统考版高考物理一轮复习课时分层作业（二十一）电场的力的性质含答案

这是一份统考版高考物理一轮复习课时分层作业（二十一）电场的力的性质含答案，共10页。试卷主要包含了下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。

1．下列说法正确的是( )
A．图1为静电喷涂机原理图，由图可判断微粒带正电
B．图2为金属球放入匀强电场后电场线分布图，A点场强大于B点
C．图3为模拟避雷针作用的实验装置，A、B金属柱等高，随电压升高，A先产生放电现象
D．元电荷实质上是指电子和质子本身
2．如图所示，固定一负电小球a的绝缘支架放在电子秤上，此时电子秤示数为F.现将带负电的另一小球b移至距离小球a正上方L时，电子秤示数为F1，若只将小球b的电性改为正电荷，电子秤示数为F2，则( )
A．F1＝F2
B．F1＋F2＝F
C．若小球b带负电，L增大，则F1也增大
D．若小球b带正电，L减小，则F2也减小
3．如图所示，两条不等长的细线一端拴在同一点，另一端分别拴两个带同种电荷的小球，电荷量分别是q1、q2，质量分别为m1、m2，当两小球处于同一水平面时恰好静止，且α>β，则造成α、β不相等的原因是( )
A．m1m2
C．q1q2
4．一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的v ­ t图象如图所示．则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是图中的( )
5．如图所示，A、B为两个等量的正点电荷，在其连线中垂线上的P点放一个负点电荷q(不计重力)，由静止释放后，下列说法中正确的是( )
A．点电荷在从P点到O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大
B．点电荷在从P点到O点运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大
C．点电荷运动到O点时加速度为零，速度达最大值
D．点电荷越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到粒子速度为零
6．(多选)如图所示，坐标系中有两个带电荷量分别为＋Q和＋3Q的点电荷．在C处放一个试探电荷，则试探电荷所受电场力的方向可能是选项图中的( )
7．[2022·河北衡水质检]如图所示，带电小球A用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，电场的电场强度为E，将带电小球B固定在匀强电场中，A、B间的距离为r，连线与水平方向的夹角为37°，悬挂小球A的悬线刚好竖直，不计小球的大小，静电力常量为k，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，则下列说法正确的是( )
A．小球A一定带正电
B．小球A和B一定带异种电荷
C．小球A的带电荷量为 eq \f(5Er2,3k)
D．小球B的带电荷量为 eq \f(5Er2,4k)
8．如图所示，在边长为l的正方形的每个顶点都放置一个点电荷，其中a和b的电荷量为＋q，c和d的电荷量为－q，则a电荷受到的其他三个电荷的静电力的合力大小是( )
A．0 B． eq \f(\r(2)kq2,l2)
C． eq \f(kq2,l2) D． eq \f(3kq2,2l2)
9．[2022·河北高三联考]如图所示，MN是点电荷电场中的一条直线，a、b是直线上的两点，已知直线上a点的场强最大，大小为E，b点场强大小为 eq \f(1,2) E，a、b间的距离为L，静电力常量为k，则场源电荷的电荷量为( )
A． eq \f(\r(2)EL2,k) B． eq \f(EL2,k)
C． eq \f(2EL2,k) D． eq \f(EL2,2k)
10．[2022·山东济宁摸底]如图所示，一个绝缘圆环，当它的 eq \f(1,4) 均匀带电且电荷量为＋q时，圆心O处的电场强度大小为E，现使半圆ABC均匀带电＋2q，而另一半圆ADC均匀带电－2q，则圆心O处电场强度的大小和方向为( )
A．2 eq \r(2) E，方向由O指向D
B．4E，方向由O指向D
C．2 eq \r(2) E，方向由O指向B
D．0
综合题组
11．如图所示，内壁光滑粗细均匀的玻璃管竖直固定，在玻璃管内有大小和质量均相等的A、B、C三只小球，A、B小球之间用轻质绝缘弹簧连接，C小球置于玻璃管底部．当A、B、C小球均处于静止时，A、B小球之间的距离与B、C小球之间的距离相等，已知A、B两只小球带电荷量均为q(q>0)，C小球带电荷量为Q(Q>0)，小球直径略小于玻璃管内径，它们之间的距离远大于小球直径，则( )
A．若Q＝3q，弹簧对小球A为向上的弹力
B．若Q＝2q，弹簧对小球A为向上的弹力
C．若Q＝3q，弹簧对小球B为向上的弹力
D．若Q＝2q，弹簧对小球B为向下的弹力
12．如图所示，真空中固定的负点电荷所形成的电场中，有一质量为m＝2×10－4 kg的带电微粒，在此点电荷正下方与负点电荷的距离为0.3 m的水平面内做半径为0.4 m的匀速圆周运动，已知负点电荷带电荷量为Q＝5×10－5 C．取重力加速度g＝10 m/s2，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2.则下列判断正确的是( )
A．微粒一定带正电，所带电荷量q＝ eq \f(5,9) ×10－8 C
B．微粒做圆周运动的角速度ω＝10 eq \r(3) rad/s
C．微粒运动的圆周轨道上各点场强大小为1.8×106 N/C
D．负点电荷对微粒做正功，微粒的电势能不断减少
13．如图所示，水平面有方向向右的匀强电场，将质量相等的两个带异种电荷小球a、b(可视为点电荷)，且电荷量大小分别为qa＝3q，qb＝q，由静止释放，二者之间距离为r，位置关系如图，发现两个小球始终处于相对静止状态．则下列说法正确的是( )
A．a一定带正电，且电场强度大小为E＝ eq \f(3kq,2r2)
B．a一定带负电，且电场强度大小为E＝ eq \f(3kq,2r2)
C．a一定带正电，且电场强度大小为E＝ eq \f(3kq,r2)
D．a一定带负电，且电场强度大小为E＝ eq \f(3kq,r2)
14．有三根长度皆为l＝0.3 m的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板的O点，另一端分别拴有质量皆为m＝1.0×10－2 kg的带电小球A和B，它们的电荷量分别为－q和＋q，q＝1.0×10－6 C．A、B之间用第三根线连接起来，空间中存在大小为E＝2.0×105 N/C的匀强电场，电场强度的方向水平向右．平衡时A、B球的位置如图所示．已知静电力常量k＝9×109 N·m2/C2，重力加速度g取10 m/s2.求：
(1)A、B间的库仑力的大小．
(2)连接A、B的轻线的拉力大小．
课时分层作业（二十一） 电场的力的性质
1．解析：静电喷涂机接高压电源的负极，所以喷出的涂料微粒带负电荷，故A错误；由图2可知，B点电场线较A点密集，可知A点场强小于B点，选项B错误；如图3中所示，A为尖头、B为圆头．当金属板M、N接在高压电源上，因末端越尖越容易放电，故A金属柱容易放电，选项C正确；元电荷是指最小的电荷量，不是指电子和质子本身，选项D错误．
答案：C
2．解析：设两球间的库仑力为F′，则小球b带负电时：F＋F′＝F1；小球b带正电时：F－F′＝F2；解得F1>F2；F1＋F2＝2F，选项A、B错误；若小球b带负电，L增大，则F′减小，则F1也减小，选项C错误；若小球b带正电，L减小，则F′变大，则F2减小，选项D正确．
答案：D
3．解析：对两带电小球分别进行受力分析如图，根据平衡条件有tan α＝ eq \f(F,m1g) ，tan β＝ eq \f(F,m2g) ，两者之间库仑力F大小相等，因α>β，所以m1答案：A
4．解析：由v ­ t图象可知负电荷运动的速度越来越大，加速度也越来越大，可见其受到的电场力越来越大，电场强度也就越来越大，又因负电荷的受力方向与电场强度方向相反，故选项C符合题意，A、B、D错误．
答案：C
5．解析：在两电荷连线中垂线上电场强度方向O→P，负点电荷q从P点到O点运动的过程中，电场力方向P→O，速度越来越大．但电场线的疏密情况不确定，电场强度大小变化情况不确定，则电荷所受电场力大小变化情况不确定，加速度变化情况无法判断，选项A、B错误；越过O点后，负电荷q做减速运动，则点电荷运动到O点时速度最大，电场力为零，加速度为零，选项C正确；根据电场线的对称性可知，越过O点后，负电荷q做减速运动，加速度的变化情况无法判断，选项D错误．
答案：C
6．解析：根据点电荷形成的电场E＝k eq \f(Q,r2) ，可在C处画出场源电荷分别为＋3Q、＋Q电场线的示意图，根据平行四边形定则作出合场强的大小及方向，若试探电荷为正电荷，则所受的电场力与场强方向相同，若试探电荷为负电荷，则所受的电场力与场强方向相反，选项B、D正确，A、C错误．
答案：BD
7．解析：根据平衡条件可知，若A球带正电，则B球带负电，若A球带负电，则B球也带负电，因此小球A带电的电性不确定，选项A、B错误；对A受力分析可得k eq \f(qAqB,r2) cs 37°＝qAE，则qB＝ eq \f(5Er2,4k) ，A的带电荷量无法确定，选项C错误，D正确．
答案：D
8．解析：根据库仑定律，c电荷对a的库仑引力大小为：Fc＝ eq \f(kq2,（\r(2)l）2) ，b、d电荷对a的库仑力大小均为：Fb＝Fd＝k eq \f(q2,l2) ，且b对a的库仑力是斥力，d对a的库仑力是引力；根据平行四边形定则，a电荷所受的静电力的合力大小为：F＝ eq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2)kq2,l2)))\s\up12(2)＋\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(kq2,（\r(2)l）2)))\s\up12(2)) ＝ eq \f(3kq2,2l2) ，故A、B、C错误，D正确．
答案：D
9．解析：因直线MN上a点的场强最大，可知场源电荷位于过a点且垂直于直线MN的直线上，设场源电荷在距离a点x的位置，则E＝k eq \f(Q,x2) ，场源电荷距b点的距离为 eq \r(L2＋x2) ，则b点的场强为 eq \f(1,2) E＝k eq \f(Q,x2＋L2) ，联立可解得：x＝L，Q＝ eq \f(EL2,k) ，故B正确．
答案：B
10．解析：当圆环的 eq \f(1,4) 均匀带电且电荷量为＋q时，圆心O处的电场强度大小为E，则知当半圆ABC均匀带电＋2q时，AB、BC部分电荷在O点产生的场强大小均为E，方向如图，由矢量合成可得，在圆心处的电场强度大小为 eq \r(2) E，方向由O到D；当另一半圆ADC均匀带电－2q，同理，在圆心处的电场强度大小为 eq \r(2) E，方向由O到D；根据矢量的合成法则，圆心O处的电场强度的大小为2 eq \r(2) E，方向由O到D，故选项A正确，B、C、D错误．
答案：A
11．解析：设A、B的质量为m，A、B与B、C之间的距离均为L假设当弹簧处于压缩状态时，A球受到向上的弹力，根据平衡条件对A列出平衡方程，mg＝k eq \f(Q·q,（2L）2) ＋k eq \f(q·q,L2) ＋F，对A、B两球整体分析k eq \f(Q·q,L2) ＋k eq \f(Qq,（2L）2) ＝2mg.若假设成立则F≥0，联立可以得到Q≥ eq \f(8,3) q.若Q＝3q> eq \f(8,3) q，此时弹簧对小球A的弹力方向向上，对小球B的弹力方向向下，选项A正确，C错误；若Q＝2q< eq \f(8,3) q，此时弹簧对小球A的弹力方向向下，对小球B的弹力方向向上，选项B、D错误．
答案：A
12．解析：如图所示，重力与库仑力的合力提供向心力，故微粒一定带正电，由几何关系可得负点电荷与微粒之间的距离L＝0.5 m，则由E＝k eq \f(Q,L2) 代入数据得微粒运动的圆周轨道上各点场强大小E＝1.8×106 N/C，故C正确；由相似三角形知识可知， eq \f(mg,h) ＝ eq \f(Eq,L) ，代入数据解得q＝ eq \f(5,27) ×10－8 C，故A错误；由 eq \f(mg,h) ＝ eq \f(mω2R,R) 得ω＝ eq \r(\f(g,h)) ＝ eq \f(10,3) eq \r(3) rad/s，故B错误；库仑力与速度方向始终垂直，故负点电荷对微粒不做功，微粒的电势能不变，D错误．
答案：C
13．解析：由于两小球始终处于相对静止状态，且二者之间的电荷量又不相等，说明二者受到的电场力大小一定不相等，而二者间的静电力大小一定相等，说明二者不可能是静止，而是一起做匀加速直线运动，根据电荷量关系可知，a受的电场力较大，若a为正电荷，受电场力和静电力方向均向右，则b必为负电荷，而b受的电场力和静电力方向都向左，二者不可能相对静止，所以a一定为负电荷．且二者都具有相同的加速度，由牛顿第二定律可得：对ab整体有（qa－qb）E＝2ma，即qE＝ma，对b有 eq \f(kqaqb,r2) －qbE＝ma，即 eq \f(3kq2,r2) －qE＝ma，联立得E＝ eq \f(3kq,2r2) ，所以选项B正确．
答案：B
14.
解析：（1）以B球为研究对象，B球受到重力mg、电场力Eq、静电力F、AB间轻线的拉力FT1和OB间轻线的拉力FT2，共5个力的作用，处于平衡状态，
A、B间的静电力F＝k eq \f(q2,l2) ，代入数据可得F＝0.1 N.
（2）在竖直方向上有：FT2sin 60°＝mg，在水平方向上有：qE＝F＋FT1＋FT2cs 60°
代入数据可得FT1＝0.042 N
答案：（1）0.1 N （2）0.042 N