2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 瘋狂專練11 電場(chǎng)力的性質(zhì)(含解析)

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1、電場(chǎng)力的性質(zhì) 專練十一 電場(chǎng)力的性質(zhì) 一、考點(diǎn)內(nèi)容 (1)電荷守恒、靜電現(xiàn)象及解釋;(2)點(diǎn)電荷、庫侖定律;(3)電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線、電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加。 二、考點(diǎn)突破 1.如果空氣中的電場(chǎng)很強(qiáng),使得氣體分子中帶正、負(fù)電荷的微粒所受的相反的靜電力很大,以至于分子破碎,于是空氣中出現(xiàn)了可以自由移動(dòng)的電荷,那么空氣變成了導(dǎo)體,這種現(xiàn)象叫做空氣的“擊穿”。已知高鐵上方的高壓電接觸網(wǎng)的電壓為27.5 kV。陰雨天時(shí)當(dāng)雨傘傘尖周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到2.5×104 V/m時(shí)空氣就有可能被擊穿。因此乘客陰雨天打傘站在站臺(tái)上時(shí),傘尖與高壓電接觸網(wǎng)的安全距離至少為(  ) A.0.6 m

2、 B.1.1 m C.1.6 m D.2.1 m 2.在場(chǎng)強(qiáng)為E=k的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,取O點(diǎn)為圓心,r為半徑作一圓周,在O點(diǎn)固定一帶電荷量為+Q的正點(diǎn)電荷,ac、bd為相互垂直的兩條直徑,其中bd與電場(chǎng)線平行,不計(jì)試探電荷的重力,如圖所示。則(  ) A.把一正試探電荷+q放在a點(diǎn),試探電荷恰好處于平衡 B.把一負(fù)試探電荷-q放在b點(diǎn),試探電荷恰好處于平衡 C.把一負(fù)試探電荷-q放在c點(diǎn),試探電荷恰好處于平衡 D.把一正試探電荷+q放在d點(diǎn),試探電荷恰好處于平衡 3.(多選)如圖為靜電除塵器除塵機(jī)原理示意圖,塵埃在電場(chǎng)中通過某種機(jī)制帶電,在電場(chǎng)力的作

3、用下向集塵極遷移并沉積,以達(dá)到除塵目的,下列表述正確的是(  ) A.到達(dá)集塵極的塵埃帶正電荷 B.電場(chǎng)方向由集塵極指向放電極 C.帶電塵埃所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相同 D.同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場(chǎng)力越大 4.如圖所示,質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球A用絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn),帶有電荷量也為q的小球B固定在O點(diǎn)正下方絕緣柱上。其中O點(diǎn)與小球A的間距為l,O點(diǎn)與小球B的間距為l。當(dāng)小球A平衡時(shí),懸線與豎直方向夾角θ=30°。帶電小球A、B均可視為點(diǎn)電荷,靜電力常量為k。則(  ) A.A、B間庫侖力大小F= B.A、B間庫侖力大小F= C.細(xì)線拉力大小FT= D.細(xì)

4、線拉力大小FT=mg 5.如圖,空間存在一方向水平向右的勻強(qiáng)磁場(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 6.如圖所示,一均勻帶電荷量為+Q的細(xì)棒,在過中點(diǎn)c垂直于細(xì)棒的直線上有a、b、d三點(diǎn),且ab=bc=cd=L,在a點(diǎn)處有一電荷量為+的固定點(diǎn)電荷q。已知b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零,則d點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小為(k為靜電力常量)(  ) A.k B.k C.k D.k 7.如圖

5、所示,A、B為兩個(gè)等量的正點(diǎn)電荷,在其連線中垂線上的P點(diǎn)放一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷q(不計(jì)重力),由靜止釋放后,下列說法中正確的是(  ) A.點(diǎn)電荷在從P點(diǎn)到O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中,加速度越來越大,速度越來越大 B.點(diǎn)電荷在從P點(diǎn)到O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中,加速度越來越小,速度越來越大 C.點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)加速度為零,速度達(dá)最大值 D.點(diǎn)電荷越過O點(diǎn)后,速度越來越小,加速度越來越大,直到粒子速度為零 8.(多選)用細(xì)繩拴一個(gè)質(zhì)量為m、帶正電的小球B,另一也帶正電小球A固定在絕緣豎直墻上,A、B兩球與地面的高度均為h,小球B在重力、拉力和庫侖力的作用下靜止不動(dòng),如圖所示?,F(xiàn)將細(xì)繩剪斷后(  ) A.小球B

6、在細(xì)繩剪斷瞬間起開始做平拋運(yùn)動(dòng) B.小球B在細(xì)繩剪斷瞬間加速度大于g C.小球B落地的時(shí)間小于 D.小球B落地的速度大于 9.用長(zhǎng)為1.4 m的輕質(zhì)柔軟絕緣細(xì)線,拴一質(zhì)量為1.0×10-2 kg、電荷量為2.0×10-8 C的小球,細(xì)線的上端固定于O點(diǎn)。現(xiàn)加一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),平衡時(shí)細(xì)線與鉛垂線成37°,如圖所示?,F(xiàn)向左拉小球使細(xì)線水平且拉直,靜止釋放。sin 37°=0.6。則(  ) A.該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為3.75×107 N/C B.平衡時(shí)細(xì)線的拉力為0.17 N C.經(jīng)過0.5 s,小球的速度大小為6.25 m/s D.小球第一次通過O點(diǎn)正下方時(shí),速度大小為7 m/

7、s 10.如圖所示,等量異種電荷A、B固定在同一水平線上,豎直固定的光滑絕緣桿與AB連線的中垂線重合,C、D是絕緣桿上的兩點(diǎn),ACBD構(gòu)成一個(gè)正方形。一帶負(fù)電的小球(可視為點(diǎn)電荷)套在絕緣桿上自C點(diǎn)無初速釋放,則小球由C運(yùn)動(dòng)到D的過程中,下列說法正確的是(  ) A.桿對(duì)小球的作用力先增大后減小 B.桿對(duì)小球的作用力先減小后增大 C.小球的速度先增大后減小 D.小球的速度先減小后增大 11.如圖所示,用一根絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)帶電小球,小球的質(zhì)量為m,電量為q,現(xiàn)加一水平的勻強(qiáng)電場(chǎng),平衡時(shí)絕緣細(xì)線與豎直方向夾角為θ。 (1)試求這個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E大小; (2)如果將電場(chǎng)方向順時(shí)針

8、旋轉(zhuǎn)θ角、大小變?yōu)镋′后,小球平衡時(shí),絕緣細(xì)線仍與豎直方向夾角為θ,則E′的大小又是多少? 12.如圖所示,質(zhì)量為m的小球A穿在絕緣細(xì)桿上,桿的傾角為α,小球A帶正電,電荷量為q。在桿上B點(diǎn)處固定一個(gè)電荷量為Q的正電荷。將A由距B豎直高度為H處無初速度釋放,小球A下滑過程中電荷量不變。不計(jì)A與細(xì)桿間的摩擦,整個(gè)裝置處在真空中,已知靜電力常量k和重力加速度g。求: (1)A球剛釋放時(shí)的加速度大小。 (2)當(dāng)A球的動(dòng)能最大時(shí),A球與B點(diǎn)的距離。 答案 二、考點(diǎn)突破 1.【答案】B 【解析】由題:U=27.5×103 V,E=2.5×104 V/m,

9、則由U=Ed得:d==1.1 m,故選項(xiàng)B正確。 2.【答案】B 【解析】點(diǎn)電荷+Q在a點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)方向?yàn)樗较蛴遥笮镋a=k,與電場(chǎng)E疊加后合電場(chǎng)指向右斜上方,故正試探電荷受力不平衡,A錯(cuò)誤;點(diǎn)電荷在b點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度方向豎直向下,大小為Eb=k,與電場(chǎng)E疊加后合場(chǎng)強(qiáng)為零,試探電荷正好受力平衡,B正確;在c點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)樾毕蜃笊戏?,電?chǎng)不為零,試探電荷不能平衡,C錯(cuò)誤;在d點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)方向豎直向上,電場(chǎng)不為零,試探電荷不能平衡,D錯(cuò)誤。 3.【答案】BD 【解析】由題圖所示可知,集塵極電勢(shì)高,放電極電勢(shì)低,放電極與集塵極間電場(chǎng)方向向左,即電場(chǎng)方向由集塵極指向放電極,塵埃在電場(chǎng)力的

10、作用下向集塵極遷移,則知塵埃所受的電場(chǎng)力向右,故到達(dá)集塵極的塵埃帶負(fù)電荷,故A錯(cuò)誤,B正確。電場(chǎng)方向向左,帶電塵埃所受電場(chǎng)力方向向右,帶電塵埃所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相反,故C錯(cuò)誤。由F=Eq可知,同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場(chǎng)力越大,故D正確。 4.【答案】B 【解析】小球A的受力分析如圖:由于對(duì)稱性,繩子拉力等于庫侖力,且根據(jù)平衡條件則F庫cos 30°=mg,化簡(jiǎn)則F庫=,即繩子拉力F=,因此正確選項(xiàng)為B。 5.【答案】D 【解析】根據(jù)兩細(xì)繩都恰好與天花板垂直說明兩小球水平方向都處于平衡狀態(tài)。設(shè)勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)為E,P所帶電荷量大小為q,Q所帶電荷量大小為q'。若P帶負(fù)電,對(duì)

11、P分析如圖甲所示,此時(shí)Q應(yīng)帶正電,對(duì)Q分析如圖乙所示,兩細(xì)繩可與天花板垂直,符合題意;同理分析若P帶正電,不符合題意。故選D。 6.【答案】A 【解析】電荷量為+的點(diǎn)電荷q在b處產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度為E=,方向向右。又b點(diǎn)處的合場(chǎng)強(qiáng)為零,根據(jù)電場(chǎng)的疊加原理可知細(xì)棒與q在b處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,方向相反,則知細(xì)棒在b處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E′=,方向向左。根據(jù)對(duì)稱性可知細(xì)棒在d處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為,方向向右;而電荷量為的點(diǎn)電荷q在d處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為E″==,方向向右;所d點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小為Ed=E″+E′=,方向向右。 7.【答案】C 【解析】在兩電荷連線中垂線上電場(chǎng)強(qiáng)度方向O→P,負(fù)

12、點(diǎn)電荷q從P點(diǎn)到O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中,電場(chǎng)力方向P→O,速度越來越大。但電場(chǎng)線的疏密情況不確定,電場(chǎng)強(qiáng)度大小變化情況不確定,則電荷所受電場(chǎng)力大小變化情況不確定,加速度變化情況無法判斷,故A、B錯(cuò)誤;越過O點(diǎn)后,負(fù)電荷q做減速運(yùn)動(dòng),則點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)速度最大,電場(chǎng)力為零,加速度為零,故C正確;根據(jù)電場(chǎng)線的對(duì)稱性可知,越過O點(diǎn)后,負(fù)電荷q做減速運(yùn)動(dòng),加速度的變化情況無法判斷,故D錯(cuò)誤。 8.【答案】BCD 【解析】將細(xì)繩剪斷瞬間,小球B受到重力和庫侖力的共同作用,合力斜向右下方,并不是只有重力的作用,因此從剪斷細(xì)繩瞬間起開始,小球B不可能做平拋運(yùn)動(dòng),且加速度大于g,故A錯(cuò)誤,B正確;小球在落地過

13、程中,除受到重力外,還受到庫侖斥力,那么豎直方向的加速大于g,因此小球B落地的時(shí)間小于,落地的速度大于,故C、D正確。 9.【答案】C 【解析】小球在平衡位置時(shí),由受力分析可知qE=mgtan37°,解得N/C,細(xì)線的拉力N,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;小球向左被拉到細(xì)線水平且拉直的位置,釋放后將沿著電場(chǎng)力和重力的合力方向做勻加速運(yùn)動(dòng),其方向與豎直方向成37°角,如圖所示,加速度大小為m/s2,繩子剛伸直時(shí),位移x=2Lsin 37°=1.68 m,根據(jù),可得此過程的時(shí)間s>0.5 s,則經(jīng)過0.5 s,小球的速度大小為v=at1=6.25 m/s,選項(xiàng)C正確;小球從水平位置到最低點(diǎn)的過程中,若無能量

14、損失,則由動(dòng)能定理得:,帶入數(shù)據(jù)解得v=7 m/s,因小球從水平位置先沿直線運(yùn)動(dòng),然后當(dāng)細(xì)繩被拉直后做圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)最低點(diǎn),在繩子被拉直的瞬間有能量的損失,可知到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度小于7 m/s,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 10.【答案】A 【解析】從C到D,電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小,則電場(chǎng)力先增大后減小,則桿對(duì)小球的作用力先增大后減小,故A正確,B錯(cuò)誤。因直桿處于AB連線的中垂線上,所以此線上的所有點(diǎn)的電場(chǎng)方向都是水平向右的,對(duì)帶電小球進(jìn)行受力分析,受豎直向下的重力,水平向左的電場(chǎng)力和水平向右的彈力,水平方向上受力平衡,豎直方向上的合力大小等于重力,重力大小不變,加速度大小始終等于重力加速度,所以帶電小球一直

15、做勻加速直線運(yùn)動(dòng),故C、D錯(cuò)誤。 11.【解析】(1)對(duì)小球受力分析,受到重力、電場(chǎng)力和細(xì)線的拉力,如圖甲所示。由平衡條件得:mgtan θ=qE 解得:E=。 (2)將電場(chǎng)方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)θ角、大小變?yōu)镋′后,電場(chǎng)力方向也順時(shí)針轉(zhuǎn)過θ角,大小為F′=qE′,此時(shí)電場(chǎng)力與細(xì)線垂直,如圖乙所示。 根據(jù)平衡條件得:mgsin θ=qE′ 則得:E′=。 12.【解析】(1)由牛頓第二定律可知mgsin α-F=ma 根據(jù)庫侖定律有F=k 又知r=,得a=gsin α-。 (2)當(dāng)A球受到合力為零,即加速度為零時(shí),動(dòng)能最大。 設(shè)此時(shí)A球與B點(diǎn)間的距離為d,則mgsin α= 解得d=。 7

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