高考物理一轮复习 考点规范练习本19 电场力的性质（含答案解析）

2020版高考物理 考点规范练习本19

电场力的性质

1.三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上,各球之间的距离远大于小球的直径。球1所带电荷为q,球2所带电荷为nq,球3不带电且离球1和球2很远,此时球1、2之间作用力的大小为F。现使球3先与球2接触,再与球1接触,然后将球3移至远处,此时1、2之间作用力的大小仍为F,方向不变。由此可知(　　)

A.n=3           B.n=4           C.n=5           D.n=6

2.关于电场力和电场强度，以下说法中正确的是(　　)

A．一点电荷分别处于电场中的A、B两点，点电荷受到的电场力大，则该处场强小

B．在电场中某点如果没有试探电荷，则电场力为零，电场强度也为零

C．电场中某点场强为零，则试探电荷在该点受到的电场力也为零

D．一试探电荷在以一个点电荷为球心、半径为r的球面上各点所受电场力相同

3.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.摩擦可以产生静电，原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电1.6×10－15 C，丙物体带电8×10－16 C．则对于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法中正确的是(　　)

A．乙物体一定带有负电荷8×10－16 C

B．乙物体可能带有负电荷2.4×10－15 C

C．丙物体一定带有正电荷8×10－16 C

D．丙物体一定带有负电荷2.4×10－15 C

5.一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图所示．容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点，下列说法正确的是(　　)

A．A点的电场强度比B点的大

B．小球表面的电势比容器内表面的低

C．B点的电场强度方向与该处内表面垂直

D．将检验电荷从A点沿不同路径移到B点，电场力所做的功不同

6.如图所示边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷＋q、＋q、－q，则该三角形中心O点处的场强为(　　)

A.，方向由C指向O          B.，方向由O指向C

C.，方向由C指向O         D.，方向由O指向C

7.如图所示，竖直放置的两个平行金属板间存在匀强电场，与两板上边缘等高处有两个质量相同的带电小球，小球A从紧靠左极板处由静止开始释放，小球B从两板正中央由静止开始释放，两小球最终都能运动到右极板上的同一位置，则从开始释放到运动至右极板的过程中，下列判断正确的是(　　)

A．运动时间tA>tB

B．电荷量之比qA∶qB=2∶1

C．机械能增加量之比ΔEA∶ΔEB=2∶1

D．机械能增加量之比ΔEA∶ΔEB=1∶1

8.一绝缘细线Oa下端系一质量为m的带正电的小球a,在正下方有一光滑的绝缘水平细杆,一带负电的小球b穿过杆在其左侧较远处,小球a由于受到水平绝缘细线的拉力而静止,如图所示,现保持悬线与竖直方向的夹角为θ,并在较远处由静止释放小球b,让其从远处沿杆向右移动到a点的正下方,在此过程中(　　)

A.悬线Oa的拉力逐渐增大,水平细线的拉力逐渐减小

B.b球的加速度和速度始终增大

C.b球所受的库仑力一直增大

D.b球所受的库仑力先减小后增大

9. (多选)如图所示，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连．若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子(　　)

A．所受重力与电场力平衡

B．电势能逐渐增加

C．动能逐渐增加

D．做匀变速直线运动

10. (多选)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

11. (多选)如图所示，绝缘弹簧的下端固定在光滑斜面底端，弹簧与斜面平行，带电小球Q(可视为质点)固定在绝缘斜面上的M点，且在通过弹簧中心的直线ab上．现将与Q大小相同，带电性也相同的小球P从直线ab上的N点由静止释放，若两小球可视为点电荷．在小球P与弹簧接触到速度变为零的过程中，下列说法中正确的是(　　)

A．小球P的速度一定先增大后减小

B．小球P的机械能一直在减少

C．小球P速度最大时所受弹簧弹力和库仑力的合力为零

D．小球P与弹簧组成的系统机械能一定增加

12. (多选)如图所示，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O，半径为R，将等电量的两正点电荷Q放在圆周上，它们的位置关于AC对称，与O点的连线和OC间夹角为30°，下列说法正确的是(　　)

A．电荷q从A点运动到C点，电场力做功为零

B．电荷q从B点运动到D点，电场力做功为零

C．O点的场强大小为

D．O点的场强大小为

13.如图所示，水平位置的平行板电容器，原来A、B两板不带电，B极板接地，它的极板长 l=0.1 m，两板间距离 d=0.4 cm，现有一微粒质量 m=2.0×10－6 kg，带电荷量q=＋1.0×10－8 C，以一定初速度从两板中央平行于极板射入，由于重力作用微粒恰好能落到A板的中点O处，取g=10 m/s2.试求：

(1)带电粒子入射初速度v0的大小；

(2)现使电容器带上电荷，使带电微粒能从平行板电容器的右侧射出，则带电后A板的电势范围？

14.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?

答案解析

1.答案为：D；

解析：由于各球之间距离远大于小球的直径,小球带电时可视为点电荷。由库仑定律F=k知两点电荷间距离不变时,相互间静电力大小与两球所带电荷量的乘积成正比。又由于三个小球相同,则两球接触时平分总电荷量,故有q·nq=,解得n=6,D正确。

2.答案为：C；

解析：

一点电荷分别处于电场中的A、B两点，根据场强的定义式E=得知，电荷受到的电场力大，

则场强大，故A错误；在电场中某点没有试探电荷时，电场力为零，但电场强度不一定为零，

电场强度与试探电荷无关，由电场本身决定，故B错误；电场中某点场强E为零，

由电场力公式F=qE可知，试探电荷在该点受到的电场力也一定为零，故C正确；

一试探电荷在以一个点电荷为球心、半径为r的球面上各点所受电场力大小相等，

但方向不同，所以电场力不同，故D错误．

3.答案为：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。

4.答案为：A；

解析：

由于甲、乙、丙原来都不带电，即都没有静电荷；甲、乙摩擦导致甲失去电子1.6×10－15 C

而带正电，乙物体得到电子而带1.6×10－15 C的负电荷；乙物体与不带电的丙物体接触，

从而使一部分负电荷转移到丙物体上，故可知乙、丙两物体都带负电荷，由电荷守恒定律可知，

乙最终所带负电荷为1.6×10－15 C－8×10－16 C=8×10－16 C．选项B、C、D错误，选项A正确．

5.答案为：C；

解析：

由于A点处电场线比B点处电场线疏，因此A点电场强度比B点小，A错误；

沿着电场线的方向电势逐渐降低，因此小球表面的电势比容器内表面的电势高，B错误；

由于处于静电平衡的导体表面是等势面，电场线垂直于等势面，

因此B点的电场强度方向与该处内表面垂直，C正确；

将检验电荷从A点沿不同的路径移到B点，由于A、B两点的电势差恒定，

因此电场力做功WAB=qUAB相同，D错误．

6.答案为：B；

解析：

每个点电荷在O点处的场强大小都是E==，画出矢量叠加的示意图，如图所示，

由图可得O点处的合场强为E0=2E=，方向由O指向C.B项正确．

7.答案为：B；

解析：

两小球在竖直方向上做自由落体运动，由h=gt2得运动时间相同，故A项错误；

两球的水平分运动都是初速度为0的匀加速运动，有qE=ma，x=at2，所以x=，

由于两球水平分位移之比为2∶1，故qA∶qB=2∶1，即B项正确；

机械能的增加量等于电场力做的功，有ΔE=qEL，所以ΔEA∶ΔEB=4∶1，故C、D都错误．

8.答案为：C；

解析：b球在较远处时,所受库仑力近似为零,在a球正下方时,库仑力的水平分量为零,所以水平细线的拉力先增大后减小,A错误;中间过程b球受到的库仑力的水平分量不为零,可知库仑力的水平分量先增大,后减小,则b球的加速度先增大后减小,b球所受库仑力水平分量与运动方向始终相同,速度一直增大,B错误;b球受到的库仑力F=k,在运动过程中,a、b两球之间的距离一直减小,则b球所受的库仑力一直增大,C正确,D错误。

9.答案为：BD；

解析：

分析带电粒子的受力情况，画出其受力图如图所示．可以看出其合力方向与其速度方向相反．

所以，带电粒子在电场中做匀减速运动．电场力做负功，重力不做功，动能减少，电势能增加，

故选项A、C错误，选项B、D正确．

10.答案为：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,(mg-F)sinθ=μ(mg-F)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(μcosθ-sinθ),加上竖直向上的电场后,沿斜面方向,(mg-F)sinθ<μ(mg-F)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(sinθ-μcosθ),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.答案为：AD；

解析：

带电小球P在沿斜面方向受到重力沿斜面向下的分力、沿斜面向下的库仑斥力F=，

小球P与弹簧接触的最初阶段，弹簧弹力小于mgsin θ ＋，小球P先加速，

由于弹簧弹力逐渐增大，库仑斥力逐渐减小，故合力变小，加速度变小，

即第一阶段是加速度逐渐减小的加速运动，第二阶段弹簧弹力大于mgsin θ＋，

合力沿斜面向上，弹簧弹力逐渐增大，库仑斥力逐渐减小，合力变大，加速度变大，

即第二阶段是加速度逐渐变大的减速运动，直到速度减小为0，选项A正确；

小球P的机械能变化等于除重力外其他力做的功，即库仑力和弹簧弹力的合力做的功，

初始阶段弹簧弹力小于库仑斥力，二者合力做正功，机械能增大，当弹簧弹力大于库仑斥力后，

二者合力做负功，机械能减小，选项B错误；小球P的速度最大时即加速度等于0时，

弹簧弹力等于库仑力和重力沿斜面向下的分力之和，选项C错误；

小球P与弹簧组成的系统的机械能变化等于除系统弹力和重力外其他力做的功，

即库仑斥力做的功，由于库仑斥力做正功，故系统的机械能增加，选项D正确．

12.答案为：BD；

解析：

电荷q从A点运动到C点，电场力做负功不为零，A错误；根据对称性知B正确；

O点的场强大小为E=·2cos 30°=，C错误，D正确．

13.解：

(1)电容器不带电时，微粒做平抛运动，

则有=v0t，=gt2，联立两式得v0= .

代入数据得v0=2.5 m/s.

(2)若使微粒能从电容器右侧射出，则要求A板的电势大于0，且B板接地电势等于0，

则有UAB=φA－φB=φA.

A板电势最小时，微粒刚好从A板右侧边缘射出，

则有l=v0t1，=a1t.且mg－q=ma1，联立以上各式得φAmin=6 V.

A板电势最大时，微粒刚好从B板右侧边缘射出，则有q－mg=ma2，且有a2=a1，

代入数据解得φAmax=10 V.

综上可得6 V≤φA≤10 V.

14.解：

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k-k=ma,

对A有k-k=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=。