釋放的電子恰好能運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)?，F(xiàn)將C板向右平移到P′點(diǎn)，則由O點(diǎn)靜止釋放的電子()A．運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)返回 B．運(yùn)動(dòng)到P和P′點(diǎn)之間返回C．運(yùn)動(dòng)到P′點(diǎn)返回 D．穿過P′點(diǎn)解析AB、BC之間為勻強(qiáng)電場(chǎng)，電子先加速后減速恰能到達(dá)P點(diǎn)，C板向右移動(dòng)，C板上的電荷量Q保持不變，B、C板間場(chǎng)強(qiáng)為E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4πkQ,εrS)，故BC板間的場(chǎng)強(qiáng)分布不變，電子靜止釋放后恰能運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)，之后反向運(yùn)動(dòng)，故A項(xiàng)正確。答案A6．(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(chǎng)，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(chǎng)強(qiáng)度的大小不變，突然將電場(chǎng)反向，若將此時(shí)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則下列描述速度與時(shí)間、加速度與位移之間變化關(guān)系的圖象正確的是()解析將電場(chǎng)反向，小球在水平方向上受到向右的電場(chǎng)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a＝eq\f(qE＋kx,m)，知a隨壓縮量x的減小均勻減小，當(dāng)脫離彈簧后，小球的加速度a＝eq\f(qE,m)，保持不變?？芍∏蛳茸黾铀俣戎饾u減小的加速運(yùn)動(dòng)，后做勻加速運(yùn)動(dòng)，故A、C項(xiàng)正確，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案AC7．(多選)如圖所示，兩個(gè)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，兩球在圖示實(shí)線位置靜止?，F(xiàn)將B球向左移動(dòng)少許，發(fā)現(xiàn)A球隨之移動(dòng)，兩球在虛線位置重新平衡，則重新平衡時(shí)的情況與移動(dòng)前相比，下列說法中正確的是()A．墻面對(duì)A的彈力變小 B．斜面對(duì)B的彈力變大C．推力F變小 D．兩小球之間的距離變小解析以A、B兩球整體為研究對(duì)象，受力分析如圖甲所示，由平衡條件得FBcosα＝(mA＋mB)g，F(xiàn)A＝F＋FBsinα，且α角為定值。以A為研究對(duì)象受力分析如乙圖所示，由平衡條件得F電cosβ＝mAg，F(xiàn)A＝F電sinβ，且β角減小。整理可得F電＝eq\f(mAg,cosβ)，隨β角減小，F(xiàn)電減小，結(jié)合庫侖定律可知，兩小球之間的距離變大，D項(xiàng)錯(cuò)誤；由FA＝F電sinβ可判斷FA減小，A項(xiàng)正確；FB＝eq\f(mA＋mBg,cosα)不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；推力F＝FA－FBsinα減小，C項(xiàng)正確。答案AC【解題技巧】考查連接體問題的動(dòng)態(tài)平衡，整體法、隔離法相結(jié)合是解決此類問題的根本方法。8．(2017·天津)(多選)如圖所示，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中，實(shí)線MN是一條方向未標(biāo)出的電場(chǎng)線，虛線AB是一個(gè)電子只在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡。設(shè)電子在A、B兩點(diǎn)的加速度大小分別為aA、aB，電勢(shì)能分別為EpA、EpB。下列說法正確的是()A．電子一定從A向B運(yùn)動(dòng)B．若aA>aB，則Q靠近M端且為正電荷C．無論Q為正電荷還是負(fù)電荷一定有EpA<EpBD．B點(diǎn)電勢(shì)可能高于A點(diǎn)電勢(shì)解析電子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)，虛線AB是電子只在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，電場(chǎng)力沿電場(chǎng)線直線曲線的凹側(cè)，電場(chǎng)的方向與電場(chǎng)力的方向相反，如圖所示。由所知條件無法判斷電子的運(yùn)動(dòng)方向，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；若aA>aB，說明電子在M點(diǎn)受到的電場(chǎng)力較大，M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度較大，根據(jù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布可知，靠近M端為場(chǎng)源電荷的位置，應(yīng)帶正電，故B項(xiàng)正確；無論Q為正電荷還是負(fù)電荷，一定有電勢(shì)φA>φB，電子電勢(shì)能Ep＝－eφ，電勢(shì)能是標(biāo)量，所以一定有EpA<EpB，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案BCB組·能力提升題9．如圖所示，一水平放置的金屬板正上方有一固定的正點(diǎn)電荷Q，一表面絕緣的帶正電小球(可視為質(zhì)點(diǎn)且不影響Q的電場(chǎng))，從左端以初速度v0滑上金屬板光滑的上表面，向右運(yùn)動(dòng)到右端，在運(yùn)動(dòng)過程中()A．小球先做減速運(yùn)動(dòng)再做加速運(yùn)動(dòng)B．小球受到的合力的沖量為零C．小球的電勢(shì)能先減小，后增加D．小球先加速運(yùn)動(dòng)，后減速運(yùn)動(dòng)解析金屬板的表面是一個(gè)等勢(shì)面，帶電小球受到的電場(chǎng)力沿豎直方向，水平方向不受外力，小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力不做功，電勢(shì)能不變，合外力的沖量為零，綜上所述，只有B項(xiàng)正確。 答案B10．一個(gè)外半徑為R，內(nèi)半徑為r的帶正電空心金屬球殼，球心在x軸上的O點(diǎn)，金屬球殼在周圍空間產(chǎn)生靜電場(chǎng)，則其電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E在x軸上的分布情況是()解析帶電金屬球殼內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)為零，所以D項(xiàng)正確。答案D11．如圖所示，在真空區(qū)域Ⅰ、Ⅱ中存在兩個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，其電場(chǎng)線方向豎直向下，在區(qū)域Ⅰ中有一個(gè)帶負(fù)電的粒子沿電場(chǎng)線以速度v0勻速下落，并進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ(電場(chǎng)范圍足夠大)。則選項(xiàng)圖中描述的粒子在這兩個(gè)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度－時(shí)間圖象中，可能正確的是(以v0方向?yàn)檎较?()解析帶負(fù)電的粒子受到重力和電場(chǎng)力的作用，在上面的電場(chǎng)中重力等于電場(chǎng)力，粒子恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在下面的電場(chǎng)中，電場(chǎng)力將大于重力，粒子做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，待速度為零后反向運(yùn)動(dòng)，然后返回上面的電場(chǎng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由分析可知，C項(xiàng)正確。答案C12．如圖所示，絕緣水平面上靜止著兩個(gè)質(zhì)量均為m、電量均為＋Q的物體A和B(A、B均可視為質(zhì)點(diǎn))，它們間的距離為r，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ。求：(1)A受的摩擦力為多大？(2)如果將A的電量增至＋4Q，兩物體開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它們的加速度第一次為零時(shí)，A、B各運(yùn)動(dòng)了多遠(yuǎn)距離？解析(1)由平衡條件可知A受的摩擦力f＝F＝keq\f(Q2,r2)。(2)物體運(yùn)動(dòng)后，當(dāng)加速度a＝0時(shí)，設(shè)A、B間距離為r′。根據(jù)牛頓第二定律：keq\f(4Q2,r′2)－μmg＝0，得r′＝2Qeq\r(\f(k,μmg))。由題意可知A、B運(yùn)動(dòng)的距離均為s＝eq\f(r′－r,2)。故s＝Qeq\r(\f(k,μmg))－eq\f(r,2)。答案(1)keq\f(Q2,r2)(2)A、B運(yùn)動(dòng)距離均為Qeq\r(\f(k,μmg))－eq\f(r,2)13．如圖所示，在光滑絕緣水平面上B點(diǎn)的正上方O處固定一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，在水平面上的A點(diǎn)放另一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量均為m，帶電荷量均為＋Q。C為AB直線上的另一點(diǎn)(O、A、B、C位于同一豎直平面上)，A、O間的距離為L，A、B和B、C間的距離均為eq\f(L,2)，在空間加一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)后A處的質(zhì)點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)。試問：(1)該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為多大？其方向如何？(2)給A處的質(zhì)點(diǎn)一個(gè)指向C點(diǎn)的初速度，該質(zhì)點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)時(shí)所受的電場(chǎng)力為多大？(3)若指向C點(diǎn)的初速度大小為v0，質(zhì)點(diǎn)到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的加速度和速度分別為多大？解析(1)根據(jù)庫侖定律有F＝keq\f(Q2,L2)，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件有Fsin30°＝EQ，由以上兩式得E＝eq\f(Fsin30°,Q)＝eq\f(kQ,2L2)，方向由A指向C(或水平向右)。(2)小球在B點(diǎn)受到的庫侖力F庫＝eq\f(kQ2,Lsin60°2)。由平行四邊形定則得合電場(chǎng)力F合＝eq\r(EQ2＋\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(kQ2,Lsin60°2)))2)＝eq\f(\r(73)kQ2,6L2)。(3)由牛頓第二定律得a＝eq\f(\f(kQ