2024-2025學(xué)年高中物理重難強(qiáng)化訓(xùn)練1電場(chǎng)力的性質(zhì)含解析粵教版選修3-1

PAGE6-重難強(qiáng)化訓(xùn)練(一)電場(chǎng)力的性質(zhì)(時(shí)間：40分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分)1．(多選)一帶電荷量為q的檢驗(yàn)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大小為F，該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小為E，則下面能正確反映這三者關(guān)系的是()BC[靜電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與放入的摸索電荷的電荷量及受到的電場(chǎng)力無(wú)關(guān)，只與電場(chǎng)本身的性質(zhì)有關(guān)，所以選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的摸索電荷受到的電場(chǎng)力與電荷的電荷量成正比，故選項(xiàng)C正確．]2．一帶負(fù)電荷的質(zhì)點(diǎn)，在電場(chǎng)力作用下沿曲線abc從a運(yùn)動(dòng)到c，已知質(zhì)點(diǎn)的速率是遞減的．關(guān)于b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向，下列圖示中可能正確的是(虛線是曲線在b點(diǎn)的切線()D[負(fù)電荷所受的電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反，曲線運(yùn)動(dòng)中質(zhì)點(diǎn)所受的合力(本題是電場(chǎng)力)方向指向軌跡的凹側(cè)．因質(zhì)點(diǎn)的速度方向是遞減的，故電場(chǎng)力方向與速度方向成鈍角，所以正確選項(xiàng)是D.]3．下列選項(xiàng)中的各eq\f(1,4)圓環(huán)大小相同，所帶電荷量已在圖中標(biāo)出，且電荷勻稱分布，各eq\f(1,4)圓環(huán)間彼此絕緣．坐標(biāo)原點(diǎn)O處電場(chǎng)強(qiáng)度最大的是()B[將圓環(huán)分割成微元，依據(jù)對(duì)稱性和矢量疊加，D項(xiàng)O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零，C項(xiàng)等效為其次象限內(nèi)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)，大小與A項(xiàng)的相等，B項(xiàng)正、負(fù)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相互垂直，合場(chǎng)強(qiáng)是其中一個(gè)的eq\r(2)倍，也是A、C項(xiàng)場(chǎng)強(qiáng)的eq\r(2)倍，因此B項(xiàng)正確．]4.A、B是一條電場(chǎng)線上的兩個(gè)點(diǎn)，一帶負(fù)電的微粒僅在電場(chǎng)力作用下以肯定的初速度從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)線分布可能是下圖中的()A[依據(jù)帶電微粒的v-t圖象可知，帶負(fù)電的微粒做加速度漸漸增大的減速運(yùn)動(dòng)．受到的電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)線在該點(diǎn)切線的方向相反，并且電場(chǎng)力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，電場(chǎng)力漸漸增大，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；在選項(xiàng)D所描述的狀況下，帶電微粒加速運(yùn)動(dòng)，則選項(xiàng)D錯(cuò)誤；只有選項(xiàng)A正確．]5.如圖為真空中兩點(diǎn)電荷A、B形成的電場(chǎng)中的一簇電場(chǎng)線，該電場(chǎng)線關(guān)于虛線對(duì)稱，O點(diǎn)為A、B點(diǎn)電荷連接的中點(diǎn)，a、b為其連線的中垂線上對(duì)稱的兩點(diǎn)，則下列說(shuō)法正確的是()A．A、B可能帶等量異號(hào)的正、負(fù)電荷B．A、B可能帶不等量的正電荷C．a(chǎn)、b兩點(diǎn)處無(wú)電場(chǎng)線，故其電場(chǎng)強(qiáng)度可能為零D．同一摸索電荷在a、b兩點(diǎn)處所受電場(chǎng)力大小相等，方向肯定相反D[依據(jù)題圖中的電場(chǎng)線分布可知，A、B帶等量的正電荷，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；a、b兩點(diǎn)處雖然沒(méi)有畫電場(chǎng)線，但其電場(chǎng)強(qiáng)度肯定不為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由題圖可知，a、b兩點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，同一摸索電荷在a、b兩點(diǎn)處所受電場(chǎng)力大小相等，方向肯定相反，選項(xiàng)D正確．]6.如圖所示為兩個(gè)固定在同一水平面上的點(diǎn)電荷，距離為d，電荷量分別為＋Q和－Q.在它們的水平中垂線上固定一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、內(nèi)壁光滑的絕緣細(xì)管，有一電荷量為＋q的小球以初速度v0從管口射入，則小球()A．速度先增大后減小B．受到的庫(kù)侖力先做負(fù)功后做正功C．受到的庫(kù)侖力最大值為eq\f(8kQq,d2)D．管壁對(duì)小球的彈力最大值為eq\f(4kQq,d2)C[由等量異種電荷形成的電場(chǎng)特點(diǎn)，依據(jù)小球的受力狀況可知在細(xì)管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力為重力，小球速度始終增大，A錯(cuò)誤；庫(kù)侖力水平向右，不做功，B錯(cuò)誤；在連線中點(diǎn)處庫(kù)侖力最大，F(xiàn)＝eq\f(kqQ,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))\s\up10(2))＋eq\f(kqQ,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))\s\up10(2))＝eq\f(8kqQ,d2)，C正確；管壁對(duì)小球的彈力與庫(kù)侖力是平衡力，所以最大值為eq\f(8kqQ,d2)，D錯(cuò)誤．]二、非選擇題(14分)7．質(zhì)量均為m的三個(gè)帶電小球A、B、C放置在光滑絕緣的水平面上，相鄰球間的距離均為L(zhǎng)，A球帶電量qA＝＋10q；B球帶電量qB＝＋q.若在C球上加一個(gè)水平向右的恒力F，如圖所示，要使三球能始終保持L的間距向右運(yùn)動(dòng)，問(wèn)：外力F為多大？C球帶電的電性？[解析]由于A、B兩球都帶正電，它們相互排斥，C球必需對(duì)A、B都吸引，才能保證系統(tǒng)向右加速運(yùn)動(dòng)，故C球帶負(fù)電荷．以三球?yàn)檎w，設(shè)系統(tǒng)加速度為a，則F＝3ma隔離A、B，由牛頓其次定律可知：對(duì)A：eq\f(kqAqC,4L2)－eq\f(kqAqB,L2)＝ma對(duì)B：eq\f(kqAqB,L2)＋eq\f(kqBqC,L2)＝ma聯(lián)立解得F＝70keq\f(q2,L2).[答案]70keq\f(q2,L2)負(fù)電荷一、選擇題(本題共4小題，每小題6分)1.(多選)如圖所示，有一帶電物體處在一個(gè)斜向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E中，由靜止起先沿天花板向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．物體肯定帶正電B．物體肯定帶負(fù)電C．物體不肯定受彈力的作用D．物體肯定受彈力的作用AD[若物體帶負(fù)電荷，則受電場(chǎng)力向右下方，重力向下，則物體必定斜向下運(yùn)動(dòng)，不符合題意，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；若物體帶正電，則受力分析如圖所示，因物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則合力必為零，肯定受到摩擦力，必定受到彈力作用，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．]2.(多選)兩個(gè)帶等量正電的點(diǎn)電荷，固定在圖中a、b兩點(diǎn)，ab＝L，MN為ab連線的中垂線，交直線ab于O點(diǎn)，A為MN上的一點(diǎn)，取無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零．一帶負(fù)電的摸索電荷q，僅在靜電力作用下運(yùn)動(dòng)，則()A．若q由A點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，加速度先增大后減小B．若在A點(diǎn)給q一個(gè)合適的初速度，它可以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)C．q由A點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能漸漸增大D．若q從A點(diǎn)由靜止釋放，其將以O(shè)點(diǎn)為對(duì)稱中心做往復(fù)運(yùn)動(dòng)BCD[依據(jù)等量同種電荷的電場(chǎng)線分布規(guī)律可知，從O到M(無(wú)窮遠(yuǎn))電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小，故若q由MN連線上的A點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，加速度可能先增大后減小，也可能始終減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因?yàn)樵谝設(shè)為圓心的中垂面上，電場(chǎng)線背離O點(diǎn)，故若在A點(diǎn)給q一個(gè)合適的初速度，則此負(fù)電荷所受的電場(chǎng)力方向指向O點(diǎn)，則它可以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；q由A點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做正功，其動(dòng)能漸漸增大，選項(xiàng)C正確；若q從A點(diǎn)由靜止釋放，則電荷先向O點(diǎn)加速運(yùn)動(dòng)，然后向下遠(yuǎn)離O點(diǎn)做減速運(yùn)動(dòng)，減到零后返回，這樣將會(huì)在以O(shè)點(diǎn)為對(duì)稱中心做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確．]3.如圖所示，在豎直放置的光滑半圓弧絕緣細(xì)管的圓心O處放一點(diǎn)電荷，將質(zhì)量為m，帶電量為q的小球從圓弧管的水平直徑端點(diǎn)C由靜止釋放，小球沿細(xì)管滑到最低點(diǎn)B時(shí)，對(duì)管壁恰好無(wú)壓力．則放于圓心處的點(diǎn)電荷在C點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為()A．eq\f(2mg,q) B．eq\f(3mg,q)C．eq\f(4mg,q) D．eq\f(5mg,q)B[在B點(diǎn)由庫(kù)侖力和重力的合力供應(yīng)向心力，qE－mg＝meq\f(v2,R)，qE＝meq\f(v2,R)＋mg，小球從C到B電場(chǎng)力不做功，由動(dòng)能定理mgR＝eq\f(1,2)mv2，兩個(gè)式子聯(lián)立可知E＝eq\f(3mg,q).點(diǎn)電荷在C點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小與B點(diǎn)相同，故B正確．]4．(多選)如圖所示，金屬板帶電荷量為＋Q，質(zhì)量為m的金屬小球帶電荷量為＋q，當(dāng)小球靜止后，懸掛小球的絕緣細(xì)線與豎直方向間的夾角為α，小球(可視為質(zhì)點(diǎn))與金屬板中心O恰好在同一條水平線上，且距離為L(zhǎng).下列說(shuō)法正確的是()A．＋Q在小球處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為E1＝eq\f(kQ,L2)B．＋Q在小球處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為E1＝eq\f(mgtanα,q)C．＋q在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為E2＝eq\f(kq,L2)D．＋q在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為E2＝eq\f(mgtanα,Q)BC[對(duì)金屬小球受力分析，由平衡條件可得Tcosα＝mg，Tsinα＝F＝E1q.可求得E1＝eq\f(mgtanα,q)，故A錯(cuò)誤，B正確；依據(jù)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式可知，＋q在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為E2＝eq\f(kq,L2)，故C正確，D錯(cuò)誤．]二、非選擇題(26分)5.(13分)如圖所示，真空中兩個(gè)相同的小球帶有等量同種電荷，質(zhì)量均為m，分別用絕緣細(xì)線懸掛于絕緣天花板上同一點(diǎn)，平衡時(shí)，B球偏離豎直方向θ角，A球豎直且與墻壁接觸，此時(shí)A、B兩球位于同一高度且相距L.求：(1)每個(gè)小球帶的電荷量q；(2)B球所受繩的拉力FT；(3)墻壁對(duì)A球的彈力FN.[解析](1)對(duì)B球受力分析如圖所示：B球受三個(gè)力且處于平衡狀態(tài)，其中重力與庫(kù)侖力的合力大小等于繩子拉力的大小，方向與繩子拉力方向相反，由圖可知：F庫(kù)＝mgtanθ＝eq\f(kq2,L2)， ①解得：q＝Leq\r(\f(mgtanθ,k)).(2)由B球的受力分析知，F(xiàn)T＝eq\f(mg,cosθ). ②(3)分析A球的受力狀況知FN＝F庫(kù)＝keq\f(q2,L2) ③結(jié)合①得FN＝mgtanθ.[答案](1)Leq\r(\f(mgtanθ,k))(2)eq\f(mg,cosθ)(3)mgtanθ6．(13分)如圖所示，有一水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為E＝1.25×104N/C，一根長(zhǎng)L＝1.5m、與水平方向的夾角θ＝37°的光滑絕緣細(xì)直桿MN固定在電場(chǎng)中，桿的下端M固定一個(gè)帶電小球A，電荷量Q＝＋4.5×10－6C；另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動(dòng)，電荷量為q＝＋1.0×10－6C、質(zhì)量為m＝1.0×10－2kg.將小球B從桿的上端N靜止釋放，小球B起先運(yùn)動(dòng)．求：(A、B可視為點(diǎn)電荷，靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，(1)小球B起先運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為多大？(2)小球B的速