(浙江選考)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第6章 靜電場 第1講 電場的力的性質(zhì)學(xué)案
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1、第1講 電場的力的性質(zhì) [選考導(dǎo)航] 知識內(nèi)容 考試要求 歷次選考統(tǒng)計 2016/04 2016/10 2017/04 2017/11 2018/04 2018/11 電荷及其守恒定律 c 8 庫侖定律 c 4 13 3 6 8 電場強(qiáng)度 c 13 8 6、19 22 電勢能和電勢 c 13 8 8 6 電勢差 c 電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 c 靜電現(xiàn)象的應(yīng)用 b 電容器的電容 c 7
2、 帶電粒子在電場中的運動 d 8、22 23 8、23 8 知識排查 點電荷、電荷守恒定律 1.點電荷 有一定的電荷量,忽略形狀和大小的一種理想化模型。 2.電荷守恒定律 (1)內(nèi)容:電荷既不會創(chuàng)生,也不會消滅,它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分;在轉(zhuǎn)移過程中,電荷的總量保持不變。 (2)起電方式:摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電。 (3)帶電實質(zhì):物體帶電的實質(zhì)是得失電子。 庫侖定律 1.內(nèi)容:真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力,與它們的電荷量的乘積成正比,與它們的距離的二次方成反比。作用力的方向在它們的連線上。
3、 2.表達(dá)式:F=k,式中k=9.0×109 N·m2/C2,叫靜電力常量。 3.適用條件:(1)真空中;(2)點電荷。 電場強(qiáng)度、點電荷的場強(qiáng) 1.定義:放入電場中某點的電荷受到的電場力F與它的電荷量q的比值。 2.定義式:E=。單位:N/C或V/m 3.點電荷的電場強(qiáng)度:真空中點電荷形成的電場中某點的電場強(qiáng)度:E=k。 4.方向:規(guī)定正電荷在電場中某點所受電場力的方向為該點的電場強(qiáng)度方向。 5.電場強(qiáng)度的疊加:電場中某點的電場強(qiáng)度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和,遵從平行四邊形定則。 電場線 1.定義:為了形象地描述電場中各點電場強(qiáng)度的強(qiáng)弱及方向,在電場中畫
4、出一些曲線,曲線上每一點的切線方向都跟該點的電場強(qiáng)度方向一致,曲線的疏密表示電場的強(qiáng)弱。 小題速練 1.思考判斷 (1)任何帶電體所帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍( ) (2)相互作用的兩個點電荷,電荷量大的,受到庫侖力也大( ) (3)根據(jù)E=可知,電場強(qiáng)度與試探電荷在該處所受的電場力成正比( ) (4)電場中某點的電場強(qiáng)度方向與負(fù)電荷在該點所受電場力方向相反( ) (5)電場線方向即為帶電粒子的運動方向( ) (6)點電荷產(chǎn)生的電場中,以該點電荷為球心的同一球面上各點電場強(qiáng)度相同( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× 2.
5、(2018·湖南長沙模擬)下列說法正確的是( ) A.庫侖定律F=k中k的數(shù)值是庫侖用油滴實驗測得的 B.元電荷e的數(shù)值是由密立根用扭秤實驗測得的 C.感應(yīng)起電和摩擦起電都是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分 D.電子的電荷量與電子的質(zhì)量之比叫做電子的比荷 解析 靜電力常量k的數(shù)值是由庫侖利用扭秤實驗測得的,選項A錯誤;元電荷e的數(shù)值是由密立根用油滴實驗測得的,選項B錯誤;感應(yīng)起電的實質(zhì)是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,摩擦起電的實質(zhì)是電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,選項C錯誤;電子的電荷量與電子的質(zhì)量之比叫做電子的比荷,選項D正確。 答案 D 3.在電場中的某點放入電荷量為-
6、q的試探電荷時,測得該點的電場強(qiáng)度為E;若在該點放入電荷量為+2q的試探電荷,此時測得該點的場強(qiáng)( ) A.大小為2E,方向和原來的相反 B.大小為E,方向和原來的相反 C.大小為2E,方向和原來的相同 D.大小為E,方向和原來的相同 解析 根據(jù)場強(qiáng)的定義式E=得該點的場強(qiáng)為E,再根據(jù)電場中的場強(qiáng)取決于電場本身,所以在該點放入電荷量為+2q 的試探電荷時,該點的場強(qiáng)不變,故選項D正確。 答案 D 4.如圖1所示,實線為等量異種點電荷周圍的電場線,虛線為以一點電荷為中心的圓,M點是兩點電荷連線的中點,若將一正試探點電荷從虛線上N點移動到M點,則電荷所受電場力( ) 圖1
7、 A.大小不變 B.方向不變 C.逐漸減小 D.逐漸增大 解析 由電場線的分布情況可知,N點電場線比M點電場線疏,則N點電場強(qiáng)度比M點電場強(qiáng)度小,由電場力公式F=qE可知正點電荷從虛線上N點移動到M點的過程中,電場力逐漸增大,電場力方向與所在點的電場線的切線方向一致,所以一直在變化,故選項D正確。 答案 D 電荷及電荷守恒定律 1.三種起電方式 (1)摩擦起電:電荷得失,玻璃棒與絲綢摩擦,玻璃棒因失去電子而帶正電。 (2)接觸起電:電荷轉(zhuǎn)移,金屬棒與帶正電的物體接觸,金屬棒上部分電子轉(zhuǎn)移到物體上,金屬棒帶正電。 (3)感應(yīng)起電:靜電感應(yīng),同種電荷在電場力的作用
8、下遠(yuǎn)離帶電體,異種電荷在電場力的作用下靠近帶電體。 2.點電荷的理解 (1)點電荷客觀不存在,是一種帶電體的理想化模型,不考慮其大小和電荷分布情況,把電荷量看作集中于一點的電荷。 (2)當(dāng)討論帶電體之間的相互作用時,帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略不計,這些帶電體就可以看作是點電荷。 (3)點電荷不能理解為體積很小的電荷,也不能理解為電荷量很少的電荷。 1.毛皮與橡膠棒摩擦后,毛皮帶正電,這是因為( ) A.毛皮上的一些電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上 B.毛皮上的一些正電荷轉(zhuǎn)移到橡膠棒上 C.橡膠棒上的一些電子轉(zhuǎn)移到毛皮上 D.橡膠棒上的一些正電荷轉(zhuǎn)移到毛皮上 解析
9、摩擦起電的實質(zhì)是電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上,電中性的物體若缺少了電子帶正電,多了電子就帶負(fù)電。由于毛皮的原子核束縛電子的本領(lǐng)比橡膠棒弱,在摩擦的過程中毛皮上的一些電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上,缺少了電子的毛皮帶正電,而原子核內(nèi)的質(zhì)子帶正電荷,不能自由移動,所以選項A正確。 答案 A 2.如圖2所示,在真空中,把一個絕緣導(dǎo)體向帶負(fù)電的球P慢慢靠近,關(guān)于絕緣導(dǎo)體兩端的電荷,下列說法中不正確的是( ) 圖2 A.兩端的感應(yīng)電荷越來越多 B.兩端的感應(yīng)電荷是同種電荷 C.兩端的感應(yīng)電荷是異種電荷 D.兩端的感應(yīng)電荷電荷量相等 解析 由于絕緣導(dǎo)體內(nèi)有大量可以自由移動的電子,當(dāng)慢慢靠近帶
10、負(fù)電的球P時,由于同種電荷相互排斥,絕緣導(dǎo)體上靠近P的一端的自由電子被排斥到遠(yuǎn)端,從而顯示帶正電荷,遠(yuǎn)離P的一端帶上了等量的負(fù)電荷。絕緣導(dǎo)體離P球距離越近,絕緣導(dǎo)體內(nèi)自由電子受到P的排斥力越大,兩端感應(yīng)電荷越多。 答案 B 3.完全相同的金屬小球A、B,A球帶電荷量為+16Q,B球帶電荷量為-8Q,現(xiàn)將A與B接觸后分開,則A、B兩球的帶電荷量分別為( ) A.-8Q,+16Q B.+8Q,+8Q C.+4Q,+4Q D.-4Q,-4Q 解析 因兩球帶異種電荷,所以A與B接觸后應(yīng)是先中和,后把剩余的電荷量平分,即A、B兩球的帶電荷量都為q==4Q,選項C正確。 答案 C
11、 庫侖定律的理解及應(yīng)用 1.運用庫侖定律的幾點注意 (1)在用庫侖定律公式進(jìn)行計算時,無論是正電荷還是負(fù)電荷,均代入電荷量的絕對值計算庫侖力的大小。 (2)作用力的方向判斷:同性相斥,異性相吸,作用力的方向沿兩電荷連線方向。 (3)兩個點電荷間相互作用力滿足牛頓第三定律,大小相等、方向相反。 2.解決庫侖力作用下平衡問題的方法步驟 庫侖力作用下平衡問題的分析方法與純力學(xué)平衡問題的分析方法是相同的,只是在原來受力的基礎(chǔ)上多了電場力。具體步驟如下: 3.一個結(jié)論 完全相同的兩帶電金屬球接觸后再分離帶有完全相同的電荷量。 【典例1】 (2018·4月浙江選考)真空中兩個完全
12、相同、帶等量同種電荷的金屬小球A和B(可視為點電荷),分別固定在兩處,它們之間的靜電力為F。用一個不帶電的同樣金屬球C先后與A、B球接觸,然后移開球C,此時A、B球間的靜電力為( ) A. B. C. D. 解析 設(shè)A、B兩金屬小球開始帶電荷量均為Q,距離為r,F(xiàn)=k,用一個不帶電的金屬球C先后與A、B接觸,與A接觸完后,A、C帶電荷量分別為,再與B接觸后,B、C帶電荷量分別為Q,F(xiàn)′=k=F,因此選項C正確。 答案 C 【典例2】 (2016·10月浙江選考)如圖3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,帶有電荷量也為q的小球B固定在O點正下方
13、絕緣柱上。其中O點與小球A的間距為l,O點與小球B的間距為l,當(dāng)小球A平衡時,懸線與豎直方向夾角θ=30°。帶電小球A、B均可視為點電荷,靜電力常量為k。則( ) 圖3 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)線拉力大小FT=mg 解析 帶電小球A受力如圖所示,OC=l,即C點為OB中點,根據(jù)對稱性AB=l。由庫侖定律知A、B間庫侖力大小知F=,細(xì)線拉力FT=F=,選項A、C錯誤;根據(jù)平衡條件得Fcos 30°=mg,得F=,繩子拉力FT=,選項B正確,D錯誤。 答案 B 1.A、B、C三點在同一直線上,AB∶BC=1∶2
14、,B點位于A、C之間,在B處固定一電荷量為Q的點電荷。當(dāng)在A處放一電荷量為+q的點電荷時,它所受到的電場力為F;移去A處電荷,在C處放一電荷量為-2q的點電荷,其所受電場力為( ) A. B. C.-F D.F 解析 設(shè)A、B間距離為x,則B、C間距離為2x,根據(jù)庫侖定律有F=k,在C處放一電荷量為-2q的點電荷,其所受電場力為F′=k=,考慮電場力方向易知B正確。 答案 B 2.如圖4所示,在一條直線上有兩個相距0.4 m的點電荷A、B,A帶電+Q,B帶電-9Q?,F(xiàn)引入第三個點電荷C,恰好使三個點電荷均在電場力的作用下處于平衡狀態(tài),則C的帶電性質(zhì)及位置應(yīng)為( )
15、 圖4 A.正,B的右邊0.4 m處 B.正,B的左邊0.2 m處 C.負(fù),A的左邊0.2 m處 D.負(fù),A的右邊0.2 m處 解析 要使三個電荷均處于平衡狀態(tài),必須滿足“兩同夾異”“兩大夾小”“近小遠(yuǎn)大”的原則,所以點電荷C應(yīng)在A左側(cè),帶負(fù)電。設(shè)C所在位置與A的距離為x,由于處于平衡狀態(tài),所以k=,解得x=0.2 m,選項C正確。 答案 C 3.(2018·11月浙江選考)電荷量為4×10-6 C的小球絕緣固定在A點,質(zhì)量為0.2 kg、電荷量為-5×10-6 C的小球用絕緣細(xì)線懸掛,靜止于B點。A、B間距離為30 cm,AB連線與豎直方向夾角為60°,靜電力常量
16、為9.0×109 N·m2/C2,小球可視為點電荷,下列圖示正確的是( ) 解析 A、B兩小球間的庫侖力為FAB=k=9.0×109× N=2 N,B球的重力GB=mg=2 N,可見FAB=GB,所以FAB與GB 合力方向與GB方向的夾角為60°,如圖所示。由于B球處于靜止?fàn)顟B(tài),所以繩的拉力方向與豎直方向夾角為60°,選項B正確。 答案 B 三個孤立共線點電荷的平衡規(guī)律 “三點共線”——三個點電荷分布在同一條直線上;“兩同夾異”——正、負(fù)電荷相互間隔;“兩大夾小”——中間電荷的電荷量最??;“近小遠(yuǎn)大”——中間電荷靠近電荷量較小的電荷。 電場強(qiáng)度和電場線 1.電場強(qiáng)度
17、的性質(zhì) 矢量性 規(guī)定正電荷受力方向為該點場強(qiáng)的方向 唯一性 電場中某一點的電場強(qiáng)度E是唯一的,它的大小和方向與放入該點的電荷q無關(guān),它決定于形成電場的電荷(場源電荷)及空間位置 2.電場強(qiáng)度的三個計算公式 3.電場線的用途 (1)判斷電場力的方向——正電荷的受力方向和電場線在該點切線方向相同,負(fù)電荷的受力方向和電場線在該點切線方向相反。 (2)判斷電場強(qiáng)度的大小(定性)——電場線密處電場強(qiáng)度大,電場線疏處電場強(qiáng)度小,進(jìn)而可判斷電荷受力大小和加速度的大小。 (3)判斷電勢的高低與電勢降低的快慢——沿電場線的方向電勢逐漸降低,電場強(qiáng)度的方向是電勢降低最快的方向。 (4)判斷
18、等勢面的疏密——電場越強(qiáng)的地方,等差等勢面越密集;電場越弱的地方,等差等勢面越稀疏。 4.幾種典型電場的電場線(如圖所示) 5.等量同種和異種點電荷的電場強(qiáng)度的比較 比較項目 等量異種點電荷 等量同種點電荷 電場線分布圖 連線中點O處的場強(qiáng) 連線上O點場強(qiáng)最小,指向負(fù)電荷一方 為零 連線上的場強(qiáng)大小(從左到右) 沿連線先變小,再變大 沿連線先變小,再變大 沿中垂線由O點向外場強(qiáng)大小 O點最大,向外逐漸減小 O點最小,向外先變大后變小 關(guān)于O點對稱的A與A′、B與B′的場強(qiáng) 等大同向 等大反向 【典例】 如圖5所示,M、N為兩個等量同種正電荷,帶
19、電荷量均為Q,在其連線的中垂線上任意一點P自由釋放一個負(fù)電荷q,不計重力影響,關(guān)于點電荷q的運動下列說法正確的是( ) 圖5 A.從P→O的過程中,加速度越來越大,速度也越來越大 B.從P→O的過程中,加速度越來越小,到O點速度達(dá)到最大值 C.點電荷越過O點時加速度為零,速度達(dá)到最大值 D.點電荷越過O點后,速度越來越小,加速度越來越大,直到速度為零 解析 如圖所示,根據(jù)電場疊加原理知:O點場強(qiáng)為零,從O點沿中垂線向外,場強(qiáng)先變大后變小。點電荷從P→O的過程中,靜電力可能是先變大后變小,加速度隨之先變大后變??;也可能靜電力一直變小,加速度一直變小,在到達(dá)O點之前,靜電力一直表
20、現(xiàn)為引力,速度一定是一直變大的,在O點時加速度是零,速度最大,該電場關(guān)于直線MN對稱,電荷越過O點后的運動也不一定是單調(diào)變化的。有些粗心的同學(xué)容易認(rèn)為從P→O電荷距離兩個場源電荷越來越近,靜電力就會越來越大而錯選A。其實,點電荷與場源電荷的兩個靜電力確實是變大的,只是兩個靜電力的合力未必變大,這要看電場的矢量合成情況。 答案 C 1.(2017·11月浙江選考)電場線的形狀可以用實驗來模擬,把頭發(fā)屑懸浮在蓖麻油里,加上電場,頭發(fā)屑就按照電場的方向排列起來,如圖6所示。關(guān)于此實驗,下列說法正確的是( ) 圖6 A.a圖模擬兩等量同種電荷的電場線 B.b圖一定是模擬兩等量正電
21、荷的電場線 C.a圖中的A、B應(yīng)接高壓起電裝置的兩極 D.b圖中的A、B應(yīng)接高壓起電裝置的兩極 解析 由題圖可以看出,a圖為兩異種電荷形成的電場線,不能確定是否電量相等,所以A錯誤;b圖為同種電荷形成的電場線,但無法確定是否為等量同種電荷及電性,B錯誤;a圖中的A、B應(yīng)接高壓起電裝置的兩極,b圖中A、B應(yīng)接高壓起電裝置的同一極,C正確,D錯誤。 答案 C 2.如圖7中邊長為a的正三角形ABC的三個頂點分別固定三個點電荷+q、+q、-q,則該三角形中心O點處的場強(qiáng)為( ) 圖7 A.,方向由O指向C B.,方向由C指向O C.,方向由C指向O D.,方向由O指向C 解
22、析 O點是三角形的中心,到三個電荷的距離為r==a,三個電荷在O處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小均為E0=k,根據(jù)對稱性和幾何知識得知:兩個+q在O處產(chǎn)生的合場強(qiáng)為E1=k,再與-q在O處產(chǎn)生的場強(qiáng)合成,得到O點的合場強(qiáng)為E=E1+E0=2k=2k=,方向由O指向C,故選項A正確。 答案 A 3.某靜電場中的電場線方向不確定,分布如圖8所示,帶電粒子在電場中僅受靜電力作用,其運動軌跡如圖中虛線所示,由M運動到N,以下說法正確的是( ) 圖8 A.粒子必定帶正電荷 B.該靜電場一定是孤立正電荷產(chǎn)生的 C.粒子在M點的加速度小于它在N點的加速度 D.粒子在M點的速度大于它在N點的速度 解析
23、帶電粒子所受靜電力沿電場線的切線方向或其反方向,且指向曲線的內(nèi)側(cè),靜電力方向大致向上,因不知電場線的方向,粒子的電性無法確定,所以選項A錯誤;電場線是彎曲的,則一定不是孤立點電荷的電場,所以選項B錯誤;N點處電場線密,則場強(qiáng)大,粒子受到的靜電力大,產(chǎn)生的加速度也大,所以選項C正確;因靜電力大致向上,粒子由M運動到N時,靜電力做正功,粒子動能增加,速度增加,所以選項D錯誤。 答案 C 4.(2018·全國卷Ⅰ,16)如圖9,三個固定的帶電小球a、b和c,相互間的距離分別為ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm。小球c所受庫侖力的合力的方向平行于a、b的連線。設(shè)小球a、b所帶電荷量的比
24、值的絕對值為k,則( ) 圖9 A.a、b的電荷同號,k= B.a、b的電荷異號,k= C.a、b的電荷同號,k= D.a、b的電荷異號,k= 解析 如果a、b帶同種電荷,則a、b兩小球?qū)的作用力均為斥力或引力,此時c在垂直于a、b連線的方向上的合力一定不為零,因此a、b不可能帶同種電荷,A、C錯誤;若a、b帶異種電荷,假設(shè)a對c的作用力為斥力,則b對c的作用力一定為引力,受力分析如圖所示,由題意知c所受庫侖力的合力方向平行于a、b的連線,則Fa、Fb在垂直于a、b連線的方向上的合力為零,由幾何關(guān)系可知∠α=37°、∠β=53°,則Fasin 37°=Fbcos 37°,解
25、得=,又由庫侖定律及以上各式代入數(shù)據(jù)可解得||=,B錯誤,D正確。 答案 D 活頁作業(yè) (時間:30分鐘) A組 基礎(chǔ)過關(guān) 1.(2018·廣東深圳模擬)關(guān)于電場力和電場強(qiáng)度,以下說法正確的是( ) A.一點電荷分別處于電場中的A、B兩點,點電荷受到的電場力大,則該處場強(qiáng)小 B.在電場中某點如果沒有試探電荷,則電場力為零,電場強(qiáng)度也為零 C.電場中某點場強(qiáng)為零,則試探電荷在該點受到的電場力也為零 D.一試探電荷在以一個點電荷為球心、半徑為r的球面上各點所受電場力相同 解析 一點電荷分別處于電場中的A、B兩點,根據(jù)場強(qiáng)的定義式E=得知,電荷受到的電場力大,則場強(qiáng)大,故選項A
26、錯誤;在電場中某點沒有試探電荷時,電場力為零,但電場強(qiáng)度不一定為零,電場強(qiáng)度與試探電荷無關(guān),由電場本身決定,故選項B錯誤;電場中某點場強(qiáng)E為零,由電場力公式F=qE可知,試探電荷在該點受到的電場力也一定為零,故選項C正確;一試探電荷在以一個點電荷為球心、半徑為r的球面上各點所受電場力大小相等,但方向不同,所以電場力不同,故選項D錯誤。 答案 C 2.關(guān)于電場力和電場強(qiáng)度,下列說法正確的是( ) A.電場強(qiáng)度的方向總是跟電場力的方向一致 B.電場強(qiáng)度的大小總是跟電場力的大小成正比 C.電荷受到的電場力的方向跟電場強(qiáng)度的方向一致 D.同一個點電荷在某點受到的電場力越大,該點的電場強(qiáng)度
27、就越大 解析 據(jù)場強(qiáng)方向的規(guī)定,正電荷所受電場力的方向與場強(qiáng)方向相同,負(fù)電荷所受電場力的方向與場強(qiáng)方向相反,故A、C錯誤;電場強(qiáng)度取決于電場本身,與有無試探電荷無關(guān);場強(qiáng)公式E=,采用比值法下的定義,并不是場強(qiáng)的大小跟電場力的大小成正比,故B錯誤;據(jù)場強(qiáng)公式E=知,同一個點電荷在某點受到的電場力越大,該點的場強(qiáng)越大,故D正確。 答案 D 3.(2018·浙江諸暨牌頭中學(xué)期中)如圖1所示,某次實驗老師用絲綢摩擦過的玻璃棒(帶正電)去吸引細(xì)碎的錫箔屑,發(fā)現(xiàn)錫箔屑被吸引到玻璃棒上后又迅速的向空中散開,下列說法正確的是( ) 圖1 A.錫箔屑被吸引過程會因為獲得電子而帶負(fù)電 B.錫箔
28、屑被吸引過程有減速過程 C.最后錫箔屑散開主要是因為碰撞導(dǎo)致 D.散開時錫箔屑帶正電 解析 一個帶正電的物體能夠吸引另一個物體,另一個物體帶負(fù)電或不帶電,錫箔屑被吸引到玻璃棒上帶正電而相斥散開,故A錯誤;錫箔屑被吸引過程是加速過程,故B錯誤;最后錫箔屑散開主要是因為錫箔屑帶正電,同種電荷相互排斥,故C錯誤,D正確。 答案 D 4.(2018·浙江諸暨牌頭中學(xué)期中)如圖2所示,A和B均可視為點電荷,A固定在絕緣支架上,B通過絕緣輕質(zhì)細(xì)線連接在天花板上,由于二者之間庫侖力的作用細(xì)線與水平方向成30°角。A、B均帶正電,電荷量分別為Q、q,A、B處于同一高度,二者之間的距離為L。已知靜電力
29、常量為k,重力加速度為g。則B的質(zhì)量為( ) 圖2 A. B. C. D. 解析 因為B球處于靜止?fàn)顟B(tài),B球受到重力、繩子的拉力以及A對B的庫侖力,根據(jù)平衡條件得,tan 30°=,解得mB=,故D正確,A、B、C錯誤。 答案 D 5.(2018·紹興模擬)如圖3所示,絕緣水平面上有A、B、C、D四點,依次相距L,若把帶電金屬小球甲(半徑遠(yuǎn)小于L)放在B點,測得D點處的電場強(qiáng)度大小為E;現(xiàn)將不帶電的相同金屬小球乙與甲充分接觸后,再把兩球分置于A、C兩點,此時D點處的電場強(qiáng)度大小為( ) 圖3 A.E B.E C.E D.E 解析
30、由點電荷的電場強(qiáng)度計算式E=k得E=k,兩球接觸后,電荷量平分,有Q1=Q2=,ED=k+k,聯(lián)立得ED=E,所以應(yīng)選D。 答案 D 6.如圖4所示,水平天花板下用長度相同的絕緣細(xì)線懸掛起來的兩個相同的帶電小球A、B,左邊放一個帶正電的固定球+Q時,兩懸線都保持豎直方向,小球A與固定球+Q的距離等于小球A與小球B的距離。下列說法中正確的是( ) 圖4 A.A球帶正電,B球帶負(fù)電,并且A球帶電荷量較大 B.A球帶負(fù)電,B球帶正電,并且A球帶電荷量較小 C.A球帶負(fù)電,B球帶正電,并且A球帶電荷量較大 D.A球帶正電,B球帶負(fù)電,并且A 球帶電荷量較小 解析 根據(jù)電荷間的相互
31、作用可知,A應(yīng)該帶負(fù)電,B帶正電,A才能受到+Q的向左的吸引力和B球向右的吸引力而平衡,B球受到+Q向右的排斥力和A球向左的吸引力而平衡;所以選項A、D均錯誤;對于A球來說,兩邊帶電球的間距相等,故帶電荷量也相等,即B球帶電荷量與+Q球的電荷量相等;對于B球來說,因為A離B較近,故要想與+Q球產(chǎn)生相等的力,A球的電荷量比+Q球的電荷量較少就可以了,所以A球所帶的電荷量較小,選項B正確,C錯誤。 答案 B 7.如圖5所示,質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球B用絕緣細(xì)線懸掛,處于固定的帶電體A產(chǎn)生的電場中,A可視為點電荷,B為試探電荷。當(dāng)B靜止時,A、B等高,細(xì)線與豎直方向的夾角為θ。已知重力加速度
32、為g。則A在B處所產(chǎn)生的場強(qiáng)大小為( ) 圖5 A. B. C. D. 解析 對B受力分析,由平衡條件得qE=mgtan θ,解得A在B處所產(chǎn)生的場強(qiáng)大小為,A正確。 答案 A 8.兩個可自由移動的點電荷分別放在A、B兩處,如圖6所示。A處電荷帶正電荷量Q1,B處電荷帶負(fù)電荷量Q2,且|Q2|=4Q1,另取一個可以自由移動的點電荷Q3,放在AB直線上,欲使整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),則( ) 圖6 A.Q3為負(fù)電荷,且放于A左方 B.Q3為負(fù)電荷,且放于B右方 C.Q3為正電荷,且放于A、B之間 D.Q3為正電荷,且放于B右方 解析 因為每個電荷都受到
33、其余兩個電荷的庫侖力作用,且已知Q1和Q2是異種電荷,對Q3的作用力一為引力,一為斥力,所以Q3要平衡就不能放在A、B之間。根據(jù)庫侖定律知,由于B處的電荷Q2電荷量較大,Q3應(yīng)放在離Q2較遠(yuǎn)而離Q1較近的地方才有可能處于平衡,故應(yīng)放在Q1的左側(cè)。要使Q1和Q2也處于平衡狀態(tài),Q3必須帶負(fù)電,故選項A正確。 答案 A 9.如圖7所示,把一個帶電小球A固定在光滑的絕緣水平桌面上,在桌面的另一處放置帶電小球B,現(xiàn)給小球B一個垂直A、B連線方向的速度v0,使其在水平桌面上運動,則下列說法中正確的是( ) 圖7 A.若A、B帶同種電荷,B球可能做速度減小的曲線運動 B.若A、B帶同種電荷
34、,B球一定做加速度增大的曲線運動 C.若A、B帶異種電荷,B球一定做類平拋運動 D.若A、B帶異種電荷,B球可能做速度大小和加速度大小都不變的曲線運動 解析 若A、B帶同種電荷,則A對B有斥力作用,且斥力方向和速度方向夾角越來越小,速度增大,A、B間距離越來越大,庫侖力越來越小,加速度越來越小,A、B錯誤;若A、B帶異種電荷,B受到的庫侖力指向A,庫侖力是變力,B球不可能做類平拋運動,庫侖力可能等于B做勻速圓周運動需要的向心力,C錯誤,D正確。 答案 D 10.(2018·南昌模擬)已知均勻帶電球殼內(nèi)部電場強(qiáng)度處處為零,電勢處處相等。如圖8所示,正電荷均勻分布在半球面上,Ox為通過半
35、球頂點與球心O的軸線,A、B為軸線上的點,且AO=OB,則下列判斷正確的是( ) 圖8 A.A點的電場強(qiáng)度比B點的電場強(qiáng)度大 B.A、B兩點的電場強(qiáng)度相同 C.A、B兩點的電場強(qiáng)度大小相等,方向相反 D.A、B兩點的電場強(qiáng)度大小不等,方向相同 解析 先將半球面補(bǔ)充為一個完整的球面,則B點的電場強(qiáng)度可等效為完整的球面產(chǎn)生的電場強(qiáng)度與右邊均勻帶負(fù)電半球面產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的疊加,即為右邊帶負(fù)電半球面產(chǎn)生的電場強(qiáng)度,根據(jù)對稱性可知與左半球面在A點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小相等,方向相同,B正確。 答案 B 11.(2018·上海五校聯(lián)考)如圖9所示,在光滑絕緣水平面上B點的正上方O處固定一
36、個質(zhì)點,在水平面上的A點放另一個質(zhì)點,兩個質(zhì)點的質(zhì)量均為m,帶電荷量均為+Q。C為水平面上的另一點(O、A、B、C位于同一豎直平面內(nèi)),A、O間的距離為L,A、B和B、C間的距離均為,在空間加一個水平方向的勻強(qiáng)電場后A處的質(zhì)點處于靜止,現(xiàn)給A處的質(zhì)點一個指向C點的初速度,則A處質(zhì)點到達(dá)B點時所受的電場力大小為(靜電力常量用k表示)( ) 圖9 A. B. C. D. 解析 根據(jù)庫侖定律有F=k,A處的質(zhì)點靜止時,根據(jù)共點力平衡條件有Fsin 30°=EQ,由以上兩式得E==,質(zhì)點在B點受到的庫侖力F′=,由平行四邊形定則得合電場力大小F==,故A正確。 答案 A
37、12.如圖10甲所示,在x軸上有一個點電荷Q(圖中未畫出),O、A、B為x軸上的三點。放在A、B兩點的試探電荷受到的靜電力跟其所帶電荷量的關(guān)系如圖乙所示,則( ) 圖10 A.A點的電場強(qiáng)度大小為2 N/C B.B點的電場強(qiáng)度大小為2×103 N/C C.點電荷Q在AB之間 D.點電荷Q在OB之間 解析 設(shè)A、B兩點的電場強(qiáng)度分別為EA、EB,根據(jù)題中圖象乙信息可知,圖線的斜率即為電場強(qiáng)度,則EA=2×103 N/C,EB=-500 N/C,A、B兩點的電場強(qiáng)度方向相反。由點電荷電場的特點知,該點電荷應(yīng)放在A、B之間。故選項C正確。 答案 C 13.(2017·北京理綜,
38、22)如圖11所示,長l=1 m的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定,下端連接一個可視為質(zhì)點的帶電小球,小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場中,繩與豎直方向的夾角θ=37°。已知小球所帶電荷量q=1.0×10-6 C,勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E=3.0×103 N/C,取重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求: 圖11 (1)小球所受電場力F的大??; (2)小球的質(zhì)量m; (3)將電場撤去,小球回到最低點時速度v的大小。 解析 (1)小球在勻強(qiáng)電場中所受電場力 F=qE=3×10-3 N (2)對小球受力分析如圖。由平衡條件得mg= m==4×10-4 kg (3)由動能定理得 mgl(1-cos θ)=mv2-0, 代入數(shù)值解得v=2 m/s。 答案 (1)3×10-3 N (2)4×10-4 kg (3)2 m/s 18
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