專題01-電場(chǎng)力的性質(zhì)-2022-2023學(xué)年高二物理精講精練(原卷版)

電場(chǎng)力的性質(zhì)專題精講專題1：庫(kù)侖力作用下帶電體的平衡與加速問(wèn)題1.庫(kù)侖力作用下的平衡問(wèn)題（1）分析帶電體在有庫(kù)侖力作用下的平衡問(wèn)題時(shí)，與力學(xué)問(wèn)題一樣，具體方法是：確定研究對(duì)象，受力分析，列出平衡方程，聯(lián)立求解。（2）共線的三個(gè)點(diǎn)電荷平衡的規(guī)律：①“兩同夾異”，若三者均帶同種電荷，無(wú)論怎么放，外側(cè)點(diǎn)電荷都不能平衡。異種電荷必放中間，若異種電荷B放外側(cè)，它本身不可能平衡。②“兩大夾小”，即放在中間的異種電荷B電荷量最小。若QB>QC，則FBA>FCA，A不能平衡。若QB>QA，則FBC>FAC，C不能平衡。③自由點(diǎn)電荷位置必為“靠小”，即中間電荷靠近電荷量較小的電荷。2．庫(kù)侖力作用下的非平衡問(wèn)題與力學(xué)問(wèn)題的處理方法相同，明確研究對(duì)象，分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程，再分析包括庫(kù)侖力在內(nèi)的所有力，依據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律或者動(dòng)能定理列方程，并靈活選用整體法和隔離法分析問(wèn)題?！纠?】如圖所示，電荷量分別為＋q和＋4q的兩點(diǎn)電荷固定在A、B兩點(diǎn)，已知A、B兩點(diǎn)相距L，問(wèn)：（1）在何處放置點(diǎn)電荷C，才能使C處于平衡狀態(tài)？（2）C所帶的電荷量和電性對(duì)C的平衡有影響嗎？【變式訓(xùn)練】若上例中A、B不固定，在何處放一個(gè)什么性質(zhì)的點(diǎn)電荷，才可以使三個(gè)點(diǎn)電荷都處于平衡狀態(tài)？【技巧與方法】A、B、C三個(gè)電荷要平衡，三個(gè)電荷必須在一條直線上；外側(cè)兩電荷間作用力大小等于中間電荷與外側(cè)電荷間作用力，所以外側(cè)電荷的電荷量大于中間電荷的電荷量；外側(cè)電荷受到另外兩電荷對(duì)其作用力的方向相反，則中間電荷與外側(cè)兩電荷電性相反，即三個(gè)電荷均平衡時(shí)滿足“兩大夾小”“兩同夾異”?！踞槍?duì)訓(xùn)練】訓(xùn)練角度1：帶電體的平衡問(wèn)題1．如圖所示，完全相同的金屬小球A和B帶有等量異種電荷，中間連有一輕質(zhì)絕緣彈簧，放在光滑的水平面上，平衡時(shí)彈簧的壓縮量為x0?，F(xiàn)將不帶電且與A、B完全相同的另一個(gè)小球C與A接觸一下，然后拿走C，待A、B重新平衡后彈簧的壓縮量為x，則()A．x＝eq\f(x0,2) B．x＞eq\f(x0,2)C．x＜eq\f(x0,2) D．x＝x02．在一條直線上有兩個(gè)相距0.2m的點(diǎn)電荷A、B，A帶電荷量為＋Q，B帶電荷量為－16Q?，F(xiàn)引入第三個(gè)點(diǎn)電荷C，恰好使三個(gè)點(diǎn)電荷處于平衡狀態(tài)，問(wèn)：C的電性如何？應(yīng)放在何處？所帶電荷量為多少？訓(xùn)練角度2：帶電體的加速問(wèn)題3．如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向沿與水平方向成θ＝30°斜向右上方，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，質(zhì)量為m的帶負(fù)電的小球以初速度v0開始運(yùn)動(dòng)，初速度方向與電場(chǎng)方向一致。(重力加速度為g)（1）若小球帶的電荷量為q＝eq\f(mg,E)，為使小球能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求應(yīng)對(duì)小球施加的恒力F1的大小和方向；（2）若小球帶的電荷量為q＝eq\f(2mg,E)，為使小球能做直線運(yùn)動(dòng)，求應(yīng)對(duì)小球施加的最小恒力F2的大小和方向?？键c(diǎn)2：帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)題分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)題分析方法1．合力方向與速度方向：合力指向軌跡曲線的內(nèi)側(cè)，速度方向沿軌跡的切線方向。2．分析方法（1）由軌跡的彎曲情況結(jié)合電場(chǎng)線確定靜電力的方向。（2）由靜電力和電場(chǎng)線的方向可判斷電荷的正負(fù)。（3）由電場(chǎng)線的疏密程度可確定靜電力的大小，再根據(jù)牛頓第二定律F＝ma可判斷電荷加速度的大小。（4）根據(jù)力和速度的夾角可以判斷速度變大還是變小，從而確定不同位置的速度大小?！纠?】如圖所示，實(shí)線為三條方向未知的電場(chǎng)線，從電場(chǎng)中的M點(diǎn)以相同的速度飛出a、b兩個(gè)帶電粒子，a、b的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中的虛線所示(a、b只受靜電力作用)，則()A．a(chǎn)一定帶正電，b一定帶負(fù)電B．靜電力對(duì)a做正功，對(duì)b做負(fù)功C．a(chǎn)的速度將減小，b的速度將增大D．a(chǎn)的加速度將減小，b的加速度將增大【技巧與方法】做曲線運(yùn)動(dòng)的物體受到的合力指向曲線凹側(cè)，靜電力方向與電場(chǎng)線相切，同一帶電粒子在電場(chǎng)線密集的地方加速度大，在電場(chǎng)線稀疏的地方加速度小?！踞槍?duì)訓(xùn)練】【變式1】(多選)如圖所示，帶箭頭的線段表示某一電場(chǎng)中的電場(chǎng)線的分布情況。一帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖中虛線所示。若不考慮其他力，則下列判斷正確的是()A．若粒子是從A運(yùn)動(dòng)到B，則粒子帶正電；若粒子是從B運(yùn)動(dòng)到A，則粒子帶負(fù)電B．不論粒子是從A運(yùn)動(dòng)到B，還是從B運(yùn)動(dòng)到A，粒子必帶負(fù)電C．若粒子是從B運(yùn)動(dòng)到A，則其加速度減小D．若粒子是從B運(yùn)動(dòng)到A，則其速度減小【變式2】一帶負(fù)電荷的質(zhì)點(diǎn)，在電場(chǎng)力作用下沿曲線abc從a運(yùn)動(dòng)到c，已知質(zhì)點(diǎn)的速率是遞減的。關(guān)于b點(diǎn)電場(chǎng)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(diǎn)的切線)()ABCD【變式3】(多選)圖中實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的電場(chǎng)線，虛線是某一帶電粒子通過(guò)該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)。若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受靜電力的作用，根據(jù)此圖可做出正確判斷的是()A．帶電粒子所帶電荷的符號(hào)B．電場(chǎng)強(qiáng)度的方向C．帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向D．帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的加速度何處較大1．(多選)一帶電粒子從電場(chǎng)中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，軌跡如圖中虛線所示。不計(jì)粒子所受重力，則()A．粒子帶正電荷B．粒子加速度逐漸減小C．A點(diǎn)的速度大于B點(diǎn)的速度D．粒子的初速度不為零2．如圖所示，把一帶正電的小球a放在光滑絕緣斜面上，欲使球a能靜止在斜面上，需在MN間放一帶電小球b，則b應(yīng)()A．帶負(fù)電，放在A點(diǎn) B．帶正電，放在B點(diǎn)C．帶負(fù)電，放在C點(diǎn) D．帶正電，放在C點(diǎn)3．如圖所示，A和B均可視為點(diǎn)電荷，A固定在絕緣支架上，B通過(guò)絕緣輕質(zhì)細(xì)線連接在天花板上，由于二者之間庫(kù)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(zhǎng)。已知靜電力常量為k，重力加速度為g，則B的質(zhì)量為()A．eq\f(kQq,gL2) B．eq\f(\r(2)kQq,gL2)C．eq\f(\r(3)kQq,gL2) D．eq\f(\r(3)kQq,3gL2)4．如圖所示的電場(chǎng)中，虛線為某帶電粒子只在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b、c是軌跡上的三個(gè)點(diǎn)，則()A．粒子一定帶負(fù)電B．粒子一定是從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)C．粒子在c點(diǎn)的加速度一定大于在b點(diǎn)的加速度D．粒子在電場(chǎng)中c點(diǎn)的速度一定大于在a點(diǎn)的速度5．如圖所示，三個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2、q3固定在一直線上，q2與q3間距離為2r，q1與q2間距離為r，每個(gè)電荷所受靜電力的合力均為零，由此可以判定，三個(gè)電荷的電荷量之比為()A．(－9)∶4∶(－36) B．9∶4∶36C．(－3)∶2∶(－6) D．3∶2∶66．在光滑絕緣的水平地面上放置四個(gè)相同的金屬小球，小球A、B、C位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，小球D位于三角形的中心，如圖所示?，F(xiàn)使小球A、B、C都帶電荷量為Q的正電荷，使小球D帶電荷量為q的負(fù)電荷，若四個(gè)小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)且可以看作點(diǎn)電荷，則小球D帶電荷量q為()A．eq\f(1,3)Q B．3QC．eq\f(\r(3),3)Q D．eq\r(3)Q7．(多選)如圖所示，可視為點(diǎn)電荷的小球A、B分別帶負(fù)電和正電，B球固定，其正下方的A球靜止在絕緣斜面上，則A球受力個(gè)數(shù)可能為()A．可能受到2個(gè)力作用B．可能受到3個(gè)力作用C．可能受到4個(gè)力作用D．可能受到5個(gè)力作用8．在光滑的絕緣水平面上，質(zhì)量均為m、帶電荷量分別為＋q和－q的甲、乙兩個(gè)小球在水平力F(作用在甲上)的作用下一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，靜電力常量為k，則甲、乙兩球之間的距離r為()A．eq\r(q\f(k,F)) B．qeq\r(\f(2k,F))C．2qeq\r(\f(k,F)) D．2qeq\r(\f(F,k))9．(多選)在光滑絕緣的水平面上，相距一定的距離放有兩個(gè)質(zhì)量分別為m和2m的帶電小球(可視為質(zhì)點(diǎn))A和B。在t1＝0時(shí)，同時(shí)將兩球無(wú)初速釋放，此時(shí)A球的加速度大小為a；經(jīng)一段時(shí)間后，在t2＝t時(shí)，B球的加速度大小也變?yōu)閍。若釋放后兩球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中并未接觸，且所帶電荷量都保持不變，則下列判斷正確的是()A．兩個(gè)小球帶的是同種電荷B．兩個(gè)小球帶的是異種電荷C．t2時(shí)刻兩小球間的距離是t1時(shí)刻的eq\r(2)倍D．t2時(shí)刻兩小球間的距離是t1時(shí)刻的eq\f(\r(2),2)倍10．(多選)兩個(gè)通電小球帶電后相互排斥，如圖所示。兩懸線跟豎直方向各有一個(gè)夾角α、β，且兩球在同一水平面上。兩球質(zhì)量用m和M表示，所帶電荷量用q和Q表示。若已知α>β，則一定有關(guān)系()A．兩球一定帶同種電荷B．m一定小于MC．q一定大于QD．m受到的靜電力一定大于M所受的靜電力11．如圖所示，光滑絕緣的水平面上固定著A、B、C三個(gè)帶電小球，它們的質(zhì)量都為m，彼此間距離均為r，A、B帶正電，電荷量均為q。現(xiàn)對(duì)C施加一個(gè)水平力F的同時(shí)放開三個(gè)