山東省2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)規(guī)范練22 電場(chǎng)力的性質(zhì) 新人教版

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1、課時(shí)規(guī)范練22　電場(chǎng)力的性質(zhì) 基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練 1.(庫(kù)侖力探究)(2018·遵義航天高級(jí)中學(xué)模擬)用控制變量法可以研究影響電荷間相互作用力的因素。如圖所示,O是一個(gè)帶電的物體,若把系在絲線上的帶電小球先后掛在橫桿上的P1、P2、P3等位置,可以比較小球在不同位置所受帶電物體的作用力的大小。這個(gè)力的大小可以通過(guò)絲線偏離豎直方向的角度θ顯示出來(lái)。若物體O的電荷量用Q表示,小球的電荷量用q表示,物體與小球間的距離用d表示,物體和小球之間的作用力大小用F表示。則下列對(duì)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的判斷正確的是(　　) A.保持Q、q不變,減小d,θ變大,說(shuō)明F與d成正比 B.保持Q、q不變,減小d,θ變大,

2、說(shuō)明F與d成反比 C.保持Q、d不變,減小q,θ變小,說(shuō)明F與q有關(guān) D.保持q、d不變,減小Q,θ變小,說(shuō)明F與Q成正比 答案C 解析保持Q、q不變,減小d,θ變大,則庫(kù)侖力變大,說(shuō)明F與d有關(guān),但不能說(shuō)明成反比關(guān)系,故A、B錯(cuò)誤;保持Q、d不變,減小q,θ變小,則庫(kù)侖力變小,知F與q有關(guān),故C正確;保持q、d不變,減小Q,θ變小,則庫(kù)侖力變小,說(shuō)明F與Q有關(guān),但不能說(shuō)明成正比關(guān)系,故D錯(cuò)誤。 2.(電場(chǎng)線的理解)(2018·成都模擬)如圖所示為電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線,在該電場(chǎng)線上有a、b兩點(diǎn),用Ea、Eb分別表示這兩處的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,則(　　) A.a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向不

3、一定相同 B.因?yàn)殡妶?chǎng)線由a指向b,所以Ea>Eb C.因?yàn)殡妶?chǎng)線是直線,所以Ea=Eb D.因不清楚a、b兩點(diǎn)附近的電場(chǎng)線分布情況,所以不能確定Ea、Eb的大小關(guān)系 答案D 解析由題圖電場(chǎng)線方向可知a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向都向右,A項(xiàng)錯(cuò)誤;僅一條電場(chǎng)線無(wú)法比較電場(chǎng)線的疏密程度和電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系,B、C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。 3.(對(duì)稱法　庫(kù)侖力的理解)(2018·黑龍江齊齊哈爾二模)如圖所示,兩個(gè)帶電荷量為q的點(diǎn)電荷分別位于帶電的半徑相同的球殼和球殼的球心,這兩個(gè)球殼上電荷均勻分布且電荷面密度相同,若甲圖中帶電球殼對(duì)點(diǎn)電荷q的庫(kù)侖力的大小為F,則乙圖中帶電的球殼對(duì)點(diǎn)電荷q的庫(kù)侖力

4、的大小為(　　) A.F B.F C.F D.F 答案D 解析本題涉及對(duì)稱法理解和應(yīng)用。觀察球殼的特點(diǎn),將其分成三個(gè)帶電球殼部分,根據(jù)對(duì)稱,關(guān)于球心對(duì)稱的兩個(gè)帶電球殼對(duì)點(diǎn)電荷的庫(kù)侖力大小相等,方向相反,則其合力為零,因此乙圖中帶電的球殼對(duì)點(diǎn)電荷的庫(kù)侖力的大小和甲圖中均勻帶電球殼對(duì)點(diǎn)電荷的庫(kù)侖力的大小相等,D正確。故選D。 4.(點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式的理解)(2018·山東威海模擬)如圖所示,半徑為R的均勻帶電球殼帶電量為Q(Q>0)。已知半徑為R的均勻帶電球殼在球殼的外部產(chǎn)生的電場(chǎng)與一個(gè)位于球心O點(diǎn)的、電荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)相同。靜電力常量為k,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.

5、球心O處的場(chǎng)強(qiáng)為 B.在球殼外距球殼為r處的電場(chǎng)強(qiáng)度為 C.球殼的表面為等勢(shì)面 D.若取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,則球殼表面處的電勢(shì)小于零 答案C 解析將整個(gè)球殼均勻分成若干份,由對(duì)稱性可知,球心O處的合電場(chǎng)強(qiáng)度為零,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由已知半徑為R的均勻帶電球殼在球殼的外部產(chǎn)生的電場(chǎng)與一個(gè)位于球心O點(diǎn)的、電荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)相同,所以在球殼外距球殼為r處的電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)為E=,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;球殼的表面處的電場(chǎng)線垂直于表面,則球殼表面為等勢(shì)面,選項(xiàng)C正確;因球殼帶電量為正,則若取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,則球殼表面處的電勢(shì)大于零,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故選C。 5.(電場(chǎng)線+運(yùn)動(dòng)軌跡組合模型)如圖所示,實(shí)線

6、是電場(chǎng)線,一帶電粒子只在電場(chǎng)力的作用下沿虛線由A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中,其速度—時(shí)間圖象是選項(xiàng)中的(　　) 答案B 解析電場(chǎng)力的方向指向軌跡的凹側(cè)且沿與電場(chǎng)線相切的方向,因此粒子從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中電場(chǎng)力方向與速度方向的夾角大于90°,粒子做減速運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)力越來(lái)越小,加速度越來(lái)越小,故B項(xiàng)正確。 6.(2015·高考山東卷)直角坐標(biāo)系xOy中,M、N兩點(diǎn)位于x軸上,G、H兩點(diǎn)坐標(biāo)如圖。M、N兩點(diǎn)各固定一負(fù)點(diǎn)電荷,一電荷量為Q的正點(diǎn)電荷置于O點(diǎn)時(shí),G點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度恰好為零。靜電力常量用k表示。若將該正點(diǎn)電荷移到G點(diǎn),則H點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向分別為(　　) A.,沿y軸正向 B.,沿

7、y軸負(fù)向 C.,沿y軸正向 D.,沿y軸負(fù)向 答案B 解析+Q置于O點(diǎn)時(shí)在G點(diǎn)處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為E1=k,因G點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度EG=0,故M、N兩點(diǎn)處的負(fù)點(diǎn)電荷在G處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E2=E1=k,由對(duì)稱性可知,兩負(fù)點(diǎn)電荷在H點(diǎn)處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E2'=k,方向沿y軸負(fù)向;將+Q移到G點(diǎn),其在H點(diǎn)處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度E1'=k,方向沿y軸正向,故H點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度EH=E2'-E1'=,方向沿y軸負(fù)向,B項(xiàng)正確。 7.(庫(kù)侖定律　平衡條件)如圖所示,真空中A、B兩個(gè)正點(diǎn)電荷的電荷量分別為Q和q,放在光滑絕緣的水平面上,A、B之間用絕緣的輕彈簧連接。當(dāng)系統(tǒng)平衡時(shí),彈簧的伸長(zhǎng)量為x0。設(shè)彈簧

8、發(fā)生的均是彈性形變,則(　　) A.保持Q不變,將q變?yōu)?q,平衡時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量等于2x0 B.保持q不變,將Q變?yōu)?Q,平衡時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量小于2x0 C.保持Q不變,將q變?yōu)?q,平衡時(shí)彈簧的縮短量等于x0 D.保持q不變,將Q變?yōu)?Q,平衡時(shí)彈簧的縮短量小于x0 答案B 解析設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k,原長(zhǎng)為x,當(dāng)系統(tǒng)平衡時(shí),彈簧的伸長(zhǎng)量為x0,則有:kx0=k,保持Q不變,將q變?yōu)?q時(shí),平衡時(shí)有:kx1=k,由上式易得:x1<2x0,A項(xiàng)錯(cuò)誤;同理可以得到,保持q不變,將Q變?yōu)?Q,平衡時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量小于2x0,B項(xiàng)正確;保持q不變,將Q變?yōu)?Q,如果縮短量等于x0,因兩點(diǎn)電荷間

9、距離減小,則靜電力大于彈力,故會(huì)進(jìn)一步吸引,故平衡時(shí)彈簧的縮短量大于x0,C項(xiàng)錯(cuò)誤;同理,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 素養(yǎng)綜合練 8.(多選)(電場(chǎng)線+運(yùn)動(dòng)軌跡組合模型)(2018·三明模擬)如圖所示,實(shí)線為方向未知的三條電場(chǎng)線,從電場(chǎng)中M點(diǎn),以相同速度垂直于電場(chǎng)線方向飛出a、b兩個(gè)帶電粒子,僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示,則(　　) A.a一定帶正電,b一定帶負(fù)電 B.a的速度將減小,b的速度將增大 C.a的加速度將減小,b的加速度將增大 D.兩個(gè)粒子的動(dòng)能均增大 答案CD 解析根據(jù)兩粒子的偏轉(zhuǎn)方向,可知兩粒子帶異種電荷,但無(wú)法確定其具體電性,故A錯(cuò)誤;由粒子受力方向與速度方向

10、的關(guān)系,可判斷電場(chǎng)力對(duì)兩粒子均做正功,兩粒子的速度、動(dòng)能均增大,故B錯(cuò)誤,D正確;從兩粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡判斷,a經(jīng)過(guò)的電場(chǎng)的電場(chǎng)線逐漸變得稀疏,b經(jīng)過(guò)的電場(chǎng)的電場(chǎng)線逐漸變密,說(shuō)明a的加速度減小,b的加速度增大,故C正確。 9.(多選)(點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式理解　電場(chǎng)力分析)如圖所示,坐標(biāo)系中有兩個(gè)帶電荷量分別為+Q和+3Q的點(diǎn)電荷。在C處放一個(gè)試探電荷,則試探電荷所受電場(chǎng)力的方向可能是選項(xiàng)圖中的(　　) 答案BD 解析根據(jù)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)E=k,可在C處畫(huà)出場(chǎng)源電荷分別為+3Q、+Q電場(chǎng)線的示意圖,根據(jù)平行四邊形定則作出合電場(chǎng)強(qiáng)度的大小及方向,若試探電荷為正電荷,則所受的電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)

11、度方向相同,若試探電荷為負(fù)電荷,則所受的電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反,B、D正確,A、C錯(cuò)誤。 10. (多選)(電場(chǎng)疊加)(2018·吉林長(zhǎng)春質(zhì)量監(jiān)測(cè)改編)已知無(wú)限大的帶電面可產(chǎn)生垂直于該面的勻強(qiáng)電場(chǎng)(正的帶電面電場(chǎng)強(qiáng)度方向背離該面、負(fù)的帶電面電場(chǎng)強(qiáng)度方向指向該面),電場(chǎng)強(qiáng)度大小E=2πkσ,式中k為靜電力常量,σ為電荷面密度(單位面積的帶電量)?，F(xiàn)有如圖所示的兩個(gè)平行且可視為無(wú)限大的均勻帶電面A和B,電荷的面密度分別為σ和-2σ(σ為正的常數(shù)),間距為d,空間中有C、D兩點(diǎn),CD連線垂直于帶電面,C點(diǎn)到A面距離與D點(diǎn)到B面的距離為,A面接地,將一檢驗(yàn)正電荷分別放在C、D兩點(diǎn)。關(guān)于C、D

12、兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和受到的電場(chǎng)力,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.EC=ED B.EC>ED C.FC

13、電粒子(重力不計(jì))做勻速圓周運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)是(　　) 答案BC 解析帶正電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),要求經(jīng)過(guò)a、b兩點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力大小相等,方向均指向圓心,方向在變化。A圖中,帶正電粒子在a、b兩點(diǎn)所受電場(chǎng)力大小相等,方向相同,所以帶正電粒子不能做勻速圓周運(yùn)動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;B圖中,帶正電粒子在a、b兩點(diǎn)所受電場(chǎng)力大小相等,a點(diǎn)方向豎直向下指向O點(diǎn),b點(diǎn)方向豎直向上指向O點(diǎn),帶正電粒子可以以O(shè)點(diǎn)為圓心,在與兩電 荷連線垂直的豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),B項(xiàng)正確;C圖中,帶正電粒子可以以負(fù)電荷為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),C項(xiàng)正確;D圖中,帶正電粒子在a、b兩點(diǎn)所受電場(chǎng)力大小相等,方向相同,所以帶

14、正電粒子不可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。 12.(電場(chǎng)力作用下平衡、動(dòng)力學(xué)問(wèn)題)(2018·山西晉中名校聯(lián)考)如圖所示,長(zhǎng)L=0.12 m的絕緣輕桿上端固定在O點(diǎn),質(zhì)量m=0.6 kg、電荷量q=0.5 C的帶正電金屬小球套在絕緣輕桿上,空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.75。當(dāng)桿豎直固定放置時(shí),小球恰好能勻速下滑,g取10 m/s2。 (1)求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小; (2)改變輕桿與豎直方向的夾角,使球下滑過(guò)程中與桿之間的摩擦力為零,并將小球從O點(diǎn)由靜止釋放,求小球離開(kāi)桿時(shí)的速度大小。 答案(1)16 N/C　(2)2 m/s 解析(1)當(dāng)桿豎直固定放置時(shí),FN=Eq,mg=Ff,Ff=μFN,解得E==16N/C。 (2)小球與桿之間摩擦力為零,說(shuō)明小球與桿之間的彈力為零,則有Eqcosθ=mgsinθ,所以tanθ=,θ=53°。設(shè)小球的加速度為a,則mgcos53°+Eqsin53°=ma,解得a=m/s2。由v2=2aL解得小球離開(kāi)桿時(shí)的速度大小為v=2m/s。 9