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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 第20講 電荷守恒定律 庫侖定律(含解析)
1.xx?朝陽期末如圖K20-1所示,絕緣細(xì)線的一端與一帶正電的小球M相連接,另一端固定在天花板上,在小球M下面的一絕緣水平面上固定了另一個(gè)帶電小球N,在下列情況下,小球M能處于靜止?fàn)顟B(tài)的是( )
A B
C D
圖K20-1
2.如圖K20-2所示,在O點(diǎn)放置正點(diǎn)電荷Q,A、B兩點(diǎn)的連線過O點(diǎn),且OA=AB,以下說法正確的是( )
圖K20-2
A.將質(zhì)子從A點(diǎn)由靜止釋放,質(zhì)子向B點(diǎn)做勻加速運(yùn)動(dòng)
B.若質(zhì)子在A點(diǎn)的加速度為a0,則
2、質(zhì)子在B點(diǎn)的加速度為
C.若電子以O(shè)A為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v,則電子以O(shè)B為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為2v
D.若電子以O(shè)A為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v,則電子以O(shè)B為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為
圖K20-3
3.xx·武昌聯(lián)考如圖K20-3所示,A、B為兩個(gè)質(zhì)量相同的帶電介質(zhì)小球,用等長絕緣細(xì)絲線懸掛起來.左邊放一個(gè)帶正電的小球C時(shí),兩懸線都保持豎直方向.若把小球C移走,圖K20-4中可以表示A、B兩球的位置關(guān)系的是( )
A B C D
圖K20-4
4.(雙選)如圖K20-5所示,兩個(gè)帶電小球A、B
3、的質(zhì)量分別為m1、m2,帶電荷量分別為q1、q2.靜止時(shí)兩懸線與豎直方向的夾角分別為θ1、θ2,且恰好處于同一水平面上,則( )
圖K20-5
A.若q1=q2,則θ1=θ2
B.若q1<q2,則θ1>θ2
C.若m1=m2,則θ1=θ2
D.若m1<m2,則θ1>θ2
5.xx·南寧模擬(雙選)如圖K20-6所示,把一個(gè)帶電小球A固定在光滑的水平絕緣桌面上,在桌面的另一處放置一個(gè)帶電小球B.現(xiàn)給小球B一個(gè)沿垂直A、B連線方向的初速度v0,則( )
圖K20-6
A.若A、B帶異種電荷,B一定做圓周運(yùn)動(dòng)
B.若A、B帶異種電荷,B可能做加速度、速度均變小的曲線
4、運(yùn)動(dòng)
C.若A、B帶同種電荷,B一定做遠(yuǎn)離A的變加速曲線運(yùn)動(dòng)
D.若A、B帶異種電荷,B的動(dòng)能一定會(huì)減小
6.xx·廣州模擬如圖K20-7甲所示,一條長為3L的絕緣絲線穿過兩個(gè)質(zhì)量都是m的小金屬環(huán)A和B,將絲線的兩端共同系于天花板上的O點(diǎn),使金屬環(huán)帶電后,便因排斥而使絲線構(gòu)成一個(gè)等邊三角形,此時(shí)兩環(huán)恰處于同一水平線上,若不計(jì)環(huán)與線間的摩擦,求金屬環(huán)所帶電荷量是多少?某同學(xué)在解答這道題時(shí)的過程如下:
設(shè)電荷量為q,小環(huán)受到三個(gè)力的作用,拉力T、重力mg和庫侖力F,受力分析如圖乙,由受力平衡知識得k=mgtan30°,解得q=.
甲 乙
圖K20-7
5、你認(rèn)為他的解答是否正確?如果不正確,請給出你的解答.
圖K20-8
7.如圖K20-8所示,將兩個(gè)擺長均為l的單擺懸于O點(diǎn),擺球質(zhì)量均為m,帶電荷量均為q(q>0).將另一個(gè)帶電荷量也為q(q>0)的小球從O點(diǎn)正下方較遠(yuǎn)處緩慢移向O點(diǎn),當(dāng)三個(gè)帶電小球分別處在等邊三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)上時(shí),擺線的夾角恰好為120°,則此時(shí)擺線上的拉力大小等于( )
A.mg B.mg
C.2· D.·
8.(雙選)如圖K20-9所示,光滑絕緣水平桌面上有A、B兩個(gè)帶電小球(可以看成點(diǎn)電荷),A球帶電荷量為+2q,B球帶電荷量為-q,將它們同時(shí)由靜止開始
6、釋放,A球加速度的大小為B球的2倍.現(xiàn)在A、B連線的中點(diǎn)固定一個(gè)帶電小球C(也可看作點(diǎn)電荷),再同時(shí)由靜止釋放A、B兩球,釋放瞬間兩球加速度大小相等.則C球帶電荷量可能為( )
圖K20-9
A.q B.q C.q D.4q
9.如圖K20-10所示,水平光滑絕緣細(xì)管中,兩個(gè)相同的帶電金屬小球相向運(yùn)動(dòng),當(dāng)相距L時(shí),加速度大小均為a,已知A球帶電荷量為+q,B球帶電荷量為-3q.當(dāng)兩球相碰后再次相距為L時(shí),兩球加速度大小為多大?
圖K20-10
10.xx·上海十校聯(lián)考有三根長度均為L=0.3 m的不可伸長的絕緣細(xì)線,其中兩根的
7、一端分別固定在天花板上的P、Q點(diǎn),另一端分別拴有質(zhì)量均為m=0.12 kg的帶電小球A和B,其中A球帶正電,電荷量為q=3×10-6 C.A、B之間用第三根線連接起來.在水平向左的勻強(qiáng)電場作用下,A、B保持靜止,Q、B間細(xì)線仍處于豎直方向,且A、B間細(xì)線恰好伸直.(靜電力恒量k=9×109 N·m2/ C2)
(1)此勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E為多大?
(2)現(xiàn)將P、A之間的線燒斷,由于有空氣阻力,A、B球最后會(huì)達(dá)到新的平衡位置.求此時(shí)Q、B間細(xì)線所受的拉力T的大小,并求出A、B間細(xì)線與豎直方向的夾角.
圖K20-11
課時(shí)作業(yè)(二十)
1.B [解析] M受到三個(gè)力的
8、作用處于平衡狀態(tài),則絕緣細(xì)線的拉力與庫侖力的合力必與重力大小相等、方向相反,只有選項(xiàng)B正確.
2.D [解析] 質(zhì)子從A點(diǎn)至B點(diǎn),所受庫侖力發(fā)生變化,故質(zhì)子做變加速運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤;由牛頓第二定律,質(zhì)子在A點(diǎn)的加速度a0=,則質(zhì)子在B點(diǎn)的加速度a′==,B錯(cuò)誤;當(dāng)電子以O(shè)A為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)k=m,可得v=,同理,電子以O(shè)B為半徑繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的線速度為,C錯(cuò)誤,D正確.
3.B [解析] A、B間的庫侖力等大反向,要使懸線保持豎直時(shí)A、B平衡,則C對A、B的庫侖力應(yīng)大小相等、方向相反,因此A、B帶異種電荷;把C移走后,A、B相互吸引,懸線與豎直方向的夾角θ,滿足tanθ=
9、,由于兩球質(zhì)量相同,庫侖力大小相等,則兩球的懸線與豎直方向的夾角相同,B正確.
4.CD [解析] A、B之間的靜電力是作用力和反作用力關(guān)系,所以不論A、B哪個(gè)電荷量大,它們受到的靜電力大小相等,方向相反,由平衡條件得,tan θ=.可見質(zhì)量相同,偏角相同;質(zhì)量越大,懸線與豎直線的偏角越小,故C、D正確.
5.BC [解析] 若A、B帶異種電荷,則B受到A的引力作用,初速度v0垂直于引力方向,當(dāng)B受到A的庫侖力恰好提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 ,即v0=時(shí),B做勻速圓周運(yùn)動(dòng);當(dāng)v0>時(shí),庫侖力小于其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 ,B做加速度、速度均變小的離心運(yùn)動(dòng);當(dāng)v0<時(shí),庫侖力大于其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心
10、力,B做加速度、速度均變大的向心運(yùn)動(dòng);若A、B帶同種電荷,則B球一定會(huì)因?yàn)槭艿紸的斥力而做遠(yuǎn)離A的變加速曲線運(yùn)動(dòng).答案為B、C.
6.他的解答是錯(cuò)誤的.
小環(huán)穿在絲線上,作用于小環(huán)上的兩個(gè)拉力大小相等,方向不同.小環(huán)受四個(gè)力,如圖所示.
豎直方向Tsin60°=mg
水平方向Tcos60°+T=k
聯(lián)立得q=.
7.B [解析] 對A處帶電小球進(jìn)行受力分析,如圖所示,帶電小球處于平衡狀態(tài),則Tsin30°+kcos30°=mg,Tcos30°=k+ksin30°,聯(lián)立解得T=mg=·,B正確,A、C、D錯(cuò)誤.
8.AB [解析] 設(shè)A、B之間的距離為2r,未放C時(shí),分別對
11、A、B球,由牛頓第二定律,有k=mAaA=mBaB,則mA=mB;放C后,分別對A、B球,由牛頓第二定律,有-k+k=±m(xù)Aa,k+k=mBa,解得qC=q或q,A、B正確.
9.均為 [解析] 設(shè)小球的質(zhì)量為m,開始兩球相距L時(shí),庫侖力F==
則加速度a==
相碰后兩球電荷量先中和,后平分,所以帶電荷量均為-q,兩球相距為L時(shí),庫侖力F′=
則加速度a′==
由以上兩式得a′=a.
10.(1)3×105 N/C (2)2.4 N 37°
[解析] (1)B球水平方向的合力為零,則qBE=k
故E=k= N/C=3×105 N/C.
(2)兩球及細(xì)線最后位置如圖所示.對A、B整體,由平衡條件有
T=2mg=2×0.12×10 N=2.4 N.
對小球A,由平衡條件,有
qE=mgtanθ
解得tanθ===, 即θ=37°.