【学练考】2021-2022学年高二人教版物理选修3-1练习册：1.习题课：电场力的性质-

习题课：电场的力的性质学问点一电场强度的理解和计算1．下列公式中，F、q、E、U、r和d分别表示静电力、电荷量、场强、电势差以及距离．①F＝keq\f(q1q2,r2)，②E＝keq\f(q,r2)，③E＝eq\f(F,q)，④U＝Ed.下列说法正确的是()A．它们都只对点电荷或点电荷的电场才成立B．①②③只对点电荷或点电荷的电场成立，④只对匀强电场成立C．①②只对点电荷成立，③对任何电场都成立，④只对匀强电场才成立D．①②只对点电荷成立，③④对任何电场都成立2．如图LX1­1所示，中子内有一个电荷量为＋eq\f(2,3)e的上夸克和两个电荷量为－eq\f(1,3)e的下夸克，3个夸克都分布在半径为r的同一圆周上，则3个夸克在其圆心处产生的电场强度为()图LX1­1A.eq\f(ke,r2)B.eq\f(ke,3r2)C.eq\f(ke,9r2)D.eq\f(2ke,3r2)学问点二电场线的理解与应用3．在地面上插入一对电极M和N，将两个电极与直流电源相连，大地中形成恒定电流和恒定电场．恒定电场的基本性质和静电场相同，其电场线分布如图LX1­2所示，a、b是电场中两点．下列说法正确的是()图LX1­2A．M与直流电源的负极相连B．电子在a点的加速度大于在b点的加速度C．电子在a点的电势能小于在b点的电势能D．电子沿直线从M到N受到的静电力恒定不变4．如图LX1­3所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子运动的轨迹．带电粒子只受静电力的作用，运动过程中电势能渐渐减小，它运动到b处时的运动方向与受力方向可能正确的是()图LX1­3图LX1­45．(多选)在光滑绝缘的水平桌面上，存在着方向水平向右的匀强电场，电场线如图LX1­4中实线所示．一初速度不为零的带电小球从桌面上的A点开头运动，到C点时，突然受到一个外加的水平恒力F作用而连续运动到B点，其运动轨迹如图LX1­4中虚线所示，v表示小球经过C点时的速度．则()A．小球带正电B．恒力F的方向可能水平向左C．恒力F的方向可能与v方向相反D．在A、B两点小球的速率不行能相等学问点三电场中的力电综合问题6．如图LX1­5所示，甲、乙两带电小球的质量均为m，所带电荷量分别为＋q和－q，两球间用绝缘细线连接，甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在空间有方向向左的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧．平衡时的可能位置是图中的()图LX1­57．如图LX1­6所示，光滑绝缘的水平面上有带异种电荷的小球A、B，它们在水平向右的匀强电场中保持相对静止并共同向右做匀加速直线运动．设A、B的电荷量的确定值依次为QA、QB，则下列推断正确的是()图LX1­6A．小球A带正电，小球B带负电，且QA＞QBB．小球A带正电，小球B带负电，且QA＜QBC．小球A带负电，小球B带正电，且QA＞QBD．小球A带负电，小球B带正电，且QA＜QB图LX1­78．(多选)如图LX1­7所示，在光滑绝缘的水平桌面上方固定着电荷量大小相等的两个点电荷q1、q2，一个带电小球(可视为点电荷)恰好围绕O点在桌面上做匀速圆周运动．已知O、q1、q2在同一竖直线上，下列推断正确的是()A．圆轨道上的电势处处相等B．圆轨道上的电场强度处处相等C．点电荷q1对小球的库仑力是吸引力D．q1、q2可能为异种电荷9．(多选)如图LX1­8所示，在光滑绝缘的水平桌面上有四个小球，电荷量分别为－q、Q、－q、Q.四个小球构成一个菱形，－q、－q的连线与－q、Q的连线之间的夹角为α.若此系统处于平衡状态，则正确的关系式可能是()图LX1­8A．cos3α＝eq\f(q,8Q)B．cos3α＝eq\f(q2,Q2)C．sin3α＝eq\f(Q,8q)D．sin3α＝eq\f(Q2,q2)10．如图LX1­9所示，竖直放置的平行板电容器P板带正电，Q板带负电，两板间距d＝5cm，两板电势差UPQ＝25V，一质量m＝0.2kg的带电小球A用绝缘细线悬挂于极板之间，小球静止时细线与竖直方向之间的夹角α＝37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10(1)极板之间的电场强度E；(2)小球的电性和电荷量；(3)若剪断细线，小球经时间t＝2s的速度(小球未遇到极板)．图LX1­911．如图LX1­10所示，两个长均为L的轻质杆通过A、B、C上垂直纸面的转动轴与A、B、C三个物块相连，整体处于竖直面内．A、C为两个完全相同的小物块，B物块的质量与A物块的质量之比为2∶1，三个物块的大小都可忽视不计．A、C两物块分别带有＋q、－q的电荷量，并置于绝缘水平面上，在水平面上方有水平向右的匀强电场，场强为E，物块间的静电力不计．当AB、BC与水平面间的夹角均为53°时，整体恰好处于静止状态，一切摩擦均不计，并且在运动过程中无内能产生，重力加速度为g.(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)(1)求B物块的质量．(2)将B物块略向下移动一些，并由静止释放后，它能否到达水平面？假如能，恳求出B物块到达地面前瞬时速度的大小；假如不能，恳求出B物块所能到达的最低位置．图LX1­1012．如图LX1­11所示，在绝缘水平面上的O点固定一正电荷，电荷量为Q，在离O点高度为r0的A处由静止释放一个带同种电荷、电荷量为q的液珠，液珠开头运动瞬间的加速度大小恰好为重力加速度g.已知静电力常量为k，两电荷均可看成点电荷，不计空气阻力．(1)求液珠开头运动瞬间所受静电力的大小和方向．(2)求液珠运动速度最大时离O点的距离h.(3)已知该液珠运动的最高点B点离O点的距离为2r0，则当电荷量为eq\f(3,2)q的液珠仍从A处静止释放时，问能否运动到原来的最高点B？若能，则此时经过B点的速度为多大？图LX1­11

习题课：电场力的性质1．C[解析]F＝keq\f(q1q2,r2)和E＝keq\f(q,r2)对点电荷成立，定义式E＝eq\f(F,q)对任何电场都成立，U＝Ed对匀强电场才成立，选项C正确.2．A[解析]两个下夸克在O点产生的合场强方向向下，大小为2·eq\f(k·\f(e,3),r2)·cos60°＝eq\f(ke,3r2)，上夸克在O点产生的电场方向也向下，大小为eq\f(k·\f(2e,3),r2)＝eq\f(2ke,3r2)，则3个夸克在O处产生的合场强E＝eq\f(ke,r2)，选项A正确．3．C[解析]M点电势高，接电源正极，选项A错误；b处电场线密，场强大，电子在a点的加速度小于在b点的加速度，选项B错误；a点电势高于b点电势，由Ep＝qφ，电子在a点的电势能小于在b点的电势能，选项C正确；从M到N电场强度先减小后增大，电子受到的静电力是变力，选项D错误．4．D[解析]依据曲线运动力与轨迹的关系，合力指向轨迹弯曲的内侧，选项A错误；带电粒子只受静电力作用，故力与电场线共线，选项C错误；依据运动过程中粒子的电势能渐渐较小，可知静电力做正功，则静电力与速度方向的夹角应为锐角，选项B错误，D正确．5．AB[解析]由小球从A到C的轨迹可得，小球所受静电力向右，带正电，选项A正确；小球从C到B，合力指向轨迹凹侧，当水平恒力F水平向左时合力可能向左，符合要求，当恒力F的方向与v方向相反时，合力背离凹侧，不符合要求，选项B正确，C错误；小球从A到B，由动能定理，当静电力与恒力F做功代数和为0时，在A、B两点小球的速率相等，选项D错误．6．A[解析]以甲、乙为整体，悬线1的拉力竖直向上，与重力平衡；对小球乙，重力和匀强电场的静电力的合力指向右下方，则悬线2的拉力和库仑引力的合力指向左上方，选项A正确．7．D[解析]A、B小球向右做匀加速直线运动，整体的加速度水平向右，对B，A对它的库仑力是引力，则匀强电场的静电力水平向右，即B带正电，A带负电，由牛顿其次定律，有EQB－keq\f(QAQB,r2)＝mBa，keq\f(QAQB,r2)－EQA＝mAa，联立可得，QA＜QB，选项D正确．8．ACD[解析]带电小球做匀速圆周运动，合力指向O点，大小肯定，则小球受重力、q1的库仑引力和q2的库仑力(可能是引力，也可能是斥力)，且q1和q2两电荷对小球作用力的合力大小肯定，圆轨道上的场强大小肯定，方向不同，选项B错误，C、D正确；小球运动过程中静电力不做功，电势能不变，电势处处相等，选项A正确．9．AC[解析]设菱形边长为a，两个Q之间距离为2asinα，两个－q之间距离为2acosα.选取－q作为争辩对象，由库仑定律和平衡条件得2keq\f(Qq,a2)cosα＝keq\f(q2,（2acosα）2)，解得cos3α＝eq\f(q,8Q)，选项A正确，B错误；选取Q作为争辩对象，由库仑定律和平衡条件得2keq\f(Qq,a2)sinα＝keq\f(Q2,（2asinα）2)，解得sin3α＝eq\f(Q,8q)，选项C正确，D错误．10．(1)500N/C(2)小球带正电3×10－3C(3)[解析](1)极板之间的电场强度E＝eq\f(U,d)＝500N/C.(2)小球的静电力水平向右，则小球带正电由平衡条件有tan37°＝eq\f(Eq,mg)解得q＝3×10－3(3)由牛顿其次定律，有F合＝eq\f(mg,cos37°)＝ma解得a＝12.5mt＝2s时的速度v＝at＝2511．(1)eq\f(8Eq,3g)(2)能eq\r(gL)[解析](1)以A为争辩对象，如图甲所示，由平衡条件，有Fcos53°＝Eq，解得F＝eq\f(5Eq,3)以B为争辩对象，如图乙所示，由平衡条件，有2Fsin53°＝Mg，解得M＝eq\f(8Eq,3g).(2)B物块将向下做加速运动，始终到B物体落地，对整体，设B物块落地的速度为v，此时A、C物块的速度为0，由能量守恒定律，有MgLsin53°－2EqL(1－cos53°)＝eq\f(1,2)Mv2解得v＝eq\r(gL).12．(1)eq\f(kQq,req\o\al(2,0))竖直向上(2)eq\r(2)r0(3)能回到B点eq\r(gr0)[解析](1)由库仑定律有F库＝eq\f(kQq,req\o\al(2