高考物理课标版一轮复习考点规范练22电场力的性质

考点规范练22电场力的性质一、单项选择题1.如图所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支架上,两球心间的距离为l,l为球壳外半径r的3倍。若使它们带上等量异种电荷,电荷量的绝对值均为Q,静电力常量用k表示,那么,a、b之间的万有引力F1与库仑力F2为()A.F1=G,F2=k B.F1≠G,F2≠kC.F1≠G,F2=k D.F1=G,F2≠k2.(2017·湖南衡阳模拟)对于真空中电荷量为Q的静止点电荷而言,当选取离点电荷无穷远处的电势为零时,离点电荷距离为r处的电势就为φ=(k为静电力常量)。如图所示,一质量为m、电荷量为q可视为点电荷的带正电小球用绝缘丝线悬挂在天花板上,在小球正下方的绝缘底座上固定一半径为R的金属球,金属球接地,两球球心间距离为d。由于静电感应,金属球上分布的感应电荷量为q'。则下列说法正确的是()A.金属球上的感应电荷量q'=qB.金属球上的感应电荷量q'=qC.绝缘丝线对小球的拉力大小为mg+D.绝缘丝线对小球的拉力大小为mg3.下列选项中的各圆环大小相同,所带电荷量已在图中标出,且电荷均匀分布,各圆环间彼此绝缘。坐标原点O处电场强度最大的是()4.如图所示,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,∠MOP=60°。电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点,这时O点电场强度的大小为E1;若将N点处的点电荷移到P点,则O点的电场强度大小变为E2,则E1与E2之比为()A.1∶2 B.2∶1 C.2∶ D.4∶5.如图所示,在光滑、绝缘的水平面上,沿一直线依次排列3个带电小球A、B、C(可视为点电荷)。若它们恰能处于平衡状态,那么这3个小球所带的电荷量及电性的关系,可能的情况是()A.9、4、36 B.4、9、36C.3、2、8 D.3、2、66.边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷+q、+q、q,静电力常量用k表示,则该三角形中心O点处的电场强度为()A.,方向由C指向OB.,方向由O指向CC.,方向由C指向OD.,方向由O指向C7.两个大小相同的小球带同种电荷,质量分别为m1和m2,所带电荷量分别为q1和q2,用绝缘细线悬挂后,因静电斥力而使两悬线张开,分别与竖直方向成夹角α1、α2,且两球处于同一水平线上,如图所示,则下列说法中正确的是()A.若α1>α2,则一定有q1>q2B.若m1>m2,则一定有q1>q2C.若α1=α2,则一定有q1=q2D.无论q1和q2是什么关系,一定有m1tanα1=m2tanα2二、多项选择题8.下列关于电场和电场线的说法中正确的是()A.电场、电场线都是客观存在的物质,因此电场线不仅能在空间相交,也能相切B.在电场中,凡是电场线通过的点电场强度不为零,没有电场线的区域内的点电场强度为零C.同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大D.电场线是人们假想的,用以形象表示电场的强弱和方向,客观上并不存在9.如图所示,悬线下挂着一个带正电的小球,它的质量为m,电荷量为q,整个装置处于水平向右的匀强电场中,电场强度为E,下列说法正确的是()A.小球平衡时,悬线与竖直方向夹角的正切值为B.若剪断悬线,则小球做曲线运动C.若剪断悬线,则小球做匀速运动D.若剪断悬线,则小球做匀加速直线运动10.(2017·湖南衡阳模拟)如图所示,倾角为θ的绝缘斜面固定在水平面上,当质量为m、电荷量为+q的滑块沿斜面下滑时,在此空间突然加上竖直方向的匀强电场,已知滑块受到的电场力小于滑块的重力。则下列说法不正确的是()A.若滑块匀速下滑,加上竖直向上的电场后,滑块将减速下滑B.若滑块匀速下滑,加上竖直向下的电场后,滑块仍匀速下滑C.若滑块匀减速下滑,加上竖直向上的电场后,滑块仍减速下滑,但加速度变大D.若滑块匀加速下滑,加上竖直向下的电场后,滑块仍以原加速度加速下滑三、非选择题11.如图所示,质量均为m的三个带电小球A、B、C放置在光滑的绝缘水平面上,彼此相隔的距离为l(l比球半径r大得多)。B球电荷量为QB=3q,A球电荷量为QA=+6q,若在C上加一个水平向右的恒力F,要使A、B、C三球始终保持l的间距运动。问:(1)F的大小为多少?(2)C球所带电荷量为多少?带何种电荷?12.如图所示,光滑绝缘的细圆管弯成半径为R的半圆形,固定在竖直面内,管口B、C的连线是水平直径。现有一带正电小球(可视为质点)从B点正上方的A点自由下落,A、B两点间距离为4R,从小球进入管口开始,整个空间中突然加上一个匀强电场,电场力在竖直方向上的分力大小与重力大小相等,结果小球从管口C处脱离圆管后,其运动轨迹最后经过A点。设小球运动过程中电荷量没有改变,重力加速度为g,求:(1)小球到达B点时的速度大小;(2)小球受到的电场力的大小和方向;(3)小球经过管口C处时对圆管壁的压力。##考点规范练22电场力的性质1.D解析虽然两球心间的距离l只有球壳外半径r的3倍,但由于其壳层的厚度和质量分布均匀,两球壳可看做质量集中于球心的质点,因此,可以应用万有引力定律求F1;而本题中由于a、b两球壳所带异种电荷相互吸引,使它们各自的电荷分布不均匀,即相互靠近的一侧电荷分布比较密集,又因两球心间的距离l只有其外半径r的3倍,不满足l远大于r的要求,故不能将两带电球壳看成点电荷,所以库仑定律不适用,D正确。2.A解析金属球上感应电荷在圆心O点产生的电势为φ1=;q在圆心O点的电势为φ2=,由于O点的电势为零,故φ1+φ2=0,联立解得q'=,故A正确、B错误;若金属球上的感应电荷全部均匀分布在球壳上,则绝缘丝线对小球的拉力大小为F=mg+,但由于存在静电吸引作用,金属球上的感应电荷的分布偏向上方,故两者的静电引力大于,即绝缘丝线对小球的拉力大小大于mg+,故C、D错误。3.B解析设圆环的电荷在原点O产生的电场强度为E0,根据电场强度叠加原理,在坐标原点O处,A图电场强度为E0,B图电场强度为E0,C图电场强度为E0,D图电场强度为0,因此本题答案为B。4.B解析设两点电荷所带电荷量的大小均为q,半圆弧半径为r,则E1=2k,E2=k,所以=2∶1,B正确。5.A解析要使每个小球都处于平衡状态,必须使其他两个小球对它的库仑力大小相等、方向相反,以小球A为研究对象,有FBA=FCA,如图rAC所示,故B、C带异种电荷,由库仑定律得k=k,以小球C为研究对象,同理,知A、B带异种电荷,k=k,联立得k=k=k,又考虑到rAC=rAB+rBC,解得,此式为三球平衡时所带电荷量的大小关系。综上可知A正确。6.B解析每个点电荷在O点处的电场强度大小都是E=,画出矢量叠加的示意图,如图所示,由图可得O点处的合电场强度为E0=2E=,方向由O指向C,B项正确。7.D解析以m1为研究对象,对m1进行受力分析如图所示,建立如图所示的坐标系,由共点力的平衡条件有FTsinα1=F斥,FTcosα1=m1g。由以上两式得tanα1=,同理tanα2=,由tanα=可知m越大,tanα越小,α越小;m相等,tanα相等,且有m1tanα1=m2tanα2。故正确选项为D8.CD解析电场线是假想的,不是物质,在空间不相交、不相切,没有电场线的区域内的点电场强度不一定为零,A、B错误,C、D正确。9.AD解析设悬线与竖直方向夹角为α,对小球受力分析,可知tanα=,A正确。剪断悬线后,小球受Eq和mg的作用,其合力为定值,所以小球做匀加速直线运动,D正确。10.ACD解析若滑块匀速下滑,则有mgsinθ=μmgcosθ,当加上竖直向上的电场后,电场力为F,沿斜面方向,(mgF)sinθ=μ(mgF)cosθ,受力仍平衡,则滑块仍匀速下滑,故A错误、B正确;若滑块匀减速下滑,则有mgsinθ<μmgcosθ,加速度大小为a=g(μcosθsinθ),加上竖直向上的电场后,沿斜面方向,(mgF)sinθ<μ(mgF)cosθ,加速度大小为a'=<a,C错误;若滑块匀加速下滑,则有mgsinθ>μmgcosθ,加速度大小为a=g(sinθμcosθ),加上竖直向下的电场后,在沿斜面方向,(mg+F)sinθ>μ(mg+F)cosθ,物体仍匀加速下滑。加速度为a'=>a。即加速度增大,故D错误,故选ACD。11.解析将A、B、C三个小球看成一个系统,则三个小球之间的静电力为系统内力,当C上加一恒力F,并使三球始终保持l的间距运动,则三球的加速度相同,均为,且方向为水平向右。对于B球,由于受A球的静电力,且力的方向水平向左,那么受C球的静电力必向右,才可能产生向右的加速度,知C球带正电荷,设C球电荷量为QC,则由库仑定律和牛顿第二定律知对B有kk=ma,对A有kk=ma,联立解得QC=8q,a=。根据牛顿第二定律得,A、B、C三小球构成系统的合外力F=3ma=。答案(1)(2)8q带正电12.解析(1)小球从开始自由下落到运动到管口B的过程中机械能守恒,故有mg·4R=解得vB=2。(2)由小球经过A点后分析可知,电场力的竖直分力Fy=mg,方向向上,电场力的水平分力Fx方向向左,小球受到的合力等于Fx。小球从B点运动到C点的过程中,由动能定理得Fx·2R=小球从管口C处脱离圆管后做类平抛运动,由于其轨迹经过A点,故有y=4R=vC