2017-2018學(xué)年度高中物理 習(xí)題課一 電場(chǎng)力的性質(zhì)課時(shí)訓(xùn)練【含解析】教科版選修3-1

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1、 習(xí)題課一　電場(chǎng)力的性質(zhì) 1.q1,q2為真空中的兩個(gè)點(diǎn)電荷,設(shè)它們之間相互作用力的大小為F,關(guān)于F可以寫出三個(gè)表達(dá)式,一個(gè)是F=kq1q2r2,另一個(gè)是F=q2kq1r2,再有一個(gè)是F=q1kq2r2.關(guān)于這三個(gè)表達(dá)式,下列說法中正確的是(　B　) A.前兩種表達(dá)的形式不同,但采用的物理觀點(diǎn)相同 B.前兩種表達(dá)的形式不同,采用的物理觀點(diǎn)也不同 C.后兩種表達(dá)采用的物理觀點(diǎn)相同,表達(dá)的內(nèi)容也完全相同 D.后兩種表達(dá)采用的物理觀點(diǎn)不同,但表達(dá)的內(nèi)容完全相同 解析:表達(dá)式F=kq1q2r2表示的意思是真空中的兩個(gè)點(diǎn)電荷之間相互作用的庫(kù)侖力大小跟它們所帶電荷量的乘積q1q2及它們之

2、間距離的平方r2之間的關(guān)系,而表達(dá)式F=q2kq1r2則表示點(diǎn)電荷q1在真空中產(chǎn)生的電場(chǎng)對(duì)點(diǎn)電荷q2的作用力大小,其中kq1r2就是點(diǎn)電荷q1在真空中產(chǎn)生的電場(chǎng)在q2位置處的場(chǎng)強(qiáng),同理,表達(dá)式F=q1kq2r2則表示點(diǎn)電荷q2在真空中產(chǎn)生的電場(chǎng)對(duì)點(diǎn)電荷q1的作用力大小,其中kq2r2就是點(diǎn)電荷q2在真空中產(chǎn)生的電場(chǎng)在q1位置處的場(chǎng)強(qiáng).綜上所述,選項(xiàng)B正確. 2.兩個(gè)小球帶電后相互排斥,如圖所示.兩懸線跟豎直方向各有一個(gè)夾角α,β,且兩球在同一水平面上.兩球質(zhì)量用m和M表示,所帶電荷量用q和Q表示.若已知α>β,則一定有關(guān)系(　B　) A.兩球可能帶同種電荷 B.m一定小于M C.q

3、一定大于Q D.m受到的庫(kù)侖力一定大于M所受庫(kù)侖力 解析:庫(kù)侖力同樣滿足牛頓第三定律,滿足共點(diǎn)力平衡條件.由圖示可知兩小球相互排斥,兩球一定帶同種電荷,選項(xiàng)A,D錯(cuò)誤;F=mgtanα, F=Mgtan β,則mtan α=Mtan β,由于α>β,則m

4、線的斜率逐漸增大,說明粒子的加速度逐漸變大,電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸變大,從A到B電場(chǎng)線逐漸變密.綜合分析知,微粒是順著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng),由電場(chǎng)線疏處到達(dá)密處,故選項(xiàng)A正確. 4.(多選)如圖所示,可視為點(diǎn)電荷的小物體A,B分別帶負(fù)電和正電,B固定,其正下方的A靜止在絕緣斜面上,則A受力個(gè)數(shù)可能為(　AC　) A.2 B.3 C.4 D.5 解析:小物體A必定受到重力和B對(duì)它的庫(kù)侖力,這兩個(gè)力方向相反,若兩者恰好相等,則A只受這兩個(gè)力作用.若向上的庫(kù)侖力小于A的重力,則A還將受到斜面的支持力,這三個(gè)力不能平衡,用假設(shè)法可得A必定還受到斜面的靜摩擦力,所以A受到的力可能是2個(gè),也可能是4個(gè),故選項(xiàng)A,C

5、正確. 5.(多選)如圖所示,水平地面上固定一個(gè)光滑絕緣斜面,斜面與水平面的夾角為θ.一根輕質(zhì)絕緣細(xì)線的一端固定在斜面頂端,另一端系有一個(gè)帶電小球A,細(xì)線與斜面平行.小球A的質(zhì)量為m、電荷量為q.小球A的右側(cè)固定放置帶等量同種電荷的小球B,兩球心的高度相同、間距為d.靜電力常量為k,重力加速度為g,兩帶電小球可視為點(diǎn)電荷.小球A靜止在斜面上,則(　AC　) A.小球A與B之間庫(kù)侖力的大小為kq2d2 B.當(dāng)qd=mgsinθk時(shí),細(xì)線上的拉力為0 C.當(dāng)qd=mgtanθk時(shí),細(xì)線上的拉力為0 D.當(dāng)qd=mgktanθ時(shí),斜面對(duì)小球A的支持力為0 解析:根據(jù)庫(kù)侖定律,A,B兩

6、球間的庫(kù)侖力F庫(kù)=kq2d2,選項(xiàng)A正確;小球A受豎直向下的重力mg,水平向左的庫(kù)侖力F庫(kù)=kq2d2,由平衡條件知,當(dāng)斜面對(duì)小球的支持力N的大小等于重力與庫(kù)侖力的合力大小時(shí),細(xì)線上的拉力等于零,如圖所示,則kq2d2mg=tan θ,所以qd=mgtanθk,選項(xiàng)C正確,B錯(cuò)誤;斜面對(duì)小球的支持力N始終不會(huì)等于零,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 6.(多選)如圖所示的電場(chǎng)中,虛線為某帶電粒子只在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡,a,b,c是軌跡上的三個(gè)點(diǎn),則(　AC　) A.粒子一定帶正電 B.粒子一定是從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn) C.粒子在c點(diǎn)加速度一定大于在b點(diǎn)加速度 D.粒子在電場(chǎng)中c點(diǎn)的速度一定大于在a

7、點(diǎn)的速度 解析:做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,合力指向運(yùn)動(dòng)軌跡的內(nèi)側(cè),由此可知,帶電粒子受到的電場(chǎng)力的方向?yàn)檠刂妶?chǎng)線向左,所以粒子帶正電,選項(xiàng)A正確;粒子不一定是從a點(diǎn)沿軌跡運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),也可能從b點(diǎn)沿軌跡運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由電場(chǎng)線的分布可知,粒子在c點(diǎn)的受力較大,加速度一定大于在b點(diǎn)加速度,選項(xiàng)C正確;若粒子從c運(yùn)動(dòng)到a,電場(chǎng)力與速度成銳角,所以粒子做加速運(yùn)動(dòng),若粒子從a運(yùn)動(dòng)到c,電場(chǎng)力與速度成鈍角,所以粒子做減速運(yùn)動(dòng),綜上所述,粒子在c點(diǎn)的速度一定小于在a點(diǎn)的速度,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 7.如圖所示,用一條絕緣輕繩懸掛一個(gè)帶電小球,小球質(zhì)量為1.010-2 kg,所帶電荷量為+2.010-8 C.現(xiàn)

8、加一水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),平衡時(shí)絕緣繩與豎直線成30角,繩長(zhǎng)L=0.2 m,求: (1)這個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小. (2)突然剪斷輕繩,小球做什么運(yùn)動(dòng)?加速度大小和方向如何? 解析:(1)根據(jù)共點(diǎn)力平衡得 qE=mgtan 30 解得E=36107 N/C. (2)突然剪斷輕繩,小球受重力和電場(chǎng)力,初速度為零,做勻加速直線運(yùn)動(dòng). F合=mgcos30=ma a=2033 m/s2 加速度方向與繩子拉力方向相反. 答案:(1)36107 N/C (2)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)　2033 m/s2　與繩子拉力方向相反 8.(2017三亞高二檢測(cè))如圖所示,在豎直放置的光滑半圓弧絕緣細(xì)管的圓心O處固定一點(diǎn)電荷,將質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球從圓弧管的水平直徑端點(diǎn)A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.求固定于圓心處的點(diǎn)電荷在AB弧中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度 大小. 解析:由A到B,由動(dòng)能定理得mgr=12mv2-0 在B點(diǎn),對(duì)小球受力分析,由牛頓第二定律有 E0q-mg=mv2r 聯(lián)立以上兩式解得E0=3mgq 因?yàn)镺點(diǎn)固定的是點(diǎn)電荷-Q,由E0=kQr2可知,半圓弧上各處的場(chǎng)強(qiáng)大小均相等, 即AB弧中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E0=3mgq. 答案:3mgq 4