（北京專用）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第九章 第1講 電場(chǎng)的力的性質(zhì)精練（含解析）

第1講　電場(chǎng)的力的性質(zhì) A組　基礎(chǔ)鞏固 1.(2017西城期末)如圖所示,用絕緣柱支持的導(dǎo)體A和B彼此接觸,起初它們不帶電,貼在兩端下部的金屬箔是閉合的。把帶正電的物體C移近A端,然后把A和B分開較遠(yuǎn)的距離,再移去C,則(　　) A.C移近A端時(shí),A端的金屬箔張開,B端的金屬箔閉合 B.C移近A端時(shí),A端的金屬箔閉合,B端的金屬箔張開 C.A和B分開,移去C后,A端的金屬箔會(huì)立即閉合 D.A和B分開,移去C后,A端的金屬箔仍會(huì)張開 答案　D　當(dāng)帶正電物體C移近A端時(shí),由于靜電感應(yīng),A端聚集負(fù)電荷,B端聚集等量正電荷,金屬箔均張開,A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤;將A、B分開,移去C后,A、B仍帶電,金屬箔仍然張開,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤,D選項(xiàng)正確。 2.(2018海淀期末)放在絕緣支架上的兩個(gè)相同金屬球相距為d,球的半徑比d小得多,分別帶有q和-3q的電荷,相互作用力為F?，F(xiàn)將這兩個(gè)金屬球接觸,然后分開,仍放回原處,則它們的相互作用力將為(　　) A.引力且大小為3F B.斥力且大小為F/3 C.斥力且大小為2F D.斥力且大小為3F 答案　B　由庫侖定律知,兩球未接觸前相互作用力F=kq·3qd2=k3q2d2。兩球接觸后,電荷先中和再平分,每個(gè)金屬球帶電荷量均為-q,此時(shí)兩球間的相互作用力F'=kq2d2=F3,因同種電荷相互排斥,則此時(shí)兩球間的相互作用力為斥力。 3.如圖所示,真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷分別位于M點(diǎn)和N點(diǎn),它們所帶電荷量分別為q1和q2。已知在M、N連線上某點(diǎn)P處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,且MP=3PN,則(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.q1=3q2 B.q1=9q2 C.q1=13q2 D.q1=19q2 答案　B　已知EP合=0,所以kq1MP2=kq2PN2,解得q1=9q2。 4.(2017東城期末)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線如圖所示,a、b是電場(chǎng)中的兩點(diǎn)。下列說法中正確的是(　　) A.a點(diǎn)電勢(shì)一定小于b點(diǎn)電勢(shì) B.a點(diǎn)電勢(shì)一定等于b點(diǎn)電勢(shì) C.a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定小于b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度 D.a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定等于b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度 答案　D　沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,a點(diǎn)電勢(shì)大于b點(diǎn)電勢(shì);勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)處處相同,a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同。故選D。 5.(2017朝陽一模)如圖所示,兩條不等長(zhǎng)的細(xì)線一端固定在同一點(diǎn),另一端分別拴兩個(gè)帶同種電荷的小球,兩小球所帶的電荷量分別為q1、q2,質(zhì)量分別為m1、m2,當(dāng)兩小球靜止時(shí)恰好處于同一水平線上,且α>β,則造成α>β的原因是(　　) A.m1<m2 B.m1>m2 C.q1<q2 D.q1>q2 答案　A　對(duì)兩小球分別受力分析如圖所示,其中兩小球所受的庫侖力屬于一對(duì)作用力與反作用力,大小相等。根據(jù)力的平衡可得m1g=F庫21tanα,m2g=F庫12tanβ,因α>β,故tan α>tan β,故m1<m2,故選A。 6.(2017北京理綜,22)如圖所示,長(zhǎng)l=1 m的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定,下端連接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球,小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,繩與豎直方向的夾角θ=37°。已知小球所帶電荷量q=1.0×10-6 C,勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E=3.0×103 N/C,取重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求: (1)小球所受電場(chǎng)力F的大小; (2)小球的質(zhì)量m; (3)將電場(chǎng)撤去,小球回到最低點(diǎn)時(shí)速度v的大小。 答案　(1)3.0×10-3 N　(2)4.0×10-4 kg　(3)2.0 m/s 解析　(1)F=qE=3.0×10-3 N (2)由qEmg=tan 37°,得m=4.0×10-4 kg (3)由mgl(1-cos 37°)=12mv2,得 v=2gl(1-cos37°)=2.0 m/s B組　綜合提能 1.下列選項(xiàng)中的各14圓環(huán)大小相同,所帶電荷量已在圖中標(biāo)出,且電荷均勻分布,各14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(　　) 答案　B　由對(duì)稱性可知,A、C圖中在O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等,D圖中在O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為0,B圖中兩14圓環(huán)在O點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)最大,選項(xiàng)B正確。 2.如圖,P是固定的點(diǎn)電荷,虛線是以P為圓心的兩個(gè)圓。帶電粒子Q在P的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡與兩圓在同一平面內(nèi),a、b、c為軌跡上的三個(gè)點(diǎn)。若Q僅受P的電場(chǎng)力作用,其在a、b、c點(diǎn)的加速度大小分別為aa、ab、ac,速度大小分別為va、vb、vc。則(　　) A.aa>ab>ac,va>vc>vb B.aa>ab>ac,vb>vc>va C.ab>ac>aa,vb>vc>va D.ab>ac>aa,va>vc>vb 答案　D　帶電粒子在電場(chǎng)中僅受電場(chǎng)力作用,由牛頓第二定律知加速度a=Fm=qQEm,E=kqPr2,因?yàn)閞b<rc<ra,所以ab>ac>aa; 由動(dòng)能定理有Wab=qQUab=12mvb2-12mva2 Wbc=qQUbc=12mvc2-12mvb2 因?yàn)閃ab<0,所以va>vb 因?yàn)閃bc>0,所以vc>vb 因?yàn)閨Uab|>|Ubc|,所以va>vc 故有va>vc>vb,D項(xiàng)正確。 3.(多選)(2017西城期末)把a(bǔ)、b兩個(gè)完全相同的導(dǎo)體小球分別用長(zhǎng)為l的絕緣細(xì)線拴接,小球質(zhì)量均為m。先讓a球帶上+q的電荷量并懸掛于O點(diǎn),如圖所示?，F(xiàn)將不帶電的小球b也懸掛于O點(diǎn)(圖中未畫出),兩球接觸后由于靜電斥力分開,平衡時(shí)兩球相距l(xiāng)。已知重力加速度為g,靜電力常量為k,帶電小球可視為點(diǎn)電荷。關(guān)于a球所受的靜電力大小F及O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小E,下列判斷正確的是(　　) A.F=33mg B.F=3mg C.E=3kql2 D.E=3kq2l2 答案　AD　完全相同的兩球接觸后帶電荷量均變?yōu)?q2,平衡后位置如圖(a)所示,對(duì)a受力分析如圖(b)所示,則有F=mg tan 30°=33mg,故A選項(xiàng)正確,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;a、b在O點(diǎn)產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)如圖(c)所示,E=2kq2l2 cos 30°=3kq2l2,C選項(xiàng)錯(cuò)誤,D選項(xiàng)正確。 4.(2018石景山一模)如圖所示,直徑為L(zhǎng)的光滑絕緣半圓環(huán)固定在豎直面內(nèi),電荷量為q1、q2的兩個(gè)正點(diǎn)電荷分別置于半圓環(huán)的兩個(gè)端點(diǎn)A、B處,半圓環(huán)上穿著一帶正電的小球(可視為點(diǎn)電荷),小球靜止時(shí)位于P點(diǎn),PA與AB間的夾角為α。若不計(jì)小球的重力,下列關(guān)系式中正確的是(　　) A.tan3 α=q2q1 B.tan2 α=q2q1 C.tan3α=q1q2 D.tan2 α=q1q2 答案　A　設(shè)小球所帶電荷量為q,則帶電荷量為q1的點(diǎn)電荷與小球之間的庫侖力和帶電荷量為q2的點(diǎn)電荷與小球之間的庫侖力應(yīng)滿足tan α=F2F1=kq2q(Lsinα)2kq1q(Lcosα)2=q2q1·1tan2α 即 tan3 α=q2q1,故A正確。 5.(2017海淀一模節(jié)選)為研究一均勻帶正電球體A周圍靜電場(chǎng)的性質(zhì),小明同學(xué)在干燥的環(huán)境中先將A放在一靈敏電子秤的絕緣托盤上(如圖所示),此時(shí)電子秤的示數(shù)為N1;再將另一小球B用絕緣細(xì)線懸掛在一絕緣支架上,使其位于A球的正上方P點(diǎn),電子秤穩(wěn)定時(shí)的示數(shù)減小為N2。已知小球B所帶電荷量為-q,且q遠(yuǎn)小于球A所帶的電荷量,球A與球B間的距離遠(yuǎn)大于兩球的半徑。根據(jù)上述信息,求: (1)球B對(duì)球A的庫侖力大小和方向; (2)球A在P點(diǎn)處激發(fā)的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小E0。 答案　(1)N1-N2　方向豎直向上　 (2)N1-N2q 解析　(1)設(shè)球A所受重力為G,球B在P點(diǎn)時(shí)對(duì)球A的吸引力為FP。在沒有放置球B時(shí),對(duì)于球A根據(jù)平衡條件有 N1=G 放入球B后,對(duì)球A根據(jù)平衡條件有FP+N2=G 所以球B對(duì)球A的庫侖力大小FP=N1-N2 方向豎直向上 (2)根據(jù)牛頓第三定律可知,球A對(duì)球B的吸引力大小FB=N1-N2 因此A球在P點(diǎn)處激發(fā)的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小 E0=FBq=N1-N2q 8