【走向高考】2020年高考物理總復(fù)習(xí) 第六章 第1講 電場力的性質(zhì)

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1、第6章 第1講 一、選擇題 1．(2020·新課標(biāo)全國卷)靜電除塵器是目前普遍采用的一種高效除塵器．某除塵器模型的收塵板是很長的條形金屬板，圖中直線ab為該收塵板的橫截面．工作時(shí)收塵板帶正電，其左側(cè)的電場線分布如圖所示：粉塵帶負(fù)電，在電場力作用下向收塵板運(yùn)動，最后落在收塵板上．若用粗黑曲線表示原來靜止于P點(diǎn)的帶電粉塵顆粒的運(yùn)動軌跡，下列4幅圖中可能正確的是(忽略重力和空氣阻力)(　　) [答案]　A [解析]　考查帶電粒子在電場中的運(yùn)動，要注意電荷在電場中的受力與運(yùn)動情況的分析．粉塵帶負(fù)電，其受力方向應(yīng)該是電場線切線的反方向，從靜止開始運(yùn)動時(shí)，只能是A圖那樣，不可能出現(xiàn)BC

2、D圖的情況． 2．將一質(zhì)量為m的帶電粒子(不計(jì)重力)放在電場中無初速釋放，則下列說法正確的是(　　) A．帶電粒子的軌跡一定和電場線重合 B．帶電粒子的速度方向總是與所在處的電場線切線方向一致 C．帶電粒子的加速度方向總是與所在處的電場線切線方向重合 D．帶電粒子將沿電場線的切線方向拋出，做拋物線運(yùn)動 [答案]　C [解析]　帶電粒子的軌跡與電場線重合必須滿足：①電場線是直線，②只受電場力，③ v0＝0或v0方向與場強(qiáng)方向共線，所以A錯(cuò)；帶電粒子的速度方向不一定與E方向相同，但其所受電場力的方向必與該處電場線的切線重合，故選項(xiàng)B錯(cuò)，C對；因?yàn)殡妶霾灰欢閯驈?qiáng)電場，其合力不一定為恒

3、力，故不一定做拋物線運(yùn)動，選項(xiàng)D錯(cuò)． 3．如圖所示，實(shí)線為不知方向的三條電場線，從電場線中M點(diǎn)以相同速度垂直于電場線方向飛出a、b兩個(gè)帶電粒子，運(yùn)動軌跡如圖中虛線所示，則(　　) A．a(chǎn)一定帶正電，b一定帶負(fù)電 B．a(chǎn)的速度將減小，b的速度將增大 C．a(chǎn)的加速度將減小，b的加速度將增加 D．兩個(gè)粒子的動能，一個(gè)增加一個(gè)減小 [答案]　C [解析]　帶電粒子所受電場力的方向大致指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，則可知a、b兩粒子所受電場力方向大致為向左、向右．因不知電場線的方向，則無法確定兩帶電粒子的電性，A錯(cuò)誤．電場力對兩帶電粒子均做正功，動能和速度均增加，則B、D錯(cuò)誤．電場線的疏密程度表

4、示電場的強(qiáng)弱，且電場力F＝qE，a＝，則可知a的加速度將減小，b的加速度將增加，則C正確． 4．如圖所示，點(diǎn)電荷＋4Q與＋Q分別固定在A、B兩點(diǎn)，C、D兩點(diǎn)將AB連線三等分，現(xiàn)使一個(gè)帶負(fù)電的粒子從C點(diǎn)開始以某一初速度向右運(yùn)動，不計(jì)粒子的重力，則該粒子在CD之間運(yùn)動的速度大小v與時(shí)間t的關(guān)系圖象可能是(　　) [答案]　BC [解析]　設(shè)AC＝CD＝DB＝r，則EC＝k－k＝，方向水平向右．ED＝k－k＝0，則負(fù)電荷由C到D所受電場力始終向左．第一種情況：電荷做減速運(yùn)動，且加速度逐漸減小，直到電荷以一定速度通過D點(diǎn)，故B正確；第二種情況，電荷向右減速，在到達(dá)D點(diǎn)之前反向運(yùn)動，因此，由C

5、→D電荷先減速后加速，加速度先減小后增大，故C正確． 5．一個(gè)帶負(fù)電的小球，受電場力和重力的作用，由靜止開始運(yùn)動，已知電場為水平方向的勻強(qiáng)電場，不計(jì)空氣阻力，設(shè)坐標(biāo)軸如圖所示，x軸的正方向與電場方向一致，y軸的正方向豎直向下，原點(diǎn)為小球的起始位置，下列哪個(gè)圖可能表示此小球的運(yùn)動軌跡(　　) [答案]　D [解析]　受力和初速度決定了運(yùn)動形式．小球受的重力和電場力都是恒力，則其合力也是恒力，小球由靜止開始沿合力方向做勻加速直線運(yùn)動．又因小球帶負(fù)電，答案D正確． 6．宇航員在探測某星球時(shí)發(fā)現(xiàn)：①該星球帶負(fù)電，而且?guī)щ娋鶆颍?②星球表面沒有大氣；③在一次實(shí)驗(yàn)中，宇航員將一個(gè)帶電小球(其電

6、荷量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于星球電荷量)置于離星球表面某一高度處無初速釋放，恰好處于懸浮狀態(tài)．如果選距星球表面無窮遠(yuǎn)處的電勢為零，則根據(jù)以上信息可以推斷(　　) A．小球一定帶正電 B．小球的電勢能一定小于零 C．改變小球離星球表面的高度并無初速釋放后，小球仍然處于懸浮狀態(tài) D．改變小球的電荷量后再在原高度處無初速釋放，小球仍然處于懸浮狀態(tài) [答案]　C [解析]　設(shè)星球和帶電小球的質(zhì)量分別為M、m，電荷量分別為Q、q，由于星球帶電均勻，可看作電荷集中在球心的點(diǎn)電荷，釋放小球后，小球受萬有引力和庫侖力而處于平衡，有：G＝k可知：小球帶負(fù)電，且平衡位置與高度無關(guān)，所以C選項(xiàng)正確． 7．(2020·

7、上海模擬)如圖所示，在光滑絕緣水平面上有兩個(gè)分別帶異種電荷的小球A和B，它們均在水平向右的勻強(qiáng)電場中向右做勻加速運(yùn)動，且始終保持相對靜止．設(shè)小球A的電荷量為QA，小球B的電荷量為QB，則下列判斷正確的是(　　) A．小球A帶正電，小球B帶負(fù)電，且QA>QB B．小球A帶正電，小球B帶負(fù)電，且QAQB D．小球A帶負(fù)電，小球B帶正電，且QAQ

8、B，A正確，B錯(cuò)誤；如果小球A帶負(fù)電，小球B帶正電，則A所受合外力水平向左，加速度向左，不符合題意，故C、D均錯(cuò)． 8．兩個(gè)質(zhì)量分別是m1、m2的小球，各用絲線懸掛在同一點(diǎn)，當(dāng)兩球分別帶同種電荷，且電荷量分別為q1、q2時(shí)，兩絲線張開一定的角度θ1、θ2，兩球位于同一水平線上，如圖所示，則下列說法正確的是(　　) A．若m1>m2，則θ1>θ2 B．若m1＝m2，則θ1＝θ2 C．若m1θ2 D．若q1＝q2，則θ1＝θ2 [答案]　BC [解析]　m1、m2受力如圖所示，由平衡條件可知， m1g＝Fcotθ1，m2g＝F′cotθ2 因F

9、＝F′，則＝ 所以B、C兩項(xiàng)正確． 二、非選擇題 9．如圖所示，半徑為R的硬橡膠圓環(huán)，其上帶有均勻分布的正電荷，單位長度上的電荷量為q.現(xiàn)在環(huán)上截去一小段長度為L(L?R)的圓弧，則在圓環(huán)中心O處的電場強(qiáng)度的大小為________． [答案]　kLq/R2 [解析]　未截去圓弧時(shí)，整個(gè)圓環(huán)上的電荷分布關(guān)于圓心對稱，則O處的電場強(qiáng)度為0. 截去圓弧后，除(和關(guān)于O對稱的一小段圓弧)外，其余的電荷在O處的場強(qiáng)為0，則在O處的場強(qiáng)就等于中心O處電場強(qiáng)度E. 上所帶電荷量為Lq，根據(jù)點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式可得E＝kLq/R2. 10．如圖所示，真空中O點(diǎn)有一點(diǎn)電荷，在它產(chǎn)生的電場中有a、b

10、兩點(diǎn)，a點(diǎn)的場強(qiáng)大小為Ea，b點(diǎn)的場強(qiáng)大小為Eb，Ea、Eb的方向如圖所示，則關(guān)于a、b兩點(diǎn)場強(qiáng)大小的關(guān)系是________． [答案]　Ea＝3Eb [解析]　由題知：Ea＝k＝ Eb＝k＝ 所以有：Ea＝3Eb 11．電荷量為q＝1×10－4C的帶正電小物塊置于絕緣水平面上，所在空間存在方向沿水平向右的電場(如圖甲所示)．電場強(qiáng)度E的大小與時(shí)間t的關(guān)系、物塊運(yùn)動速度v與時(shí)間t的關(guān)系分別如圖乙、丙所示，取重力加速度g＝10m/s2.求 (1)物塊質(zhì)量m； (2)物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ. [答案]　(1)m＝1kg　(2)μ＝0.2 [解析]　0～2s，由題圖

11、丙可知，物塊做勻加速運(yùn)動，加速度a＝1m/s2 由牛頓第二定律有：E1q－μmg＝ma 2～4s，由題圖可知，物塊做勻速直線運(yùn)動 由平衡條件有：E2q＝μmg 結(jié)合以上幾式代入數(shù)據(jù)，解得：m＝1kg，μ＝0.2 12．一根長為l的絲線吊著一質(zhì)量為m，帶電荷量為q的小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場中，如圖所示絲線與豎直方向成37°角，現(xiàn)突然將該電場方向變?yōu)橄蛳虑掖笮〔蛔?，不考慮因電場的改變而帶來的其他影響(重力加速度為g)，求： (1)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度的大?。? (2)小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)絲線的拉力． [答案]　(1)　(2)mg [解析]　(1)小球靜止在電場中受力如圖所示，

12、 顯然小球帶正電，由平衡條件得： mgtan37°＝qE　① 故E＝?、? (2)電場方向變成向下后，小球開始擺動做圓周運(yùn)動，重力、電場力對小球做正功．由動能定理得： mv2＝(mg＋qE)l(1－cos37°)?、? 由圓周運(yùn)動知識，在最低點(diǎn)時(shí)， F向＝T－(mg＋qE)＝m　④ 由③④解得T＝mg 13．質(zhì)量為m的小球A在絕緣細(xì)桿上，桿的傾角為α.小球A帶正電，電量為q.在桿上B點(diǎn)處固定一個(gè)電量為Q的正電荷，將小球A由距B點(diǎn)豎直高度為H處無初速釋放．小球A下滑過程中電量不變．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. (1)A球剛釋放時(shí)的加速度是多大？ (2)當(dāng)A球的動能最大時(shí)，求此時(shí)A球與B點(diǎn)的距離． [答案]　(1)gsinα－　(2) [解析]　(1)根據(jù)牛頓第二定律mgsinα－F＝ma.根據(jù)庫侖定律F＝k，r＝H/sinα.解得a＝gsinα－. (2)當(dāng)A球受到合力為零、加速度為零時(shí)，動能最大．設(shè)此時(shí)A球與B點(diǎn)間的距離為R，則mgsinα＝，解得R＝.