鲁科版高中物理必修第三册第1章素养培优课1电场力的性质课件+学案+练习含答案

素养培优集训(一)　电场力的性质

(建议用时：40分钟)

一、选择题

1．一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，已知质点的速率是递减的。关于b点电场强度E的方向，下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)(　　)

A　　　　B　　　　C　　　　D

D　[负电荷在电场中某点的受力方向与该点电场强度的方向相反，且合力的方向一定指向轨迹弯曲的凹侧，由此可以判断选项A、B、C错误，D正确。]

2．如图所示，用绝缘细线悬挂的两个带电小球处于静止状态，电荷量分别为qA、qB，相距L，则A对B的库仑力(　　)

A．FAB＝k，方向由A指向B

B．FAB＝k，方向由A指向B

C．FAB＝k，方向由B指向A

D．FAB＝k，方向由B指向A

C　[由图可知A、B两小球相互吸引，故B受到A对它的库仑力方向由B指向A，由库仑定律可知，库仑力大小为F＝k，故选项C正确。]

3．绝缘细线的一端与一带正电的小球M相连接，另一端固定在天花板上，在小球M下面的一绝缘水平面上固定了另一个带电小球N，在下列情况下，小球M能处于静止状态的是(　　)

A　　　　B　　　　　C　　　　D

B　[M受到三个力的作用处于平衡状态，则绝缘细线的拉力与两个球的库仑力的合力必与M的重力大小相等，方向相反，其受力分析图如图所示，选项B正确。]

4．真空中A、B两个点电荷相距为L，质量分别为m和2m，它们由静止开始运动(不计重力)，开始时A的加速度大小是a，经过一段时间，B的加速度大小也是a，那么此时A、B两点电荷的距离是(　　)

A．L　　　　 B．L

C．2L D．L

A　[刚开始运动，对A，有k＝mAa，经过一段时间后，对B，有k＝mBa，可得L′＝L＝L，所以A正确。]

5．如图所示，在场强为E的匀强电场中有一个质量为m的带正电小球A悬挂在绝缘细线上，当小球静止时，细线与竖直方向成30°角，已知此电场方向恰使小球受到的电场力最小，则小球所带的电荷量应为(　　)

A． B．

C． D．

D　[由题意，电场方向恰使小球受到的电场力最小可知，E的方向与细线垂直，受力如图所示。由平衡条件可得qE＝mgsin 30°，q＝，故D正确。]

6．如图所示，质量为m的带电小球用绝缘丝线悬挂于P点，另一带正电小球M固定在带电小球的左侧，小球平衡时，绝缘丝线与竖直方向夹角为θ，且两球球心在同一水平线上。关于悬挂小球的电性和所受库仑力的大小，下列判断正确的是(　　)

A．正电， B．正电，mgtan θ

C．负电，mgtan θ D．负电，

B　[以悬挂小球为研究对象，对小球进行受力分析，如图所示，根据小球处于平衡状态可知，在水平方向有F＝Tsin θ，在竖直方向有Tcos θ＝mg，解得F＝mgtan θ，则小球所受库仑力大小为mgtan θ。由于小球受到带正电小球M的排斥力，所以小球也带正电，选项B正确。]

7．(多选)如图所示，质量分别为m1、m2，电荷量分别为q1、q2的两小球A、B，分别用绝缘轻丝线悬挂起来，两丝线与竖直方向的夹角分别为α和β(α＞β)，两小球恰在同一水平线上，那么(　　)

A．两球一定带异种电荷

B．q1一定大于q2

C．m1一定小于m2

D．A所受的库仑力一定大于B所受的库仑力

AC　[由于两带电小球相互吸引，所以一定带异种电荷，选项A正确；设轻丝线与竖直方向的夹角为θ，根据平衡条件可得两球之间的库仑力都为F＝mgtan θ，因为α＞β，所以m1g＜m2g，即m1＜m2，选项C正确。]

8．(多选)如图所示，点电荷Q固定，虚线是带电荷量为q的微粒的运动轨迹，微粒的重力不计，a、b是轨迹上的两个点，b离Q较近，下列判断正确的是(　　)

A．Q一定带正电荷，q一定带负电荷

B．不管Q带什么性质的电荷，a点的场强一定比b点的小

C．微粒通过a、b两点时，加速度方向都是指向Q

D．微粒通过a时的速率比通过b时的速率大

BC　[从运动的轨迹来看，微粒与点电荷Q一定带异种电荷，可能Q带负电，q带正电，A错误；由于b点距离Q近，根据E＝＝可知a点的场强一定比b点的小，B正确；微粒只受Q的电场力，加速度方向与受电场力的方向相同，C正确；假设微粒从a向b运动，电场力做正功，动能增加，速度增大，微粒通过b点的速率比通过a点的速率大，同理可分析微粒从b向a运动时，也有b点速率大，D错误。]

9．如图所示，A、B两球质量均为m，所带电荷量分别为q和－q，两球间用绝缘细线连接，A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，则平衡时的可能位置为(　　)

A　[本题考查带电体的平衡，解题的关键是使用整体法和隔离法。分析上面细线时，对整体进行受力分析，整体的电荷量为零，外界电场力为零，两者之间的库仑力和细线的拉力为内力，所以上面细线的拉力沿竖直方向；而对B分析时确定下面细线的拉力，B受到外界电场向右的电场力，所以向右偏，A正确。]

10．由粗糙的水平杆AO与光滑的竖直杆BO组成的绝缘直角支架如图放置，在AO杆、BO杆上套有带正电的小球P、Q，两个小球恰能在某一位置平衡。现将P缓慢地向左移动一小段距离，两球再次达到平衡。若小球所带电荷量不变，与移动前相比(　　)

A．P、Q之间的距离增大

B．杆BO对Q的弹力减小

C．杆AO对P的摩擦力增大

D．杆AO对P的弹力减小

C　[Q受力如图所示，由力的合成与平衡条件可知：BO杆对小球Q的弹力变大，两小球之间的库仑力变大，由库仑定律知，两小球P、Q的距离变小，A、B错误；对整体受力分析，可得AO杆对小球P的摩擦力变大，C正确；对整体分析可知，整体在竖直方向只受重力和AO杆的支持力，故AO杆对小球P的弹力不变，D错误。]

二、非选择题

11．如图为光滑绝缘导轨，与水平方向成45°角，两个质量均为m，带等量同种电荷的小球由静止沿导轨从同一水平高度处下滑(导轨足够长)，求：

(1)两球间距离x0为多少时两球速度达到最大值；

(2)以后小球做何种形式的运动？

[解析]　(1)本题考查了力和运动，解题的关键是根据受力分析小球的运动。两个小球的运动性质是一样的，随小球向下运动，两小球之间的库仑斥力发生变化，所以小球做加速度逐渐减小的加速运动，当小球到达各自平衡位置时，速度最大，即Fcos 45°＝mgsin 45°，得F＝mg，则有k＝mg，解得x0＝·q。

(2)小球先向下做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，速度减小为零后，向上做加速度减小的加速运动，再向上做加速度增大的减速运动，周而复始，所以小球在各自的平衡位置附近做往返运动。

[答案]　(1)·q　(2)在各自的平衡位置附近做往返运动

12．如图所示，电荷q1固定于半径为R的半圆光滑轨道的圆心处，将另一带正电、电荷量为q2、质量为m的小球，从轨道的A处无初速度释放，重力加速度大小为g，求：

(1)小球运动到B点时的速度大小；

(2)小球在B点对轨道的压力。

[解析]　(1)带电小球q2在半圆光滑轨道上运动时，库仑力不做功，故机械能守恒，则mgR＝mv

解得vB＝。

(2)小球到达B点时，受到重力mg、库仑力F和支持力FN，由圆周运动知识和牛顿第二定律得

FN－mg－k＝m

解得FN＝3mg＋k

根据牛顿第三定律，小球在B点时对轨道的压力大小为

FN′＝FN＝3mg＋k，方向竖直向下。

[答案]　(1)　(2)3mg＋k，方向竖直向下

13．如图所示，绝缘水平面上静止着两个质量均为m、电荷量均为＋Q的物体A、B(A、B均可视为质点)，它们之间的距离为r，与水平面间的动摩擦因数均为μ。已知静电力常量为k，重力加速度大小为g。

(1)A受到的摩擦力为多大？

(2)如果仅将A的电荷量增至＋4Q，两物体开始运动，当它们的加速度第一次为零时，A、B间距增大了多少？

[解析]　(1)A静止时，它受到的静摩擦力Ff与库仑力大小相等，故

Ff＝F库＝k。

(2)设A、B加速度为零时二者之间距离为R，由平衡条件得μmg＝k

解得R＝2Q

所以A、B间距增大了R－r＝2Q－r。

[答案]　(1)　(2)2Q－r