高中物理一輪復(fù)習(xí)配餐作業(yè)20庫侖定律　電場力的性質(zhì)

配餐作業(yè)(二十)庫侖定律電場力的性質(zhì)eq\a\vs4\al(??)見學(xué)生用書P347A組·基礎(chǔ)鞏固題1．(傳統(tǒng)文化)中國宋代科學(xué)家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也。”進(jìn)一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖。結(jié)合上述材料，下列說法不正確的是()A．地理南、北極與地磁場的南、北極不重合B．地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近C．地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行D．地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用解析由題意可知，地理南、北極與地磁場的南、北極不重合，存在磁偏角，A項(xiàng)正確；磁感線是閉合的，再由圖可推知地球內(nèi)部存在磁場，地磁南極在地理北極附近，故B項(xiàng)正確；只有赤道上方附近的磁感線與地面平行，故C項(xiàng)錯誤；射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子的運(yùn)動方向與地磁場方向不平行，故地磁場對其有力的作用，這是磁場的基本性質(zhì)，故D項(xiàng)正確。答案C2．A、B是一條電場線上的兩個點(diǎn)，一帶負(fù)電的微粒僅在靜電力作用下以一定的初速度從A點(diǎn)沿電場線運(yùn)動到B點(diǎn)，其速度v與時間t的關(guān)系圖象如圖所示。則此電場的電場線分布可能是選項(xiàng)圖中的()解析從圖象可以看出，粒子的速度隨時間逐漸減小，圖線的斜率增大，說明粒子的加速度逐漸增大，電場強(qiáng)度變大，從A到B電場線變密，綜合分析可知，負(fù)電荷順著電場線運(yùn)動，A項(xiàng)正確。答案A3．(多選)用電場線能直觀、方便地比較電場中各點(diǎn)電場的強(qiáng)弱。如圖甲是等量異種點(diǎn)電荷形成電場的電場線，圖乙是場中的一些點(diǎn)：O是電荷連線的中點(diǎn)，E、F是連線中垂線上相對于O點(diǎn)對稱的兩點(diǎn)，B、C和A、D也相對于O點(diǎn)對稱。則()A．B、C兩點(diǎn)場強(qiáng)大小和方向都相同B．A、D兩點(diǎn)場強(qiáng)大小相等，方向相反C．E、O、F三點(diǎn)比較，O點(diǎn)場強(qiáng)最強(qiáng)D．B、O、C三點(diǎn)比較，O點(diǎn)場強(qiáng)最弱解析由等量異種點(diǎn)電荷的電場線分布規(guī)律可知A、C、D項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤。答案ACD4．(多選)如圖所示，兩個帶等量正電荷的小球A、B(可視為點(diǎn)電荷)被固定在光滑絕緣水平面上。P、N是小球A、B連線的垂直平分線上的點(diǎn)，且PO＝ON?，F(xiàn)將一個電荷量很小的帶負(fù)電的小球C(可視為質(zhì)點(diǎn))從P點(diǎn)由靜止釋放，在小球C向N點(diǎn)運(yùn)動的過程中，關(guān)于小球C的速度圖象中，可能正確的是()解析在AB的垂直平分線上，從無窮遠(yuǎn)處到O點(diǎn)電場強(qiáng)度先變大后變小，到O點(diǎn)變?yōu)榱?，小球C受力沿垂直平分線，加速度先變大后變小，速度不斷增大，在O點(diǎn)加速度變?yōu)榱?，速度達(dá)到最大，v－t圖線的斜率先變大后變?。挥蒓點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)處，速度變化情況與另一側(cè)速度的變化情況具有對稱性；如果P、N相距足夠遠(yuǎn)，則B項(xiàng)正確，如果P、N相距很近，則A項(xiàng)正確。答案AB5．(2017·江蘇)如圖所示，三塊平行放置的帶電金屬薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分別位于O、M、P點(diǎn)。由O點(diǎn)靜止釋放的電子恰好能運(yùn)動到P點(diǎn)?，F(xiàn)將C板向右平移到P′點(diǎn)，則由O點(diǎn)靜止釋放的電子()A．運(yùn)動到P點(diǎn)返回 B．運(yùn)動到P和P′點(diǎn)之間返回C．運(yùn)動到P′點(diǎn)返回 D．穿過P′點(diǎn)解析AB、BC之間為勻強(qiáng)電場，電子先加速后減速恰能到達(dá)P點(diǎn)，C板向右移動，C板上的電荷量Q保持不變，B、C板間場強(qiáng)為E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4πkQ,εrS)，故BC板間的場強(qiáng)分布不變，電子靜止釋放后恰能運(yùn)動到P點(diǎn)，之后反向運(yùn)動，故A項(xiàng)正確。答案A6．(多選)如圖所示，水平面絕緣且光滑，一絕緣的輕彈簧左端固定，右端有一帶正電荷的小球，小球與彈簧不相連，空間存在著水平向左的勻強(qiáng)電場，帶電小球在靜電力和彈簧彈力的作用下靜止，現(xiàn)保持電場強(qiáng)度的大小不變，突然將電場反向，若將此時作為計(jì)時起點(diǎn)，則下列描述速度與時間、加速度與位移之間變化關(guān)系的圖象正確的是()解析將電場反向，小球在水平方向上受到向右的電場力和彈簧的彈力，小球離開彈簧前，根據(jù)牛頓第二定律得，小球的加速度a＝eq\f(qE＋kx,m)，知a隨壓縮量x的減小均勻減小，當(dāng)脫離彈簧后，小球的加速度a＝eq\f(qE,m)，保持不變。可知小球先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動，后做勻加速運(yùn)動，故A、C項(xiàng)正確，B、D項(xiàng)錯誤。答案AC7．(多選)如圖所示，兩個帶電小球A、B分別處于光滑絕緣的豎直墻面和斜面上，且在同一豎直平面內(nèi)，用水平向左的推力F作用于B球，兩球在圖示實(shí)線位置靜止。現(xiàn)將B球向左移動少許，發(fā)現(xiàn)A球隨之移動，兩球在虛線位置重新平衡，則重新平衡時的情況與移動前相比，下列說法中正確的是()A．墻面對A的彈力變小 B．斜面對B的彈力變大C．推力F變小 D．兩小球之間的距離變小解析以A、B兩球整體為研究對象，受力分析如圖甲所示，由平衡條件得FBcosα＝(mA＋mB)g，F(xiàn)A＝F＋FBsinα，且α角為定值。以A為研究對象受力分析如乙圖所示，由平衡條件得F電cosβ＝mAg，F(xiàn)A＝F電sinβ，且β角減小。整理可得F電＝eq\f(mAg,cosβ)，隨β角減小，F(xiàn)電減小，結(jié)合庫侖定律可知，兩小球之間的距離變大，D項(xiàng)錯誤；由FA＝F電sinβ可判斷FA減小，A項(xiàng)正確；FB＝eq\f(mA＋mBg,cosα)不變，B項(xiàng)錯誤；推力F＝FA－FBsinα減小，C項(xiàng)正確。答案AC【解題技巧】考查連接體問題的動態(tài)平衡，整體法、隔離法相結(jié)合是解決此類問題的根本方法。8．(2017·天津)(多選)如圖所示，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場中，實(shí)線MN是一條方向未標(biāo)出的電場線，虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運(yùn)動軌跡。設(shè)電子在A、B兩點(diǎn)的加速度大小分別為aA、aB，電勢能分別為EpA、EpB。下列說法正確的是()A．電子一定從A向B運(yùn)動B．若aA>aB，則Q靠近M端且為正電荷C．無論Q為正電荷還是負(fù)電荷一定有EpA<EpBD．B點(diǎn)電勢可能高于A點(diǎn)電勢解析電子在電場中做曲線運(yùn)動，虛線AB是電子只在靜電力作用下的運(yùn)動軌跡，電場力沿電場線直線曲線的凹側(cè)，電場的方向與電場力的方向相反，如圖所示。由所知條件無法判斷電子的運(yùn)動方向，故A項(xiàng)錯誤；若aA>aB，說明電子在M點(diǎn)受到的電場力較大，M點(diǎn)的電場強(qiáng)度較大，根據(jù)點(diǎn)電荷的電場分布可知，靠近M端為場源電荷的位置，應(yīng)帶正電，故B項(xiàng)正確；無論Q為正電荷還是負(fù)電荷，一定有電勢φA>φB，電子電勢能Ep＝－eφ，電勢能是標(biāo)量，所以一定有EpA<EpB，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯誤。答案BCB組·能力提升題9．如圖所示，一水平放置的金屬板正上方有一固定的正點(diǎn)電荷Q，一表面絕緣的帶正電小球(可視為質(zhì)點(diǎn)且不影響Q的電場)，從左端以初速度v0滑上金屬板光滑的上表面，向右運(yùn)動到右端，在運(yùn)動過程中()A．小球先做減速運(yùn)動再做加速運(yùn)動B．小球受到的合力的沖量為零C．小球的電勢能先減小，后增加D．小球先加速運(yùn)動，后減速運(yùn)動解析金屬板的表面是一個等勢面，帶電小球受到的電場力沿豎直方向，水平方向不受外力，小球做勻速直線運(yùn)動，電場力不做功，電勢能不變，合外力的沖量為零，綜上所述，只有B項(xiàng)正確。 答案B10．一個外半徑為R，內(nèi)半徑為r的帶正電空心金屬球殼，球心在x軸上的O點(diǎn)，金屬球殼在周圍空間產(chǎn)生靜電場，則其電場強(qiáng)度的大小E在x軸上的分布情況是()解析帶電金屬球殼內(nèi)的場強(qiáng)為零，所以D項(xiàng)正確。答案D11．如圖所示，在真空區(qū)域Ⅰ、Ⅱ中存在兩個勻強(qiáng)電場，其電場線方向豎直向下，在區(qū)域Ⅰ中有一個帶負(fù)電的粒子沿電場線以速度v0勻速下落，并進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ(電場范圍足夠大)。則選項(xiàng)圖中描述的粒子在這兩個電場中運(yùn)動的速度－時間圖象中，可能正確的是(以v0方向?yàn)檎较?()解析帶負(fù)電的粒子受到重力和電場力的作用，在上面的電場中重力等于電場力，粒子恰好做勻速直線運(yùn)動，在下面的電場中，電場力將大于重力，粒子做勻減速直線運(yùn)動，待速度為零后反向運(yùn)動，然后返回上面的電場做勻速直線運(yùn)動，由分析可知，C項(xiàng)正確。答案C12．如圖所示，絕緣水平面上靜止著兩個質(zhì)量均為m、電量均為＋Q的物體A和B(A、B均可視為質(zhì)點(diǎn))，它們間的距離為r，與水平面間的動摩擦因數(shù)均為μ。求：(1)A受的摩擦力為多大？(2)如果將A的電量增至＋4Q，兩物體開始運(yùn)動，當(dāng)它們的加速度第一次為零時，A、B各運(yùn)動了多遠(yuǎn)距離？解析(1)由平衡條件可知A受的摩擦力f＝F＝keq\f(Q2,r2)。(2)物體運(yùn)動后，當(dāng)加速度a＝0時，設(shè)A、B間距離為r′。根據(jù)牛頓第二定律：keq\f(4Q2,r′2)－μmg＝0，得r′＝2Qeq\r(\f(k,μmg))。由題意可知A、B運(yùn)動的距離均為s＝eq\f(r′－r,2)。故s＝Qeq\r(\f(k,μmg))－eq\f(r,2)。答案(1)keq\f(Q2,r2)(2)A、B運(yùn)動距離均為Qeq\r(\f(k,μmg))－eq\f(r,2)13．如圖所示，在光滑絕緣水平面上B點(diǎn)的正上方O處固定一個質(zhì)點(diǎn)，在水平面上的A點(diǎn)放另一個質(zhì)點(diǎn)，兩個質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量均為m，帶電荷量均為＋Q。C為AB直線上的另一點(diǎn)(O、A、B、C位于同一豎直平面上)，A、O間的距離為L，A、B和B、C間的距離均為eq\f(L,2)，在空間加一個水平方向的勻強(qiáng)電場后A處的質(zhì)點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)。試問：(1)該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)為多大？其方向如何？(2)給A處的質(zhì)點(diǎn)一個指向C點(diǎn)的初速度，該質(zhì)點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)時所受的電場力為多大？(3)若指向C點(diǎn)的初速度大小為v0，質(zhì)點(diǎn)到達(dá)C點(diǎn)時的加速度和速度分別為多大？解析(1)根據(jù)庫侖定律有F＝keq\f(Q2,L2)，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件有Fsin30°＝EQ，由以上兩式得E＝eq\f(Fsin30°,Q)＝eq\f(kQ,2L2)，方向由A指向C(或水平向右)。(2)小球在B點(diǎn)受到的庫侖力F庫＝eq\f(kQ2,Lsin60°2)。由平行四邊形定則得合電場力F合＝eq\r(EQ2＋\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(kQ2,Lsin60°2)))2)＝eq\f(\r(73)kQ2,6L2)。(3)由牛頓第二定律得a＝eq\f(\f(kQ