【學(xué)與練】高中物理粵教2019版必修3：第1章素養(yǎng)提升練1電場力的性質(zhì)習(xí)題

素養(yǎng)提升練(一)電場力的性質(zhì)一、選擇題1．一帶負(fù)電荷的質(zhì)點，僅在電場力作用下沿曲線abc從a運(yùn)動到c，已知質(zhì)點的速率是遞減的。關(guān)于b點電場強(qiáng)度E的方向，下列圖示中可能正確的是(虛線是曲線在b點的切線)()ABCD2．已知均勻帶電球體在球的外部產(chǎn)生的電場與一個位于球心的、電荷量相等的點電荷產(chǎn)生的電場相同。如圖所示，半徑為R的球體上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在過球心O的直線上有A、B兩個點，O和B、B和A間的距離均為R?，F(xiàn)以O(shè)B為直徑在球內(nèi)挖一球形空腔，若靜電力常量為k，球的體積公式為V＝43πr3，則AA．5kQ36RC．7kQ32R3．有一正點電荷只受電場力作用，從靜電場中的a點由靜止釋放。在它沿直線運(yùn)動到b點的過程中，動能Ek隨位移s變化的關(guān)系圖像如圖所示。該電場的電場線分布應(yīng)是()ABCD4．如圖所示，在勻強(qiáng)電場中將一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球，由靜止釋放，帶電小球運(yùn)動軌跡為一直線，該直線與豎直方向夾角為θ。不能忽略小球的重力，重力加速度為g，則勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小()A．唯一值是mgB．最大值是mgC．最小值是mgD．最小值是mg5．真空中A、B兩個點電荷相距為L，質(zhì)量分別為m和2m，它們由靜止開始運(yùn)動(不計重力)，開始時A的加速度大小是a，經(jīng)過一段時間，B的加速度大小也是a，那么此時A、B兩點電荷的距離是()A．22L B．2C．22L D．L6．(多選)如圖所示，M、N為兩個固定的等量同種正電荷，在其連線的中垂線上的P點由靜止釋放一帶負(fù)電的粒子(不計重力)，則該粒子()A．從P到O，加速度可能先增再減B．從P到O，加速度可能先減后增C．從P到O，速度一直增加D．從P到O，速度一直減小7．如圖所示，均勻帶正電的圓環(huán)所帶的電荷量為Q，半徑為R，圓心為O，A、B、C為垂直于圓環(huán)平面且過圓環(huán)中心的軸上的三個點，已知BC＝2AO＝2OB＝2R，當(dāng)在C處放置一點電荷時(不影響圓環(huán)的電荷分布情況，整個裝置位于真空中)，B點的電場強(qiáng)度恰好為零，靜電力常量為k，則由此可得A點的電場強(qiáng)度大小為()A．2kQ4C．32kQ8．(多選)如圖所示，點電荷Q固定，虛線是帶電荷量為q的微粒的運(yùn)動軌跡，微粒的重力不計，a、b是軌跡上的兩個點，b離Q較近，下列判斷正確的是()A．Q一定帶正電荷，q一定帶負(fù)電荷B．不管Q帶什么性質(zhì)的電荷，a點的場強(qiáng)一定比b點的小C．微粒通過a、b兩點時，加速度方向都是指向QD．微粒通過a時的速率比通過b時的速率大9．如圖所示，A、B兩球質(zhì)量均為m，所帶電荷量分別為q和－q，兩球間用絕緣細(xì)線連接，A球又用絕緣細(xì)線懸掛在天花板上，在兩球所在空間有方向向左的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為E，平衡時，細(xì)線都被拉緊，則平衡時的可能位置為()ABCD10．由粗糙的水平桿AO與光滑的豎直桿BO組成的絕緣直角支架如圖放置，在AO桿、BO桿上套有帶正電的小球P、Q，兩個小球恰能在某一位置平衡?，F(xiàn)將P緩慢地向左移動一小段距離，兩球再次達(dá)到平衡。若小球所帶電荷量不變，與移動前相比()A．P、Q之間的距離增大B．桿BO對Q的彈力減小C．桿AO對P的摩擦力增大D．桿AO對P的彈力減小二、非選擇題11．(2022·山西太原期中)如圖甲所示，在O點放置一個帶電荷量為＋Q的點電荷，以O(shè)為原點，沿Ox方向建立坐標(biāo)軸，A、B為坐標(biāo)軸上兩點，其中A點的坐標(biāo)為0.90m。測得放在A、B兩點的試探電荷受到的電場力大小F與其電荷量q的關(guān)系如圖乙中a、b所示。已知靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2，求：甲乙(1)A點的電場強(qiáng)度大小與點電荷的電荷量Q；(2)B點的坐標(biāo)值。12．如圖所示，正電荷q1固定于半徑為R的半圓光滑軌道的圓心處，將另一帶正電、電荷量為q2、質(zhì)量為m的小球，從軌道的A處無初速度釋放，重力加速度大小為g，靜電力常量為k，求：(1)小球運(yùn)動到B點時的速度大??；(2)小球在B點對軌道的壓力。13．如圖所示，在傾角為α的足夠長的光滑斜面上放置兩個質(zhì)量分別為2m和m的帶電小球A和B(均可視為質(zhì)點)，它們相距為L。兩球同時由靜止開始釋放時，B球的加速度恰好等于零。經(jīng)過一段時間后，當(dāng)兩球距離為L′時，A、B的加速度大小之比為a1∶a2＝11∶5。靜電力常量為k。(1)若B球帶正電荷且電荷量為q，求A球所帶電荷量Q及電性；(2)在(1)條件下，求L′與L的比值。素養(yǎng)提升練(一)12345678910DBACAACBBCAC1．D[負(fù)電荷在電場中某點的受力方向與該點電場強(qiáng)度的方向相反，且合力的方向一定指向軌跡彎曲的凹側(cè)，且與速度方向夾角為鈍角，由此可以判斷選項A、B、C錯誤，D正確。]2．B[先把挖去的空腔補(bǔ)上，由題意知，半徑為R的均勻帶電球體在A點產(chǎn)生的場強(qiáng)E整＝kQ2R2＝kQ4R2。挖出的小球半徑為R2，電荷均勻分布，其帶電荷量Q′＝43πR2343πR3Q＝Q83．A[根據(jù)動能定理，并由題圖可知，點電荷所受電場力為F＝ΔEkΔs，為常量，所以該電場為勻強(qiáng)電場，又由于從a到b點正點電荷的動能增大，所以電場強(qiáng)度方向沿a4．C[小球的受力分析如圖所示。小球在重力和靜電力的共同作用下做勻加速直線運(yùn)動，當(dāng)靜電力與合力垂直時，靜電力最小，即qEmin＝mgsinθ，可得Emin＝mgsin5．A[剛開始運(yùn)動，對點電荷A，有kq1q2L2＝mAa，經(jīng)過一段時間后，對點電荷B，有kq1q2L'2＝m6．AC[等量同種正電荷的電場線分布如圖所示，根據(jù)圖可以定性看出，中垂線上的場強(qiáng)并非單調(diào)變化，而是有一個電場線分布密集區(qū)域，即從O點沿中垂線向兩側(cè)場強(qiáng)均先增大后減小，所以從P到O，加速度可能先增再減，故A正確，B錯誤；根據(jù)圖可以看出從P到O電場強(qiáng)度的方向沒有變化，所以該粒子速度一直增加，故C正確，D錯誤。]7．B[將圓環(huán)等分為n個小段，當(dāng)n相當(dāng)大時，每一小段都可以看作點電荷，其所帶電荷量為q＝Qn；每一點電荷在B處的電場強(qiáng)度為E1＝kqR2+R2＝kQ2nR2；由對稱性可知，各小段帶電環(huán)在B處的電場強(qiáng)度E1的垂直于軸向的分量相互抵消，而E1的軸向分量之和即為帶電環(huán)在B處的電場強(qiáng)度為EB＝nE1cos45°＝2kQ4R2；C點處放置一點電荷時，B點的電場強(qiáng)度恰好為零，說明C處點電荷和圓環(huán)上的電荷在B處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小相等，方向相反，設(shè)C處點電荷的帶電荷量為Q′，則有kQ'2R2＝EB，解得Q′＝2Q，C處點電荷帶正電；根據(jù)對稱性知，圓環(huán)在A處的電場強(qiáng)度大小為EA1＝EB＝2kQ4R2，方向向左。C處電荷在A處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為EA8．BC[從運(yùn)動的軌跡來看，微粒與點電荷Q一定帶異種電荷，可能Q帶負(fù)電，q帶正電，A錯誤；由于b點距離Q近，根據(jù)E＝Fq＝kQr2可知，a點的場強(qiáng)一定比b點的小，B正確；微粒只受Q的電場力，加速度方向與受電場力的方向相同，C正確；假設(shè)微粒從a向b運(yùn)動，電場力做正功，動能增加，速度增大，微粒通過b點的速率比通過a點的速率大，同理可分析微粒從b向a9．A[本題考查帶電體的平衡，解題的關(guān)鍵是使用整體法和隔離法。分析上面細(xì)線時，對整體進(jìn)行受力分析，整體的電荷量為零，外界電場力為零，兩者之間的庫侖力和細(xì)線的拉力為內(nèi)力，所以上面細(xì)線的拉力沿豎直方向；而對B分析時確定下面細(xì)線的拉力，B受到外界電場向右的電場力，所以向右偏，故A正確。]10．C[Q受力如圖所示，由力的合成與平衡條件可知，BO桿對小球Q的彈力變大，兩小球之間的庫侖力變大，由庫侖定律知，兩小球P、Q的距離變小，故A、B錯誤；對整體進(jìn)行受力分析，可得AO桿對小球P的摩擦力變大，故C正確；對整體分析可知，整體在豎直方向只受重力和AO桿的支持力，故AO桿對小球P的彈力不變，故D錯誤。]11．解析：(1)根據(jù)電場力的計算公式F＝qE可得F-q圖像的斜率表示電場強(qiáng)度，則有A點的電場強(qiáng)度大小EA＝ΔFAΔq＝4根據(jù)點電荷電場強(qiáng)度的計算公式可得EA＝kQ代入數(shù)據(jù)解得Q＝3.6×10-6C。(2)根據(jù)電場力的計算公式可得B點的電場強(qiáng)度大小EB＝ΔFbΔq根據(jù)點電荷電場強(qiáng)度的計算公式可得EB＝kQ代入數(shù)據(jù)解得rB＝3.60m，所以B點的坐標(biāo)值為xB＝3.60m。答案：(1)4×104N/C3.6×10-6C(2)3.60m12．解析：(1)帶電小球q2在半圓光滑軌道上運(yùn)動時，庫侖力不做功，故機(jī)械能守恒，則mgR＝1解得vB＝2gR(2)小球到達(dá)B點時，受到重力mg、庫侖力F和支持力FN，由圓周運(yùn)動知識和牛頓第二定律得FN－mg－kq1q解得FN＝3mg＋kq根據(jù)牛頓第三定律，小球在B點時對軌道的壓力大小為FN′＝FN＝3mg＋kq1答案：(1)2gR(2)3mg＋kq13．解析：(1)由初始時B球的加速度等于零及B球帶正電荷可知，A球帶正電荷，對B球進(jìn)行受力分析，沿斜面方向B球