2024年高中物理第九章專題強(qiáng)化練1靜電場中的力電綜合問題檢測新人教版必修第三冊

專題強(qiáng)化練1靜電場中的力電綜合問題一、選擇題1.(2024安徽合肥十一中月考)如圖所示,甲、乙兩帶電小球的質(zhì)量均為m,所帶電荷量分別為+q和-q,兩球用絕緣細(xì)線2連接,甲球又用絕緣細(xì)線1懸掛在天花板上,在兩球所在空間有方向水平向左的勻強(qiáng)電場(未畫出),電場強(qiáng)度為E,平衡時(shí)細(xì)線都被拉緊。平衡時(shí)的位置可能是4個(gè)圖中的()2.(2024四川遂寧二中期中)如圖,空間存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場,兩個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球P和Q用相同的絕緣細(xì)繩懸掛在水平天花板上,兩細(xì)繩都恰好保持豎直。N為PQ連線中點(diǎn),M點(diǎn)位于N點(diǎn)正上方且MP=PQ=MQ。則下列說法不正確的是()A.P帶負(fù)電,Q帶正電,且電荷量大小相等B.P與Q的質(zhì)量不肯定相等C.在P、Q所產(chǎn)生的電場與勻強(qiáng)電場疊加后形成的場中,N點(diǎn)的場強(qiáng)為零D.在P、Q所產(chǎn)生的電場與勻強(qiáng)電場疊加后形成的場中,M點(diǎn)的場強(qiáng)為零3.(2024浙江名校新高考探討聯(lián)盟聯(lián)考)如圖所示,A、B、C三個(gè)帶電小球(可視為點(diǎn)電荷)質(zhì)量均為m,A、B分別穿在位于同一豎直線上的兩根絕緣細(xì)桿上,上方細(xì)桿粗糙,下方細(xì)桿光滑。已知A、B帶電荷量大小均為q0,且A帶正電,當(dāng)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),AB和AC長度相等,A、C間絕緣細(xì)線與豎直細(xì)桿成60°角,細(xì)線伸直且恰無拉力。已知靜電力常量為k,重力加速度為g,則()A.C小球帶電荷量大小為13qB.A、C間的絕緣細(xì)線長為q02C.A小球受到細(xì)桿的摩擦力大小為2mgD.若保持B小球位置不變,緩慢增加B的電荷量,使A、C兩球處于同一水平線,則此時(shí)A、C間的絕緣細(xì)線拉力大小為0二、非選擇題4.(2024陜西寶雞期中)如圖所示,質(zhì)量為4×10-3kg的帶電小球放在一半徑為R的半圓形光滑絕緣軌道底部Q點(diǎn),當(dāng)在空間加一方向水平向右、大小為1×104N/C的勻強(qiáng)電場時(shí),小球沿軌道上升15R運(yùn)動到P點(diǎn)后處于靜止?fàn)顟B(tài)(g取10m/s2)。試求(1)小球的帶電性質(zhì);(2)小球所帶的電荷量;(3)軌道對小球的支持力。5.(2024北京西城試驗(yàn)中學(xué)期中)質(zhì)量都是m的兩個(gè)完全相同、帶等量電荷的小球A、B(可視為點(diǎn)電荷)分別用長為l的絕緣細(xì)線懸掛在同一水平面上相距為2l的M、N兩點(diǎn),平衡時(shí)小球A、B的位置如圖甲所示,線與豎直方向的夾角α=30°,當(dāng)外加水平向左的勻強(qiáng)電場時(shí),兩小球平衡位置如圖乙所示,線與豎直方向夾角也為α=30°。靜電力常量為k,重力加速度為g,求:(1)A、B小球電性及所帶電荷量Q;(2)外加勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E的大小。6.(2024安徽馬鞍山月考)如圖所示,有一水平向左的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為E=1.25×104N/C,一根長L=1.5m、與水平方向的夾角為θ=37°的光滑絕緣細(xì)直桿MN固定在電場中,桿的下端M處固定一個(gè)帶電小球A,電荷量Q=+4.5×10-6C;另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動,電荷量q=+1.0×10-6C,質(zhì)量m=1.0×10-2kg?，F(xiàn)將小球B從桿的上端N由靜止釋放,小球B起先運(yùn)動。(靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:(1)小球B起先運(yùn)動時(shí)的加速度為多大?(2)小球B的速度最大時(shí),與M端的距離r為多大?7.(2024江蘇蘇州常熟中學(xué)月考)如圖所示,在某豎直平面內(nèi)有一水平向右的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)E=1×104N/C。場內(nèi)有一半徑R=2m的光滑豎直絕緣環(huán)形軌道,軌道的內(nèi)側(cè)有一質(zhì)量為m=0.4kg、帶電荷量為q=+3×10-4C的小球,它恰能沿圓環(huán)做圓周運(yùn)動。取重力加速度g=10m/s2,求:小球動能的最小值。

答案全解全析專題強(qiáng)化練1靜電場中的力電綜合問題1.A取甲、乙整體為探討對象,整體受到重力、靜電力和細(xì)線1的拉力,因?yàn)閮蓚€(gè)靜電力的矢量和為F電=qE+(-qE)=0,所以細(xì)線1對小球的拉力與總重力平衡,即細(xì)線1的拉力與整體的重力等大反向,所以細(xì)線1應(yīng)保持豎直;再對乙球進(jìn)行分析可知,乙球受到的靜電力水平向右,所以細(xì)線2向右傾斜,故選A。2.C將P、Q視為一個(gè)整體,兩細(xì)繩都恰好保持豎直,則整體在水平方向所受靜電力的合力為零,P、Q肯定帶等量異種電荷。對P單獨(dú)分析,其所受Q的庫侖力水平向右,則所受勻強(qiáng)電場的靜電力水平向左,所以P帶負(fù)電,Q帶正電,A說法正確;依據(jù)題中所給條件無法確定P與Q的質(zhì)量關(guān)系,P與Q的質(zhì)量不肯定相等,B說法正確;設(shè)P、Q間距離為r,P、Q所帶電荷量均為q,勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為E,依據(jù)電場強(qiáng)度的疊加原理可知E=kqr2,則N點(diǎn)的場強(qiáng)大小EN=2kqr22-E=7E≠0,C說法錯(cuò)誤;依據(jù)幾何關(guān)系以及對稱性可知M點(diǎn)的場強(qiáng)大小為EM=2k3.D由幾何關(guān)系可知,△ABC為等邊三角形,設(shè)細(xì)線長為l,小球C帶電荷量為qC,小球C受力平衡,細(xì)線對C無拉力,則A必對C存在庫侖引力,B對C存在庫侖斥力,對C受力分析如圖甲,則FAC=FBC=mg=kq0qCl2;對B受力分析,如圖乙,在豎直方向有kq02l2=cos60°·kq0qCl2+mg,聯(lián)立可得qC=23q0,l=q02k3mg,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;對A、B、C整體進(jìn)行受力分析,在豎直方向Ff=3mg,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若保持B小球位置不變,緩慢增加B的電荷量,使A、C兩球處于同一水平線,以C為4.答案(1)帶正電(2)3×10-6C(3)0.05N解析(1)小球在P點(diǎn)受重力、支持力、靜電力作用,要處于靜止?fàn)顟B(tài),靜電力應(yīng)水平向右,與場強(qiáng)方向相同,故小球帶正電。(2)小球受力示意圖如圖所示設(shè)軌道支持力與豎直方向夾角為θ,據(jù)幾何關(guān)系可得cosθ=45R則tanθ=sinθcosθ=依據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可得tanθ=qE解得q=mgtanθE(3)依據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可得,軌道對小球的支持力為N=mgcos5.答案(1)A球帶正電,B球帶負(fù)電3mg(2)10解析(1)由題圖甲可知A、B帶異種電荷,進(jìn)一步分析題圖乙知A球帶正電,B球帶負(fù)電。未加勻強(qiáng)電場時(shí),兩小球相距d=2l-2lsin30°=l,由A球受力平衡可得mgtanα=kQ2解得Q=3mg3(2)加勻強(qiáng)電場后,兩球相距d'=2l+2lsin30°=3l,依據(jù)A球受力平衡可得QE-kQ2解得E=1036.答案(1)3.2m/s2(2)0.9m解析(1)起先運(yùn)動時(shí)小球B受重力、A對B的庫侖力、桿的彈力和勻強(qiáng)電場的靜電力,沿桿方向運(yùn)動,由牛頓其次定律得mgsinθ-kQqL解得a=gsinθ-kQqmL2-(2)小球B速度最大時(shí)合力為零,即mgsinθ-kQqr解得r=kQqmg7