(江蘇專用)2021版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)集訓(xùn)20 電場(chǎng)力的性質(zhì)
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1、 課后限時(shí)集訓(xùn)20 電場(chǎng)力的性質(zhì) 建議用時(shí):45分鐘 1.(2019·北京通州區(qū)期末)把一個(gè)帶正電荷QA的球體A固定在可以水平移動(dòng)的絕緣支座上,再把一個(gè)帶正電荷QB的小球B用絕緣絲線掛在玻璃棒上的C點(diǎn)(使兩個(gè)球心在同一水平線上),小球靜止時(shí)絲線與豎直方向的夾角如圖所示。現(xiàn)使球體A向右緩慢移動(dòng)逐漸靠近小球B,關(guān)于絲線與豎直方向的夾角,下列說(shuō)法正確的是(移動(dòng)過(guò)程中,A、B電荷量不變)( ) A.逐漸增大 B.逐漸減小 C.保持不變 D.無(wú)法判斷 A [使球體A向右緩慢移動(dòng)逐漸靠近小球B,兩球間距離減小,根據(jù)庫(kù)侖定律,兩球之間的庫(kù)侖力增大,根據(jù)小球B受力平衡可知,絲線與
2、豎直方向的夾角將逐漸增大,選項(xiàng)A正確。] 2.(2019·濟(jì)南模擬)電荷量分別為q1、q2的兩個(gè)點(diǎn)電荷,相距r時(shí),相互作用力為F,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ) A.如果q1、q2恒定,當(dāng)距離變?yōu)闀r(shí),作用力將變?yōu)?F B.如果其中一個(gè)電荷的電荷量不變,而另一個(gè)電荷的電荷量和它們間的距離都減半時(shí),作用力變?yōu)?F C.如果它們的電荷量和距離都加倍,作用力不變 D.如果它們的電荷量都加倍,距離變?yōu)閞,作用力將變?yōu)?F A [如果q1、q2恒定,當(dāng)距離變?yōu)闀r(shí),由庫(kù)侖定律可知作用力將變?yōu)?F,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;如果其中一個(gè)電荷的電荷量不變,而另一個(gè)電荷的電荷量和它們間的距離都減半時(shí),作用力變?yōu)?F,選項(xiàng)
3、B正確;根據(jù)庫(kù)侖定律,如果它們的電荷量和距離都加倍,作用力不變,選項(xiàng)C正確;根據(jù)庫(kù)侖定律,如果它們的電荷量都加倍,距離變?yōu)閞,作用力將變?yōu)?F,選項(xiàng)D正確。] 3.(2019·江蘇七市三模)西漢著作《淮南子》中記有“陰陽(yáng)相薄為雷,激揚(yáng)為電”,人們對(duì)雷電的認(rèn)識(shí)已從雷公神話提升到樸素的陰陽(yáng)作用。下列關(guān)于雷電的說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ) A.發(fā)生雷電的過(guò)程是放電過(guò)程 B.發(fā)生雷電的過(guò)程是電能向光能、內(nèi)能等轉(zhuǎn)化的過(guò)程 C.發(fā)生雷電的過(guò)程中,電荷的總量增加 D.避雷針利用尖端放電,避免建筑物遭受雷擊 C [雷電是天空中帶異種電荷的烏云間的放電現(xiàn)象,A正確;根據(jù)能量轉(zhuǎn)化可知,發(fā)生雷電的過(guò)程是電能向光
4、能、內(nèi)能等轉(zhuǎn)化的過(guò)程,B正確;電荷不會(huì)產(chǎn)生,不會(huì)消失,只能從一個(gè)物體傳到另一個(gè)物體,或從物體的一部分傳到另一部分,總量不變,C錯(cuò)誤;避雷針利用尖端放電,避免建筑物遭受雷擊,D正確。] 4.(2019·上海嘉定區(qū)二模)如圖所示為一正點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)線,電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn),A、B兩點(diǎn)在同一條電場(chǎng)線上,則( ) A.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同 B.B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大 C.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿電場(chǎng)線指向場(chǎng)源電荷 D.B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿電場(chǎng)線指向場(chǎng)源電荷 B [正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng),離點(diǎn)電荷越遠(yuǎn),由E=知場(chǎng)強(qiáng)越小,則B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng),故A錯(cuò)誤,B正確;以正點(diǎn)電
5、荷為場(chǎng)源的場(chǎng)強(qiáng)方向均沿電場(chǎng)線背離場(chǎng)源電荷,故A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向均沿電場(chǎng)線向右,故C、D錯(cuò)誤。] 5.(2019·海南期末)真空中有一點(diǎn)電荷Q,MN是這個(gè)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一條水平直線,如圖所示,A、B、C是直線MN上的三個(gè)點(diǎn),B是A、C的中點(diǎn),點(diǎn)電荷Q位于A點(diǎn)正上方O處(未畫(huà)出)。設(shè)A、B、C三點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小分別為EA、EB、EC,且EB=EA,則EC的值為( ) A.EA B.EA C.EA D.EA C [設(shè)Q與A點(diǎn)的距離為L(zhǎng),Q與B點(diǎn)的距離為L(zhǎng)B,則EA=,EB=,又EB=EA,解得LB=L,所以Q、A、B構(gòu)成一個(gè)等腰直角三角形,A、C之間的距離為2L,Q、C之間的距
6、離為L(zhǎng)C==L,則EC==·=EA,選項(xiàng)C正確。] 6.如圖所示,一帶電粒子以某速度進(jìn)入水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,M和N是軌跡上的兩點(diǎn),其中M點(diǎn)是軌跡的最右點(diǎn)。不計(jì)重力,下列表述正確的是( ) A.粒子在M點(diǎn)的速率最大 B.粒子所受電場(chǎng)力的方向沿電場(chǎng)線方向 C.粒子在電場(chǎng)中的加速度不變 D.粒子在電場(chǎng)中的電勢(shì)能始終在增加 C [帶電粒子所受合力指向運(yùn)動(dòng)軌跡的內(nèi)側(cè),所以帶電粒子受到的電場(chǎng)力水平向左,粒子向M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功,所以粒子到達(dá)M點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能最小,速率最小,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;因?yàn)槭莿驈?qiáng)電場(chǎng),粒子受到的電場(chǎng)力恒定,加速度恒定,選項(xiàng)C正確;粒子靠近M點(diǎn)的過(guò)
7、程,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,遠(yuǎn)離M點(diǎn)的過(guò)程,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。] 7.一無(wú)限大接地導(dǎo)體板MN前面放有一點(diǎn)電荷+Q,它們?cè)谥車a(chǎn)生的電場(chǎng)可看作是在沒(méi)有導(dǎo)體板MN存在的情況下,由點(diǎn)電荷+Q與其像電荷-Q共同激發(fā)產(chǎn)生的。像電荷-Q的位置就是把導(dǎo)體板當(dāng)作平面鏡時(shí),電荷+Q在此鏡中的像點(diǎn)位置。如圖所示,已知+Q所在位置P點(diǎn)到金屬板MN的距離為L(zhǎng),a為OP的中點(diǎn),abcd是邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形,其中ab邊平行于MN。則( ) A.a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=4k B.a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小,a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì) C.b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同 D
8、.一正點(diǎn)電荷從a點(diǎn)經(jīng)b、c運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過(guò)程中電勢(shì)能的變化量為零 B [由題意可知,點(diǎn)電荷+Q和金屬板MN周圍空間的電場(chǎng)與等量異種點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)等效,所以a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E=k+k=,A錯(cuò)誤;等量異種點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)線和等勢(shì)面分布如圖所示: 由圖可知Ea>Eb,φa>φb,B正確;圖中b、c兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不同,C錯(cuò)誤;由于a點(diǎn)的電勢(shì)大于d點(diǎn)的電勢(shì),所以一正點(diǎn)電荷從a點(diǎn)經(jīng)b、c運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做正功,電荷的電勢(shì)能減小,D錯(cuò)誤。] 8.如圖所示,把質(zhì)量為2 g的帶負(fù)電小球A用絕緣細(xì)繩懸掛,若將帶電荷量為4×10-6 C的帶電小球B靠近A,當(dāng)兩個(gè)帶電小球在同一高度相距30 cm時(shí),繩與豎
9、直方向成45°角,g取10 m/s2,k=9.0×109 N·m2/C2。求: (1)A球帶電荷量是多少。 (2)若改變小球B的位置,仍可使A球靜止在原來(lái)的位置,且A、B間的庫(kù)侖力最小,最小庫(kù)侖力為多少。 [解析] 對(duì)球A受力分析如圖所示: 由平衡條件得:Tsin 45°-F=0 Tcos 45°-mg=0 解得:F=mgtan 45°=0.02 N 即A球受的庫(kù)侖力為0.02 N 根據(jù)庫(kù)侖定律得:F=k 解得:QA=5×10-8 C。 (2)當(dāng)庫(kù)侖力垂直細(xì)繩時(shí),A、B間庫(kù)侖力最小,則:Fmin=mgsin α= N [答案] (1)5×10-8 C (2)
10、N 9.a(chǎn)和b是點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的兩點(diǎn),如圖所示,a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度Ea與ab連線夾角為60°,b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度Eb與ab連線夾角為30°,則關(guān)于此電場(chǎng),下列分析中正確的是( ) A.這是一個(gè)正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng),Ea∶Eb=1∶ B.這是一個(gè)正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng),Ea∶Eb=3∶1 C.這是一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng),Ea∶Eb=∶1 D.這是一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng),Ea∶Eb=3∶1 D [設(shè)點(diǎn)電荷的電荷量為Q,將Ea、Eb延長(zhǎng)相交,交點(diǎn)即為點(diǎn)電荷Q的位置,如圖所示,從圖中可知電場(chǎng)方向指向場(chǎng)源電荷,故這是一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng),A、B錯(cuò)誤;設(shè)a、b兩點(diǎn)到Q的距離分別為ra和rb,由幾何知識(shí)
11、得到ra∶rb=1∶,由公式E=k可得Ea∶Eb=3∶1,故C錯(cuò)誤,D正確。] 10.(2019·全國(guó)卷Ⅰ)如圖所示,空間存在一方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),兩個(gè)帶電小球P和Q用相同的絕緣細(xì)繩懸掛在水平天花板下,兩細(xì)繩都恰好與天花板垂直,則( ) A.P和Q都帶正電荷 B.P和Q都帶負(fù)電荷 C.P帶正電荷,Q帶負(fù)電荷 D.P帶負(fù)電荷,Q帶正電荷 D [對(duì)P、Q整體進(jìn)行受力分析可知,在水平方向上整體所受電場(chǎng)力為零,所以P、Q必帶等量異種電荷,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;對(duì)P進(jìn)行受力分析可知,勻強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)它的電場(chǎng)力應(yīng)水平向左,與Q對(duì)它的庫(kù)侖力平衡,所以P帶負(fù)電荷,Q帶正電荷,選項(xiàng)D正確,C錯(cuò)誤。
12、] 11.如圖所示,兩根長(zhǎng)度相等的絕緣細(xì)線的上端都系在同一水平天花板上,另一端分別連著質(zhì)量均為m的兩個(gè)帶電小球P、Q,兩小球靜止時(shí),兩細(xì)線與天花板間的夾角均為θ=30°,重力加速度為g。以下說(shuō)法中正確的是( ) A.細(xì)線對(duì)小球的拉力大小為mg B.兩小球間的靜電力大小為mg C.剪斷左側(cè)細(xì)線的瞬間,P球的加速度大小為2g D.當(dāng)兩球間的靜電力瞬間消失時(shí),Q球的加速度大小為g C [對(duì)P球受力分析,如圖所示,根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件得,細(xì)線的拉力大小T==2mg,靜電力大小F==mg,A、B錯(cuò)誤;剪斷左側(cè)細(xì)線的瞬間,P球受到的重力和靜電力不變,因此兩力的合力與剪斷細(xì)線前細(xì)線的拉力等大
13、反向,根據(jù)牛頓第二定律得P球的加速度大小為2g,C正確;當(dāng)兩球間的靜電力消失時(shí),Q球開(kāi)始做圓周運(yùn)動(dòng),將重力沿細(xì)線方向和垂直于細(xì)線方向分解,由重力沿垂直于細(xì)線方向的分力產(chǎn)生加速度,根據(jù)牛頓第二定律得a=g,D錯(cuò)誤。] 12.(2019·江蘇鹽城中學(xué)高三期中)如圖所示,在傾角為30°足夠長(zhǎng)的光滑絕緣斜面的底端A點(diǎn)固定一電荷量為Q的正點(diǎn)電荷,在離A距離為S0的C處由靜止釋放某帶正電荷的小物塊P(可看作點(diǎn)電荷)。已知小物塊P釋放瞬間的加速度大小恰好為重力加速度g。已知靜電力常量為k,重力加速度為g,空氣阻力忽略不計(jì)。 (1)求小物塊所帶電荷量q和質(zhì)量m之比; (2)求小物塊速度最大時(shí)離A
14、點(diǎn)的距離S; (3)若規(guī)定無(wú)限遠(yuǎn)電勢(shì)為零時(shí),在點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中,某點(diǎn)的電勢(shì)可表示成φ=(其中r為該點(diǎn)到Q的距離)。求小物塊P能運(yùn)動(dòng)到離A點(diǎn)的最大距離Sm。 [解析] (1)對(duì)小物塊受力分析:受重力、電場(chǎng)力、支持力。由牛頓第二定律得:k-mgsin θ=mg 解得:=。 (2)當(dāng)合力為零時(shí)速度最大,即:k-mgsin θ=0 解得:S=S0。 (3)當(dāng)運(yùn)動(dòng)到最遠(yuǎn)點(diǎn)時(shí)速度為零,由能量守恒定律得: mg(Sm-S0)sin θ=- 解得:Sm=3S0。 [答案] (1) (2)S0 (3)3S0 13.如圖所示,一帶電荷量為+q、質(zhì)量為m的小物塊處于一傾角為37°的光滑斜面上,當(dāng)
15、整個(gè)裝置被置于一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中時(shí),小物塊恰好靜止。重力加速度用g表示,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求: (1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E; (2)將電場(chǎng)強(qiáng)度減小為原來(lái)的時(shí),物塊加速度的大小a; (3)電場(chǎng)強(qiáng)度變化后物塊下滑距離L時(shí)的動(dòng)能Ek。 [解析] (1)小物塊靜止在斜面上,受重力、電場(chǎng)力和斜面支持力,由受力平衡得 FNsin 37°=qE FNcos 37°=mg 可得電場(chǎng)強(qiáng)度E=。 (2)若電場(chǎng)強(qiáng)度減小為原來(lái)的,則變?yōu)镋′= mgsin 37°-qE′cos 37°=ma 可得加速度a=0.3g。 (3)電場(chǎng)強(qiáng)度變化后物塊下滑距離L時(shí),重力做正功,電場(chǎng)力做負(fù)功 由動(dòng)能定理: mgLsin 37°-qE′Lcos 37°=Ek-0 可得動(dòng)能Ek=0.3mgL。 [答案] (1) (2)0.3g (3)0.3mgL 8
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